Редуценты — разрушающие организмы экосистем¶

Редуценты — это организмы, разрушающие органические остатки и минерализующие их до неорганических соединений, замыкающие круговорот веществ в экосистеме. К редуцентам относятся бактерии, грибы, а также ряд беспозвоночных животных, которые питаются мёртвым органическим веществом (детритом) и продуктами жизнедеятельности других организмов. В отличие от продуцентов (автотрофов) и консументов (гетеротрофов, потребляющих живую органику), редуценты выполняют роль «санитаров» природы, переводя сложные органические молекулы в простые минеральные формы, доступные для повторного использования растениями.

¶Происхождение термина

Термин «редуцент» (от лат. reducere — «возвращать, восстанавливать») ввёл в научный оборот немецкий эколог и микробиолог Вальтер Штёкель в 1950-х годах. Штёкель предложил трёхчленную классификацию организмов по их роли в круговороте веществ: продуценты, консументы и редуценты. Данная схема получила широкое распространение в учебной литературе по биологии и экологии, хотя в современной науке чаще используются более детальные классификации, основанные на трофических уровнях и метаболических стратегиях.

¶Место в круговороте веществ

Редуценты замыкают биогенный круговорот веществ. Растения (продуценты) усваивают минеральные соли из почвы и воды, синтезируя органику. Консументы потребляют эту органику, но рано или поздно отмирают. Именно редуценты разрушают остатки растений и животных, а также экскременты, превращая органические соединения в углекислый газ, воду, аммиак, нитраты, фосфаты и другие минеральные вещества. Эти минеральные формы снова становятся доступны продуцентам, и цикл повторяется.

Без редуцентов органические остатки накапливались бы в биосфере, а запасы доступных минеральных элементов со временем исчерпывались бы, что сделало бы дальнейшую жизнь невозможной.

¶Классификация

¶По типу питания

• Сапротрофы — питаются мёртвой органикой (детритом): большинство бактерий и грибов, дождевые черви, многие насекомые.
• Сапрофаги — поедают трупы животных: жуки-падальщики, мухи, их личинки.
• Копрофаги — питаются экскрементами: навозные жуки, мухи-горбатки.
• Ксилотрофы — разрушают древесину: короеды, термиты, древесные грибы.

¶По типу разрушаемого субстрата

• Бактериальные редуценты — аэробные и анаэробные бактерии, минерализующие белки, жиры, углеводы, целлюлозу.
• Грибные редуценты — базидиомицеты и аскомицеты, способные разрушать лигнин и целлюлозу (белая и бурая гниль).
• Зоологические редуценты — беспозвоночные, механически измельчающие органику и облегчающие доступ к ней микроорганизмам.

¶Представители

¶Бактерии

Бактерии — основные редуценты биосферы. Аэробные формы (например, представители родов Pseudomonas, Bacillus) окисляют органику с использованием кислорода, а анаэробные (сульфатредуцирующие, метаногенные бактерии) — без него. Многие виды способны разрушать сложные полимеры: целлюлозу, хитин, кератин.

¶Грибы

Грибы выделяют внеклеточные ферменты, расщепляющие лигнин и целлюлозу — наиболее устойчивые компоненты растительной ткани. Белая гниль (трутовики, шиитаке) разрушает лигнин, оставляя белую целлюлозу; бурая гниль (диплодиевые грибы) разрушает целлюлозу, оставляя бурый лигнин. Грибы также образуют мицелий, пронизывающий субстрат и обеспечивающий ферментативное воздействие изнутри.

¶Беспозвоночные

Дождевые черви перерабатывают почву, заглатывая органические остатки и минерализуя их в кишечнике. Термиты и короеды разрушают древесину. Многие насекомые-редуценты выполняют важнейшую роль в лесных и почвенных экосистемах.

¶Значение в экосистемах

Редуценты обеспечивают:

• Минерализацию органического вещества и обновление почвенного плодородия.
• Очистку водоёмов и почв от органических загрязнений.
• Формирование гумуса — основы плодородия почв.
• Регуляцию численности популяций патогенных микроорганизмов.

В сельском хозяйстве деятельность редуцентов используется при компостировании, силосовании и переработке органических отходов. В промышленной биотехнологии редуцентные микроорганизмы применяются для очистки сточных вод и биоремедиации загрязнённых почв.

¶Роль в биосфере

По разным оценкам, редуценты перерабатывают основную массу органического вещества, ежегодно образующегося в биосфере. Микроорганизмы-редуценты составляют значительную часть биомассы почвы и водоёмов. Их активность зависит от температуры, влажности, кислотности и аэрации среды, поэтому в холодных и сухих экосистемах процессы разложения замедляются, что приводит к накоплению торфа и гумуса.

Источники:

• Штёкель В. «Биология редуцентов» (1954)
• Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. «Экология. Особи, популяции и сообщества»
• Уиттекер Р. «Классификация экосистем»
• Реймерс Н. Ф. «Экология: теории, законы, правила, принципы и гипотезы»
• Одум Ю. «Основы экологии»