Разложение

редактировать
Процесс, при котором органические вещества расщепляются на более простое органическое вещество Гнилое яблоко после падения из дерева Разложение упавшего бревна медсестры в лесу

Разложение - это процесс, при котором мертвые органические вещества распадаются на более простые органические или неорганические вещества, такие как как двуокись углерода, вода, простые сахара и минеральные соли. Этот процесс является частью цикла питательных веществ и необходим для повторного использования конечного вещества, которое занимает физическое пространство в биосфере. Тела живых организмов начинают разлагаться вскоре после смерти. Животные, например черви, также помогают разлагать органические вещества. Организмы, которые это делают, известны как разлагатели. Хотя нет двух организмов разлагающихся одинаково, все они проходят одни и те же последовательные стадии разложения. Наука, изучающая разложение, обычно называется тафономией от греческого слова «taphos», что означает гробница. Разложение также может быть постепенным процессом для организмов, которые находятся в длительном состоянии покоя.

Можно отличить абиотическое от биотическое вещество (биодеградация ). Первый означает «разложение вещества посредством химических или физических процессов, например, гидролиз. Последнее означает« метаболическое разложение материалов на более простые компоненты живыми организмами », обычно микроорганизмами..

Содержание

  • 1 Разложение животных
    • 1.1 Стадии разложения
      • 1.1.1 Свежие
      • 1.1.2 Вздутие
      • 1.1.3 Активное разложение
      • 1.1.4 Расширенное разложение
      • 1.1.5 Сухой / остается
  • 2 Факторы, влияющие на разложение тел
    • 2.1 Воздействие элементов
    • 2.2 Анаэробное против аэробного
    • 2.3 Искусственное сохранение
    • 2.4 Сохранение окружающей среды
    • 2.5 Важность судебной экспертизы наук
  • 3 Разложение растений
  • 4 Разложение продуктов
  • 5 Скорость разложения
  • 6 См. также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Разложение животных

См. также разложение трупа, для человеческих останков

Муравьи поедают мертвую змею

Разложение начинается в момент смерти, вызванное двумя факторами: 1.) автолизом, разрушение тканей собственными внутренними химическими веществами организма и ферментами, и 2.) гниение, разрушение тканей бактериями. В результате этих процессов высвобождаются такие соединения, как кадаверин и путресцин, которые являются основным источником явно гнилостного запаха разлагающейся ткани животного.

Основные разложители - это бактерии или грибы, хотя более крупные поглотители также играют важную роль в разложении, если тело доступно для насекомые, клещи и другие животные. Наиболее важные членистоногие, участвующие в этом процессе, включают жуков-падальщиков, клещей, мясных мух (Sarcophagidae) и мясных мух (Calliphoridae ), например, зеленая бутылочная мушка, которую видели летом. В Северной Америке наиболее важными животными, не являющимися насекомыми, которые обычно участвуют в процессе, являются млекопитающие и падальщики птиц, такие как койоты, собаки, волки, лисы, крысы, вороны и грифы. Некоторые из этих падальщиков также удаляют и разбрасывают кости, которые они проглатывают позже. В водной и морской среде есть разрушающие агенты, в том числе бактерии, рыба, ракообразные, личинки мух и другие падальщики.

Стадии разложения

Для описания процесса разложения у позвоночных животных используются пять основных стадий: свежий, вздутие живота, активное разложение, прогрессирующее разложение и сухие остатки. Общие стадии разложения сочетаются с двумя стадиями химического разложения: автолиз и гниение. Эти две стадии участвуют в химическом процессе разложения, в результате которого разрушаются основные компоненты тела. Со смертью микробиом живого организма разрушается, и за ним следует некробиом, который со временем претерпевает предсказуемые изменения.

Свежие

У тех животных, у которых есть сердце, «свежая» стадия начинается сразу после того, как сердце перестает биться. С момента смерти тело начинает охлаждаться или нагреваться, чтобы соответствовать температуре окружающей среды, во время стадии, называемой algor mortis. Вскоре после смерти, в течение трех-шести часов, мышечные ткани становятся жесткими и неспособными к расслаблению во время стадии, называемой трупным окоченением. Поскольку кровь больше не прокачивается через тело, сила тяжести заставляет ее стекать в зависимые части тела, создавая общее голубовато-пурпурное изменение цвета, называемое трупной кровью или, чаще синюшность. В зависимости от положения тела эти части могут различаться. Например, если человек в момент смерти лежал на спине, кровь собиралась в тех частях, которые касались земли. Если человек висит, он собирается в кончиках пальцев рук, ног и в мочках ушей.

Когда сердце останавливается, кровь больше не может поставлять кислород или удалять углекислый газ из тканей. Результирующее снижение pH и другие химические изменения заставляют клетки терять свою структурную целостность, вызывая высвобождение клеточных ферментов, способных инициировать разрушение окружающих клеток и тканей. Этот процесс известен как автолиз.

Видимые изменения, вызванные разложением, ограничены на свежем этапе, хотя автолиз может вызвать появление волдырей на поверхности кожи.

Небольшое количество оставшегося кислорода в организме быстро истощается за счет клеточного метаболизма и аэробных микробов, естественным образом присутствующих в дыхательных и желудочно-кишечных трактах, создавая идеальную среду для распространение анаэробных организмов. Они размножаются, потребляя в организме углеводы, липиды и белки с образованием различных веществ, включая пропионовую кислоту, молочная кислота, метан, сероводород и аммиак. Процесс размножения микробов в теле называется гниением и приводит ко второй стадии разложения, известной как вздутие живота.

мясные мухи и мясные мухи являются Первые прибывающие насекомые-падальщики ищут подходящее место размещения.

Раздувание

Стадия вздутия является первым четким визуальным признаком того, что происходит размножение микробов. На этой стадии происходит анаэробный метаболизм, приводящий к накоплению газов, таких как сероводород, диоксид углерода, метан и азот. Скопление газов в полости тела вызывает вздутие живота и придает трупу общий вздутый вид. Образующиеся газы также вызывают вспенивание естественных жидкостей и разжижающих тканей. По мере того как давление газов внутри тела увеличивается, жидкости вынуждены выходить из естественных отверстий, таких как нос, рот и анус, и попадать в окружающую среду. Повышение давления в сочетании с потерей целостности кожи также может вызвать разрыв тела.

Кишечные анаэробные бактерии превращают гемоглобин в сульфгемоглобин и другие цветные пигменты.. Попутные газы, которые накапливаются в организме в это время, способствуют транспортировке сульфгемоглобина по всему телу через кровеносную и лимфатическую систему, придавая всему телу мраморный вид.

Если у насекомых есть доступ, личинки вылупляются и начинают питаться тканями тела. Активность личинки, обычно ограниченная естественными отверстиями и массами под кожей, вызывает скольжение кожи и отслаивание волос от кожи. Питание личинками и скопление газов в организме в конечном итоге приводит к посмертным разрывам кожи, которые затем позволяют удалить газы и жидкости в окружающую среду. Разрывы в коже позволяют кислороду повторно проникать в организм и обеспечивать большую площадь поверхности для развития личинок мух и активности аэробных микроорганизмов. Очистка от газов и жидкостей приводит к появлению сильных характерных запахов, связанных с гниением.

Активный распад

Активный распад характеризуется периодом наибольшей потери массы. Эта потеря происходит в результате как ненасытного кормления личинок, так и выброса жидкостей разложения в окружающую среду. Очищенные жидкости накапливаются вокруг тела и создают островок разложения трупа (CDI). За это время становятся очевидными разжижение тканей и дезинтеграция, и сильные запахи сохраняются. Об окончании активного распада сигнализирует миграция личинок от тела для окукливания.

Расширенный распад

Разложение в значительной степени подавляется во время расширенного распада из-за потери легкодоступного трупного материала. На этом этапе активность насекомых также снижается. Когда туша находится на земле, на окружающей ее территории будут видны признаки гибели растений. CDI, окружающий тушу, будет отображать увеличение содержания углерода в почве и питательных веществ, таких как фосфор, калий, кальций и магний ; изменение pH; и значительное увеличение содержания в почве азота.

Сухой / остается

Во время стадии высыхания / остается возобновление роста растений вокруг CDI, что является признаком того, что питательные вещества, присутствующие в окружающей среде почвы еще не вернулись к нормальному уровню. Все, что осталось от трупа на этой стадии, - это сухая кожа, хрящ и кости, которые становятся сухими и обесцвечиваются при воздействии элементов. Если из трупа удалена вся мягкая ткань, он называется полностью скелетированным, но если обнажены только части костей, он называется частично скелетированным.

Туша свиньи в разных стадии разложения: свежее>вздутие>активное разложение>прогрессирующий гниение>сухие остатки

факторы, влияющие на разложение тел

воздействие элементов

мертвое тело, подвергшееся воздействию открытого элементы, такие как вода и воздух, будут разлагаться быстрее и привлекать гораздо больше насекомых активности, чем тело, захороненное или заключенное в специальное защитное снаряжение или артефакты. Отчасти это связано с ограниченным количеством насекомых, которые могут проникнуть в гроб, и более низкими температурами под почвой.

На скорость и способ разложения в организме животного сильно влияют несколько факторов. В примерно нисходящей степени важности они следующие:

Скорость разложения сильно различается. Такие факторы, как температура, влажность и время смерти, определяют, насколько быстро свежее тело скелетируется или мумифицируется. Основное руководство по влиянию окружающей среды на разложение дается в виде закона (или отношения) Каспера: если все другие факторы равны, то при свободном доступе воздуха тело разлагается в два раза быстрее, чем при погружении в воду, и в восемь раз. быстрее, чем если бы его закопали в землю. В конечном итоге скорость бактериального разложения, воздействующего на ткань, будет зависеть от температуры окружающей среды. Более низкие температуры снижают скорость разложения, а более высокие температуры увеличивают ее. Сухое тело не разлагается эффективно. Влага способствует росту микроорганизмов, разлагающих органические вещества, но слишком много влаги может привести к анаэробным условиям, замедляющим процесс разложения.

Наиболее важной переменной является доступность организма насекомым, особенно мухам. На поверхности в тропических регионах одни только беспозвоночные могут легко уменьшить полностью обнаженный труп, чтобы очистить кости менее чем за две недели. Сам скелет непостоянен; кислоты в почвах могут уменьшить его до неузнаваемых компонентов. Это одна из причин отсутствия человеческих останков, найденных в обломках Титаника, даже в тех частях корабля, которые считаются недоступными для мусорщиков. Свежезамещенную кость часто называют «зеленой» костью, которая имеет характерный жирный вид. При определенных условиях (обычно прохладная влажная почва) тела могут подвергаться омылению и образовывать восковое вещество, называемое жиром, вызванное действием почвенных химикатов на белки тела и жиры. Образование жировой ткани замедляет разложение, подавляя бактерии, вызывающие гниение.

В очень сухих или холодных условиях нормальный процесс разложения останавливается - либо из-за отсутствия влаги, либо из-за контроля температуры на бактериальное и ферментативное действие, в результате чего тело сохраняется как мумие. Замороженные мумии обычно возобновляют процесс разложения при оттаивании (см. Эци, Ледяной человек ), в то время как высушенные при нагревании мумии остаются таковыми, если не подвергаются воздействию влаги.

Тела новорожденных, которые никогда не принимали пищу, являются важным исключением из нормального процесса разложения. У них отсутствует внутренняя микробная флора, которая вызывает разложение и довольно часто мумифицируется, если содержится даже в умеренно сухих условиях.

Анаэробное и аэробное

Аэробное разложение происходит в присутствии кислорода. Чаще всего это происходит в природе. Живые организмы, которые используют кислород для выживания, питаются телом. Анаэробное разложение происходит в отсутствие кислорода. Это может быть место, где тело похоронено в органическом материале, и кислород не может добраться до него. Этот процесс гниения имеет неприятный запах, сопровождаемый сероводородом и органическими веществами, содержащими серу.

Искусственное консервирование

Бальзамирование - это практика замедления разложения останков человека и животных. Бальзамирование несколько замедляет разложение, но не предотвращает его на неопределенный срок. Бальзамировщики обычно уделяют большое внимание частям тела, которые видят скорбящие, например лицу и рукам. Химические вещества, используемые при бальзамировании, отпугивают большинство насекомых и замедляют гниение бактерий, либо убивая существующие бактерии внутри или на самом теле, либо «фиксируя» клеточные белки, что означает, что они не могут действовать как источник питательных веществ для последующих бактериальных инфекций. В недостаточно сухой окружающей среде забальзамированное тело может оказаться мумифицированным, и нередко тела сохраняются в видимой степени через десятилетия. Известные видимые забальзамированные тела включают тела:

Охрана окружающей среды

Тело, захороненное в достаточно сухой среде, может сохраняться десятилетиями. Это наблюдалось в случае с убитым правозащитником активистом Медгаром Эверсом, который, как было обнаружено, почти полностью сохранился через 30 лет после его смерти, что позволяет провести точное вскрытие когда дело о его убийстве было возобновлено в 1990-х.

Тела, погруженные в торф болото, могут быть естественным образом "забальзамированы", что остановит разложение и приведет к в сохранившемся экземпляре, известном как болотное тело. Обычно прохладные и бескислородные условия в этих средах ограничивают скорость микробной активности, тем самым ограничивая возможность разложения. Время превращения забальзамированного тела в скелет сильно варьируется. Даже когда тело разложилось, лечение бальзамированием все еще может быть достигнуто (артериальная система разлагается медленнее), но не может восстановить естественный внешний вид без обширной реконструкции и косметических работ, и в основном используется для контроля неприятных запахов из-за разложения.

Животное можно почти идеально сохранить в течение миллионов лет в смоле, такой как янтарь.

Есть несколько примеров, когда тела необъяснимо сохранялись (без вмешательства человека) в течение десятилетий или столетий и выглядели почти такими же, как когда они умерли. В некоторых религиозных группах это известно как неподкупность. Неизвестно, может ли и как долго тело оставаться свободным от разложения без искусственного сохранения.

Важность для судебной медицины

Различные науки изучают разложение тел под общей рубрикой судебная медицина, потому что обычным мотивом таких исследований является определение времени и причины смерти для юридических целей:

  • Судебная тафономия специально изучает процессы разложения для применения биологических и химических принципов в судебно-медицинские исследования для определения посмертного интервала (PMI), периода после захоронения, а также для определения местонахождения тайных могил.
  • Судебно-медицинская экспертиза изучает ключи к разгадке причины смерти, обнаруженной в труп как медицинское явление.
  • Судебная энтомология изучает насекомых и других паразитов, обнаруженных в трупах; последовательность, в которой они появляются, виды насекомых и место, где они обитают в течение их жизненного цикла, являются подсказками, которые могут пролить свет на время смерти, продолжительность воздействия на труп и то, был ли труп перемещен.
  • Судебная антропология - это медико-правовая ветвь физической антропологии, которая изучает скелеты и человеческие останки, как правило, для выяснения личности, возраста, пола, роста и этнической принадлежности их бывшего владельца.

В Центре антропологических исследований Университета Теннесси (более известном как Body Farm) в Ноксвилле, Теннесси есть несколько тел, разложенных в различных ситуациях на огороженном участке рядом с медицинским центром.. Ученые Body Farm изучают, как человеческое тело разлагается в различных обстоятельствах, чтобы лучше понять процесс разложения.

Разложение растений

Разлагающийся персик в течение шести дней. Каждые рамки находятся с интервалом примерно 12 часов, так как плоды сморщиваются и покрываются плесенью.

Разложение растительного вещества происходит в несколько стадий. Начинается с вымывания водой; в этом процессе высвобождаются наиболее легко теряемые и растворимые углеродные соединения. Другой ранний процесс - это физическое разрушение или фрагментация растительного материала на более мелкие кусочки, которые имеют большую площадь поверхности для колонизации и нападения микробов. У более мелких мертвых растений этот процесс в основном осуществляется фауной почвенных беспозвоночных, тогда как у более крупных растений главную роль в разрушении играют паразитические формы жизни, такие как насекомые и грибы, и им не помогают многочисленные детритофаги вид.

Вслед за этим растительный детрит (состоящий из целлюлозы, гемицеллюлозы, микробных продуктов и лигнина ) подвергается химическое изменение микробами. Различные типы соединений разлагаются с разной скоростью. Это зависит от их химической структуры.

Например, лигнин - это компонент древесины, который относительно устойчив к разложению и фактически может разлагаться только некоторыми грибами, например грибы черной гнили. Разложение древесины - это сложный процесс, в котором участвуют грибы, переносящие питательные вещества в древесину с дефицитом питательных веществ из окружающей среды. Из-за этого пищевого обогащения фауна сапроксильных насекомых может развиваться и, в свою очередь, влиять на мертвую древесину, способствуя разложению древесины и круговороту питательных веществ в лесной подстилке. Лигнин - один из таких оставшихся продуктов разложения растений с очень сложной химической структурой, замедляющей скорость микробного разложения. Тепло увеличивает скорость разложения растений на одинаковую величину независимо от состава растений

В большинстве пастбищ экосистем, естественный ущерб от пожара, насекомые, которые питаются на разлагающемся веществе, термитах, пасущихся млекопитающих и физическом движении животных по траве являются основными факторами разложения и круговорота питательных веществ, в то время как бактерии и грибки играют главные роли в дальнейшем разложении.

Химические аспекты разложения растений всегда связаны с выделением диоксида углерода. Фактически, разложение способствует более чем 90 процентам ежегодно выделяемого углекислого газа.

Разложение пищевых продуктов

Разложение продуктов питания, растительного или животного происхождения, которое в данном контексте называется порчей, является важной областью обучение в рамках науки о питании. Разложение пищи можно замедлить с помощью консервирования. Если мясо не обработано, порча мяса происходит в течение нескольких часов или дней, в результате чего мясо становится неаппетитным, ядовитым или заразным. Порча вызывается практически неизбежным заражением и последующим разложением мяса бактериями и грибками, которые переносятся самим животным, людьми, работающими с мясом, и их орудиями. Мясо можно хранить в пищу гораздо дольше - хотя и не бесконечно - при соблюдении надлежащей гигиены во время производства и обработки, а также при соблюдении соответствующих процедур безопасности пищевых продуктов, их консервирования и хранения.

Порча пищевых продуктов связана с заражением такими микроорганизмами, как бактерии, плесень и дрожжи, а также с естественным разложением пищевых продуктов. Эти бактерии разложения быстро размножаются в условиях влажности и предпочтительных температур. При отсутствии надлежащих условий бактерии могут образовывать споры, которые будут скрываться до тех пор, пока не возникнут подходящие условия для продолжения размножения.

Скорость разложения

Скорость разложения определяется тремя наборами факторов - физическими окружающая среда (температура, влажность и свойства почвы), количество и качество мертвого материала, доступного для разлагателей, и природа самого микробного сообщества.

Скорость разложения низкая в очень влажных или очень сухих условиях. Скорость разложения наиболее высока во влажных условиях с достаточным уровнем кислорода. Влажные почвы, как правило, испытывают дефицит кислорода (особенно это касается заболоченных земель ), что замедляет рост микробов. В сухих почвах разложение также замедляется, но бактерии продолжают расти (хотя и более медленными темпами) даже после того, как почва становится слишком сухой, чтобы поддерживать рост растений. Когда дожди возвращаются и почвы становятся влажными, осмотический градиент между бактериальными клетками и почвенной водой заставляет клетки быстро набирать воду. В этих условиях многие бактериальные клетки лопаются, высвобождая импульс питательных веществ. Скорость разложения также обычно ниже в кислых почвах. Почвы, богатые глинистыми минералами, как правило, имеют более низкие скорости разложения и, следовательно, более высокие уровни органического вещества. Более мелкие частицы глины приводят к большей площади поверхности, которая может удерживать воду. Чем выше содержание воды в почве, тем ниже содержание кислорода и, следовательно, тем ниже скорость разложения. Глинистые минералы также связывают частицы органического материала со своей поверхностью, делая их менее доступными для микробов. Возмущение почвы, такое как обработка почвы, увеличивает разложение за счет увеличения количества кислорода в почве и воздействия почвенных микробов на новое органическое вещество.

Другим важным фактором является качество и количество материала, доступного для разложения. фактор, влияющий на скорость разложения. Такие вещества, как сахар и аминокислоты, легко разлагаются и считаются лабильными. Целлюлоза и гемицеллюлоза, которые расщепляются медленнее, являются «умеренно лабильными». Соединения, которые более устойчивы к разложению, такие как лигнин или кутин, считаются устойчивыми. Подстилка с более высокой долей лабильных соединений разлагается намного быстрее, чем подстилка с более высокой долей труднопроходимого материала. Следовательно, мертвые животные разлагаются быстрее, чем мертвые листья, которые сами разлагаются быстрее, чем опавшие ветви. По мере старения органического материала в почве его качество снижается. Более лабильные соединения быстро разлагаются, в результате чего остается все большее количество трудновоспламеняемого материала. Стенки микробных клеток также содержат стойкие материалы, такие как хитин, и они также накапливаются по мере гибели микробов, что еще больше снижает качество более старых органических веществ почвы.

См. Также

Литература

Внешние ссылки

Найдите decomposition, spoilage или perishable в Викисловаре, бесплатном словаре.
  • СМИ, связанные с Разложение на Wikimedia Commons
  • 1Lecture.com - Разложение пищи (флэш-анимация)
Предшествовало. Развитие человеческого тела Смерть. РазложениеПреемник. Скелетизация
Последняя правка сделана 2021-05-17 10:56:17
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте