Get documents about "Abboud Y - PowerPoint
Document Sample
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department التحلل العضوي والفطريات المحللة
Islamic University
Decomposition of Organic matter
and decomposer fungi
- Iمقدمة
تعتبر ظاهرة التحلل من أهم الظواهر الطبيعية حيث تلعب الدور االساسي في مايعرف بالتوازن الطبيعي او
توازن النظام البيئي العام General Equilibrium of Ecosystemوهذه الظاهرة تتخصص بها
الكائنات الدقيقة مثل البكتيريا والفطريات, وهي عبارة عن عملية يتم فيها كسر الروابط الكيميائية المعقدة
والمكونة للمواد العضوية وتحويلها الى روابط بسيطة, ومن هذه المواد العضوية نجد السيلولوز واللجنين
والكيتين وغيرها من المواد.
لهذه العملية اهمية كبيرة جدا وهي إعادة العناصر المعدنية للتربة خصوصا عندما تتبع بواسطة عملية
التمعدن Meneralisationالتي تقوم بها البكتيريا على وجه الخصوص.
وتكون نتيجة هذا التحلل ارجاع المواد المعدنية للتربة حيث تستطيع النباتات امتصاصها من جديد ومن اهم
هذه العناصر نجد الكربون والنيتروجين والفسفور.
لوال هذه العملية لتراكمت كميات كبيرة من الفضالت على سطح االرض دون التمكن من االستفادة منها
ولسببت حتما انقطاعا في الدورة الحياتية لجميع الكائنات.
الفطريات المحللة إما أن تكون:
- فطريات متطفلة Parasitesتحلل الكائنات الحية وتهاجمها
- فطريات رميه Saprophyteتنمو على األجزاء الميتة وتتغذى عليها بعد أن تحللها
- فطريات نيكروتروفية Nicrotropheتهاجم الكائن حيا ثم تستمر علية ميتا .
في الغالب تتم عملية تحلل المادة العضوية )(Decomposition or depolymeration
خارج جسم الكائن المحلل حيث يقوم بإفراز إنزيمات محللة متخصصة بهذا الجزء او ذاك ومن هذا المنطلق
اختلفت الفطريات المحللة عن بعضها البعض واختلفت نواتج التحلل النهائية.
IIالتحلل والفطريات المحللة Decomposition and Decomposer fungi
في الظروف الطبيعية تتحلل األخشاب بواسطة فعل مجموعة كبيرة من الكائنات الحية
ومن أهم هذه الكائنات الحية نجد الفطريات والبكتيريا وسنخص بالذكر الفطريات حيث
تلعب دوراً أساسيا ً في عملية التحلل لجميع المواد العضوية وخصوصا في المراحل االولى
من التحلل, والفطريات المحللة نجدها في جميع االقسام والرتب حيث أن هذه الكائنات
الفطرية تمتلك أنزيمات خاصة لها القدرة على تحليل وتحطيم السيللوز واللجنين والكيتين
التي تدخل في تركيب جدار الخلية النباتية. كذلك باإلضافة للكائنات الفطرية والبكتيرية
يوجد دور لبعض الحشرات مثل ( )Termatods, bettlesككائنات مساعدة في عملية
التحلل حيث تقوم هذه الحشرات في الغالب بمضغ المواد العضوية ثم اخراجها باالضافة
انها تفتح الطريق امام تقدم الكائنات االخري وذلك بفتحها لممرات داخل االجزاء الخشبية
الضخمة مما يسهل انتشار الكائنات المحللة االخرى.
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
تعريف التحلل:
- من ناحية بيوكيميائية:
يعرف التحلل من ناحية بيوكيميائية على أنه العملية التي يتم بواسطتها أكسدة أو اختزال المركبات المعقدة
enzymes إلى مركبات بسيطة:
Cellulose +Fungi + Bacteria .Glucose
Glucose + Bacteria CO2 + H2O + Mineral + Energy
- من ناحية بيئة:
ٌ
يعرف التحلل من ناحية بيئة على أنه عملية كسر الروابط المكونة للمواد العضوية التي تكون جدر الخاليا
النباتية وكذلك تحطيم المواد العضوية الموجودة في سيتوبالزم وجدر الخاليا.
هذه العملية الهدمية تقوم بتزويد الكائن المحلل بالطاقة الالزمة لنشاطه االيضي والكربون الالزم لبناء
مركباته المختلفة ومواد غذائية أخرى تساعده في النمو. بمعنى آخر فإن المواد المحللة هي مصدر الطاقة
للكائن المحلل.
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
-IIIتاريخ التحلل Historic of Decomposition
لقد كان أول من اهتم بهذه الظاهرة, العالم Hartingعام 4781 حيث الحظ أنواع مختلفة من األخشاب في
مراحل تحلل مختلفة وكان هذا االختالف من ناحية الشكل واللون وقد عزى ذلك إلى تأثير الفطريات المحللة
المختلفة.
العالم )1958( Bashamاقترح فكرة أو افترضها وهي أن بعض الفطريات الخيطية Certain
Hyphomycetesتقوم بغزو مبدئي Primary Invadersلألخشاب اللينة ثم يأتي دور الفطريات
الرئيسية في عملية التحلل التي لها الدور األكبر وهي الفطريات البازيدية Basidomycetesحيث يطلق
عليها بالغزو الثانوي Secondary Invadares
العالم )1961(Bouchuerالحظ أنه خالل مراحل تحلل الخشب يمكن مشاهدة خيوط فطرية متغلغلة داخل
األنسجة الخشبية. وقام علماء آخرون على التوالي مثل )1972( Shigoوكذلك )1973( Hillisو blanchette
(8791) بدراسة تفصيلية لدور الفطريات الغير الخيطية ) ,)Non-hyphomcetesوقد تم التوصل إلى أن
الفطريات المحللة وخصوصا ً التي تسبب العفن البني لها أهمية كبيرة حيث ان مخلفاتها المتحللة تلعب دورا
كبيرا في تخصيب التربة في الغابات حيث تتراكم األخشاب بكثرة وتتحلل بعد سقوطها .
وقد تم التأكد من أن وجود العفن من النوع البني يزيد من قدرة األرض على االحتفاظ بكميات أكبر من الماء
باإلضافة إلى أنها تحسن طبيعة األرض الفيزيائية والكيميائية والغذائية مما يساعد على نمو كثير من النباتات
(7791 .)Mcfee and Stone , 1966, Harvey 1976, Jurgenson
كما أن هنالك من أثبت أن التربة التي تحتوي على متبقيات التحلل المختلفة, يتجمع ويتراكم بها مجموعات
كبيرة من الكائنات المثبتة للنيتروجين وكذلك الكائنات المتكافلة. ( Carnoby, and Waide 1978,Harvey
9791 )1976,larsen
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department IVالمواد العضوية التي يتم تحللها بواسطة الكائنات الدقيقة
Islamic University
عند موت الكائن الحي فإن األحماض األمينية وأيضا ً المركبات ذات األوزان الجزئية الصغيرة مثل
الكربوهيدرات يحدث لها امتصاص مباشر من قبل المحلالت .أما المركبات ذات األوزان الجزئية العالية
مثل الدهون والنشا وكذلك المركبات المكونة للهيكل الخارجي للخلية أي جدر الخاليا كالسيلولوز و
الهيميسيلولوز واللجنين يتم تكسيرها بواسطة الفطريات والبكتيريا عن طريق أنزيمات تقوم هذه األخيرة
بإفرازها والتي تعمل على تحليل المركبات ذات األوزان الجزئية الصغيرة حتى يمكن االستفادة منها من قبل
الكائنات الحية.
المكونات الخلوية التي تتعرض لعملية التحلل فهي:
3 – السيلولوز 2 – الكيتين 1- البر وتينات
6- الدهون 5- الهسميسيلولوز 4- اللجنين
البروتينات Proteins
يمكن أن يكون هناك بعض التعقيد في تركيبها بحيث أنها ترتبط مع المركبات عديدة السكر
Polysaccharidesفتكمن هنا بعض الصعوبة في عملية امتصاصها فعلى سبيل المثال البروتينات الليفية
مثل الكيراتين ( )Keratinالتي لها وزن جزيئي عالي يصعب امتصاصها أو االستفادة منها من قبل الكائنات
الحية, لذلك توجد كائنات تعمل على تحليلها مثل بعض ال Actinomycetesوهي عبارة عن بكتيريا
خيطيه. ( )ex. Streptomycesوبعض الفطريات مثل ال Penicilliumوكذلك
ال .Keratinomycesومن الجدير بالذكر أن البروتينات هي مركبات كربونية تحمل في تركيبها كثيراً
من النيتروجين.
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department الكيتين Chitin
Islamic University
مصدر هام للكربون في البيئة ويوجد في تركيب الهياكل الخارجية للحشرات وكذلك في تركيب جدر خاليا الفطريات.
جزئيات الكيتين عبارة عن تجمع لوحدات 1-Nاسيتيل جلوكوز أمين ترتبط مع بعضها بروابط جليكوسيدية من نوع بيتا
(1 - 4) على النحو التالي:
تحلل الكيتين غالبا ً ما يحدث بواسطة:
البكتيريا الخيطية Actinomycetesمثل:
Streptomyces, Nocradia, Micromonospora, Actinoplanes, Streptosporangium
وكذلك بعض البكتيريا مثل
Colostridium, Micrococcus, Flavobacterium, Cytophaga, ,Chromobacterium ,Bacillus
Pseudomonas
وكذلك الفطريات التي تعمل في وسط حامضي مثل:
.Trichoderma, Mortierella, Verticillium, Paecilomyces, Gliomastix
السيلولوز:
هو المكون األساسي لجدر الخاليا النباتية حيث يمثل 49% من تركيب الجدار األولى و54% من تركيب
الجدار الثانوي وبالتالي فهو بدون شك اكثر المركبات انتشارا في الطبيعة وهوال يذوب في الماء
ويتكون من سكر ال Glucoseويرتبط مع بعضه البعض بواسطة رابطة 1-4 glycosidic
Bondوقد يصل الوزن الجزيئي لجزئ السيلولوز حوالي مليون دالتوان ويصل عدد وحدات
الجلوكوز المكونة لجزئ السيلولوز ما يقارب 00051 جزيء.
ِ
التركيب الكيميائي للسيلولوز
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
التي تعمل على إماههCellulase الكائنات المحللة تقوم بإفراز أنزيمات مثل مجموعة أنزيمات
) وهو ذو وزن جزيئي قليل أي جزيئينCellobois) ) بحيث يتم تحويله إلى سيلوبيوزHydrolysis)
.من الجلوكوز
Fungi Bacteria
Alternaria Trametes Bacillus Micromonospora
Aspergillus Trichoderma Cellumonas Nocradia
Chaetomium Tricothecium Colostridium Streptomyces
Coprinus Verticillium Corynebacteridium Streptoporangium
Fomes Zygohynchus Cytophga
Fusarium Polyporus Polyangium
Myrothecium Rhizoctonia Pseudomonas
Penicilium Rhizopus Sporocytophaga
Vibrio
جدول يبين أهم للكائنات المحللة للسيلولوز
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
ويتم تحلل السيلولوز بواسطة أنزيمات Cellulaseعلى مرحلتين:
1- المرحلة األولى:
يقوم بإفقاد السيلولوز الشكل البلوري المعقد له وذلك بواسطة تكسير الروابط الجليكوسيدية
وكذلك بواسطة كسر الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات
2 ـ المرحلة الثانية:
يتم تحويل السيلولوز إلى سيلوبيوز Cellubioseثم يتم تحويل السيلوبيوز إلى
جلوكوز بواسطة أنزيم Cellobiaseوبذلك يتحول إلى مركب كربوني يمكنه الذوبان
في الماء و يمكن بالتالي استغالله من قبل الكائنات الحية.
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
اللجنين:
أحد المكونات األساسية لجدار الخلية وخصوصا ً الجدار الثانوي Secondary Cell Wallحيث يمثل
ما يقرب من 05%. واللجنين له وزن جزيئي عالي من ناحية كيميائية ولم يتم التعرف عليه بدقة,
لكن يعتقد أنه بوليمر مكون من: .P- hydroxypheny propanes
التركيب الكيميائي للجنين Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
يتميز اللجنين بصعوبة تحلله حيث يمكن أن يمكث في التربة آالف السنين ويمكن تحليله بواسطة عدد قليل من
.الكائنات الدقيقة معظمها من الفطريات البازيدية
Fungi Bacteria
Agaricus Cortinellus Micromonas
Armillaria Ganoderma Flavobacterium
Clavaria Lenzites Arthrobacter
Clitocybe Marasimus Pseudomonas
Coprinus Mycena Xanthomas
Panus
جدول بأهم الكائنات المحللة للجنين
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
:الهيميسيلولوز
من الكربوهيدرات المتعددة غير متجانسة تتواجد في معظم االجزاء. فالهيميسيلولوز ناتج من تجمع
سكريات خماسية من نوع زيلوز وأرابينوز أي بنتوزات مرتبطة مع حامض الجلوكورونيك وقد
يكون الهيميسلولوز عبارة عن تجمع سكرات سداسية كالمانوز والجالكتوز كما هي الحال في بعض
.أصناف األشجار وتبلغ طول السلسلة حوالي 002 وحدة
Bacteria Substances Fungi Substances
Bacillus Mannan Alternaria Arabinoxylan, Xylan
Cytophga Galactomannan, Aspergillus Arabinoxylan, Mannan, Araban
Erwinia Xylan Chaetomium Arabinoxylan
Pseudomonas Galactan Fusarium Arabinoxylan, Araban
Streptomyces Xylan Glomerella Xylan
Xylan Penicilium Mannan, Araban
Mannan, Xylan Trichoderma Arabinoxylan, Araban
جدول يبين أنواع الهيميسيلولوزات المختلفة والكائنات المحللة لها
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
-Vأنواع التحلل أو نواتج تحلل المواد العضوية Type of Decomposition
اختالفات الكائنات المحللة واختالف أنزيماتها المحللة من حيث التخصص وتنوع تركيب المواد العضوية
خاصة النباتية منها باإلضافة لتنوع الظروف البيئية هي األسباب في ظهور أنواع مختلفة كيميائيا ً وفيزيائيا ً
من المركبات العضوية خصوصا ً خالل مراحل تحللها. وعلى هذا يوجد للتحلل أنواع مختلفة عن بعضها
باختالف المواد المتحللة وكذلك باالختالف في مراحل التحلل للعضو ويعتمد االختالف هنا على الشكل
الفيزيائي وكذلك على اللون الناتج.
وهناك ثالث أنواع من تحلل الخشب وهم:
التحلل البني ـ العفن البني (المكعب)
1- Cubic or Rot Brown Rot
التحلل األبيض ـ العفن الليفي
2- White Rot or Fibroses Rot
التحلل الطري
3 - Soft Rot
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
1- التحلل البني أو التحلل المكعب Brown rot or Cubic rot
وهو العفن الناتج عن تحلل السيلولوز المكون لجدار الخلية النباتية بسرعة أكبر منها من
تحلل اللجنين، فبذلك يبقى اللجنين لفترة أكبر ويأخذ الخشب المتحلل اللون البني وهو لون
اللجنين وكذلك الشكل المكعب نظراً لتركيب للجنين نفسه.
تتغلغل الخيوط الفطرية إلى داخل الخشب وتقوم بتفكيك النسيج الخشبي وتفرز أنزيماتها
المحللة للسيلولوز.
عدم قدرة هذه الفطريات على تحليل اللجنين ناتج عن عدم امتالكها ألنزيمات قادرة على
تحليل اللجنين حيث يعتبر اللجنين مركب صعب ومعقد التركيب في عملية التحلل).
إن الصعوبة في تحلل اللجنين لها فوائد كبيرة من حيث أن بقايا اللجنين العضوية التي
تحتوي على عناصر غذائية كثيرة تستمر في التحلل ببطء محرره بالتدرج عناصر غذائية
مهمة لتغذية النبات باإلضافة أن البقايا األخرى الغير متحللة هي المكون األساسي لمادة
الذبال Humusالتي تبقى في التربة مدة تتراوح حتى 0051 عام معطية للتربة
خصائص فيزيائية (امتصاص واحتفاظ بالماء) وغذائية (تحرير عناصر غذائية بالتدرج)
وبذلك يكون لها دور كبير في تحسين جودة التربة من جميع النواحي البيئية.
Fibreux Rot or White Rot 2- التحلل األبيض
في هذا النوع من التحلل يكون معدل تحلل اللجين أسرع منه من تحلل السيلولوز
والهيميسيلولوز وذلك بسبب امتالك الكائنات المحللة ألنزيمات قادرة على تحليل اللجنبن
دون السيلولوز والهيميسيلولوز وتكون نتيجة التحلل بقايا ذات لون ابيض مصفر أحيانا
وذو تركيب كيميائي ليفي وهو تركيب مادة السيلولوز.
ويعتبر هذا التركيب وهذا الشكل ذو أهمية بيئية مطلقة خصوصا في المناطق الحارة حيث
يتميز هذا النوع من التحلل بالقدرة الكبيرة على امتصاص الماء.
في كال النوعين التحلل البني والتحلل األبيض يكون عمل األنزيمات في المنطقة القريبة
من منطقة إفراز الخيوط الفطرية حيث تتغلغل هذه األخيرة إلى داخل الخاليا عن طريق
الثقوب بعد ان يتم تحطم الجدار الخلوي بواسطة األنزيمات.أيضا في كلتي الحالتين يكون
اختراق الخيوط الفطرية المحللة بالنسبة للخشب بشكل عميق.
التحلل البني أو األبيض يحدث بواسطة بعض الفطريات البازيدية مثل
Coriolus Versicolor and , Tramets pini
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
Soft Rots 3- العفن الطري
وظيفة الفطريات المسببة لهذا النوع من التحلل هي أضعاف المقاومة الميكانيكية للخشب حتى يكون من
السهل تغلغل الفطريات المحللة بداخل النسيج الخشبي وكذلك هناك دور للفطريات التي تسبب هذا النوع من
التحلل في إدخال الرطوبة وهي أيضا عامل هام لدخول الحشرات.
التحلل الطري يحدث من بعض فطريات ال Ascomycotaمثل: globosum Chatomium
وكذلك من بعض الفطريات الناقصة ال Deuteromycotaمثل: Alternaria Stysanus
كذلك نجد أن هناك فطريات قادرة على تحليل المركبات الثالث األساسية للخشب ومن هذه الفطريات نجد:
.Polyporus versicolor - Lentinus nigripes
ونجد أيضا ً فطريات تحلل اللجنين بشكل أسرع من باقي مكونات الخشب مثل:
.Polyporus berkeleyi - Fomes Ulmerius
ومن أهم األنزيمات التي تحتويها الفطريات المُحللة نجد:
.1) Phenol oxydase
.2) Endogluconase
.3) Cellulaise
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
VIالكائنات المحللة ومراحل التحلل:
قام العالم Karikفي عام 4791 بتصنيف الكائنات المحللة معتمداً في ذلك على قدرتهم األنزيمية وعلى
لحظة ظهورهم ومدى تأثيرهم على الوسط المحيط بهم خصوصا ً على المواد العضوية التي ينمون عليها.
وعلى هذا األساس قسمت الكائنات المحللة كالتالي:
( )Aكائنات تعيش داخل الخاليا النباتية.
- الفطريات المسببة للمرض العفني.
- الفطريات الملونة للخشب.
( )Bكائنات تحلل مكونات الخشب.
( )aكائنات ذات قدرة ضعيفة على التحلل.
- بكتيريا.
- فطريات التحلل الطري.
( )bكائنات ذات قدرة كبيرة على التحلل:
- فطريات .White Rot
- فطريات .Brown Rot
ً
ولقد وزع هذه الكائنات بناء على ظهورها الزمني على األجزاء النباتية الساقطة والمكدسة والتي تسـقـط
وكيـفـية أو نتـائـج هـذا التـأثير الفطري ولهذا فقد أعطى ثالث مراحل رئيسية للتحلل
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
1 - مرحلة االستيطان
Biology Department
Islamic University Colonization stage
Decomposition stage 2- مرحلة التحلل
Incorporation stage 3- مرحلة االندماج
يجب اإلشارة أوال إلى أن هذه المراحل متعاقبة ومتالصقة. وسوف نقوم بتفصيل كل مرحلة من هذه
المراحل:
stage Colonization 1- مرحلة االستيطان
وهي عبارة عن أولى مراحل التحلل التي تتم بواسطة الكائنات الحية وهي مرحلة فيها يتم موت الخاليا الحية
في المصدر الخشبي ويمكن أن تتميز األنسجة الخشبية البادئة في التحلل بوجود بعض الخاليا الحية في
النخاع وكذلك في نسيج اللحاء وفي األشعة النخاعية. وهذه الخاليا قد تسبب بعض المقاومة للتحلل.
في هذه المرحلة تتدخل كائنات حية لها القدرة على التغلب على هذه المقاومة ومن هذه الكائنات الطفيليات
النباتية والحيوانية بأنواعها. حيث أن لهذه األخيرة القدرة على التغلغل بداخل النسيج الحي .
كذلك توجد كائنات رمية مثل الفطريات البازيدية والتي تظهر خاصة في حالة التحلل األبيض.
هذه المرحلة تتميز كذلك بوجود الفطريات ذات القدرة الضعيفة على التحلل مثل الفطريات الملونة Wood
coloring fungiوكذلك : ,Soft rot fungiهذا باإلضافة للكائنات التي تعيش داخل الخاليا مثل البكتيريا
Bacteriaوالحشرات التي تستوطن تحت قشور األشجار وفطريات السطح ومعظم الفطريات التي تظهر
في مرحلة Colonizationهي فطريات تابعة لقسم Basidiomycota
هذه المرحلة ما هي إال مرحلة أضعاف للروابط وتهيئة للمرحلة الهامة التي تليها.
Decomposition stage 2- مرحلة التحلل
وهي المرحلة األساسية التي يظهر فيها تأثير الفطريات المحللة حيث تعمل الفطريات المحللة على المواد
المستوطنة في المرحلة األولى ويبدأ في هذه المرحلة تأثير أنزيمات الفطريات البازيدية Basidiomycota
وهذه المرحلة تبدأ منذ سقوط األفرع الخشبية مثل األفرع , السيقان والجذوع واألوراق .
ومن أهم هذه الكائنات فطريات White Rot fungiو Brown Rot fungiالتابعة لقسمي الفطريات
الزقية والبازيدية Ascomycotaوال Basidiomycotaوفي فترة متأخرة من هذه المرحلة يبدأ
ظهور الحشرات الهاضمة ولكن كل نوع من الحشرات يختلف ظهوره عن اآلخر.
Incorporation stage 3- مرحلة االندماج
هي المرحلة األخيرة من التحلل التي تبدأ من نشاط الحشرات وكذلك يتكون في هذه المرحلة ظهور بعض
الفطريات مثل بعض انواع ال Penicilliumالتي تقوم جميعها بالهدم التام ومزج مكونات األخشاب
العضوية المحللة تماما ً بالتربة وكذلك يوجد دور لبعض انواع البكتيريا في ذلك.
في هذه المرحلة يكون تكون مادة ال Humusوهي مادة الدبال وهي عبارة عن بقايا األخشاب التي
أصبحت لزجة ويتم اختالطها بالتربة وتبقى هذه المادة لمدة طويلة بالتربة ويتم تحويلها تدريجيا ً إلى مواد
معدنية عن طريق عملية Mineralizationالتي تقوم بها البكتيريا وبعد عملية المعدنة فإن هذه المواد
تصبح قابلة لالمتصاص بواسطة النباتات لتعود من جديد.
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
Colonization Decomposition Incorporation
Branch fall
Bacteria
Branch Bark beetles
Stain fungi soft rots
fungi
Basidiomycetes and some
Ascomycetes
Surface Stain Fungi Wood Borers
White, Brown and Soft Fungi
Bole Some Bacteria
Basidiomycetes Bacteria
Soil Fungi
Root Rot Fungi
Root Basidiomycetes Soil Fauna
Bark beetles
Time
المراحل الثالث لعملية التحلل
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
VIIالعوامل التي تؤثر على عملية التحلل وعلى الفطريات المحللة:
ُ
ال شك أن العوامل البيئية تلعب دوراً أساسيا ً في عملية التحلل بشكل عام
وعلى درجة التحلل ونوعيته بشكل خاص.
التأثير األول والمشترك لكل العوامل ناتج عن عملية التفضيل التي
تمارسها العوامل البيئة على الكائنات المحللة, فالمعروف أن كل كائن أو كل
مجموعة كائنات تابعة لعائلة أو لقسم أو لجنس معين لها عوامل بيئية مثالية
لنموها ونشاطها وكذلك لها درجات تحمل خاصة بها لهذا العامل أو ذاك
وبالتالي فهي تختلف عن المجموعات األخرى من الكائنات التي لها بدورها
عواملها الخاصة وبالتالي يمكننا القول أن تأثير العوامل المختلفة يأتي أوالً
وقبل كل شيء من عملية التفضيل لكائن عن كائن أو الحد من التنافس بين
الكائنات عن طريق تفضيل مجموعة عن أخرى: وهذه العوامل هي:
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
1- الرطوبة Humidity
يعتبر أهم العوامل البيئية بالنسبة للتحلل والكائنات المحللة وخاصة أنه يحدد وينظم النشاط البيولوجي
للكائنات المحللة وذلك:
-aتؤثر الرطوبة بطريقة مباشرة حيث أنها عامل أساسي في نمو وتطور الكائنات الحية وخاصة سرعة
انتشارها وكذلك نشاطهم البيولوجي الداخلي
-bتؤثر بطريقة غير مباشرة حيث تلعب دوراً في تغير نسبة 2 Oو 2 Coفي الجو.
-cكما قلنا في المقدمة فالرطوبة هنا تؤثر على عملية التنافس بين الكائنات فمثالً الفطريات و
Actinomycetesال يحتاجون لدرجة رطوبة كبيرة مقارنة مع البكتيريا ولذلك فإن انخفاض
نسبة الرطوبة يعمل على تفضيل الفطريات و Actinomycetesعلى البكتيريا.
هذا باإلضافة إلى أن الفطريات المُحللة للجزئيات العضوية األقل تعقيداً تحتاج لكميات من الرطوبة
أقل من تلك التي تحلل الجزئيات العضوية المعقدة التركيب.
أضف على ذلك أن تشبع الوسط المعيشي للكائنات بالرطوبة هو أحد العوامل الذي يساعد على تكاثر
الكائنات الغير هوائية .Anaerobic
ولقد لوحظ أن درجة الرطوبة المثلى لغالبية الفطريات تختلف بشكل كبير من فطر أو مجموعة
ألخرى فهي تتراوح بين 04% - 08% ولكن أقل درجة لوحظت هي 61% وهي درجة نادرة جداً
حيث أنه من المعروف أن Metabolismالكائنات ال يكون فعاالً إال في نسبة رطوبة تقارب
52%.
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
2- درجة الحرارة T
تؤثر درجة الحرارة بشكل مباشر على الكائنات المحللة وخاصة على عملية الهضم والتنفس وقدرة هذه الكائنات
بالتالي على تصنيع األنزيمات الخاصة بالتحلل. وكذلك فإنها تؤثر على عملية التنافس بين الكائنات بظاهرة
األفضلية.
ولكن من الصعب تحديد درجة حرارة مُثلى لتكاثر ونمو الفطريات بشكل عام ولكن يمكن القول أن الفطريات
تنمو بين درجات حرارة تتراوح من (0 - 54%). وإن درجة الحرارة 26cقد تكون األنسب لمعظم الكائنات
الدقيقة.
3- التربة ومحتوياتها Soil and its Contents
تؤثر التربة على عملية التحلل بالطرق التالية:
- توفر التربة للكائنات الطاقة التي تأتي من عملية أكسدة المركبات الكربونية في التربة.
- تعتبر التربة وسط مالئم لتصنيع المركبات الالزمة للكائنات المحللة كالبروتينات واألنزيمات -
السكريات.الخ.
- تحتوي وتمد التربة الكائنات بمحتوياتها من الغذاء والفيتامينات والمواد والعناصر المعدنية ... إلخ.
- حموضية التربة pHيعتبر عامل أساسي لتحديد نوعية الكائنات المحللة حيث أن pHمرتبط بشكل
مباشر مع التركيب الكيميائي والمعدني إذاً الغذائي للتربة.
عادة الـ pHاألنسب لنمو وتكاثر معظم الفطريات المحللة يتراوح بين 3-6 وبالنسبة للفطريات أو
لفطريات التحلل البني فإن pHالمنخفض اليؤثر عليها سلبيا ً مقارنة مع الفطريات األخرى.
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
4- 2Co2 - O
تأثير هذين العاملين مبنى على عملية التفضيل والتنافس بين الكائنات ويرتبط بشكل مباشر بالرطوبة
وقدرة الكائنات المحللة على تحمل هذه الدرجة أو تلك ولقد لوحظ أن الفطريات المحللة بشكل عام
يزداد تكاثرها بنسبة%01-5 عندما ترتفع نسبة 2 Oفي الوسط المحيط ومن ناحية أخرى فإن
ارتفاع نسبة 2 Coيحد ويعمل على وقف النشاط البيولوجي والتكاثر للكائنات المحللة عن طريق
إيقاف نشاطهم االيضي.
5- الضوء :Light
لوحظ أن الضوء يؤثر بشكل مباشر على عملية التحلل ولقد أُثبت أن نسبة التحلل تزداد إلى الضعف
تقريبا ً عندما يكون الجزء المحلل قريب من مصدر ضوئي وذلك مقارنة مع أجزاء أخرى بعيدة عن
الضوء وفي نفس الظروف األخرى ولم يتم تفسير ذلك بشكل دقيق ولكن يعتقد أن ارتفاع درجة
الحرارة نتيجة المصدر الضوئي كان لها أثراً واضح على التحلل. هذا باإلضافة إلى اختالف
االحتياج للضوء بين كامن وآخر.
6- عوامل اخرى
باإلضافة لكل هذه العوامل فإن هناك عوامل أخرى تؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على عملية
التحلل وعلى عدد الكائنات المحللة ونشاطها االيضي ومن هذه العوامل نجد:
التركيز األزموزي. Osmotic Concentration
اإلشعاعات النووية Radio activity
الجاذبية األرضية Gravity
باإلضافة للعوامل الطبيعية التي ذكرت فإن طبيعة النسيج الخشبي وخصائصه البيولوجية لهم تأثير مباشر
على الكائنات المحللة وقدرتها على التحلل.
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
VIIIأهمية التحلل وأهمية الكائنات المحللة:
ُ
في البداية لم يكن الستعمال األخشاب أي أهمية وبالعكس فلقد استعملت نشارة الخشب كمادة
كابحة لنمو الحشائش الضارة في ممرات الحدائق.
ولكن بعد البحوثات تمكن العلماء من أن يالحظوا أن التحلل يلعب دوراً هاما ً جداً في عملية إعادة
دورة المواد الغذائية وبالتالي في عملية توازن اللنظام البيئي العام Ecosystemالعام وخصوصا ً النظام
البيئي الغابي:
Equililsrium of Forestory Ecosystem
تعريف ال :Ecosystem
تأتي هذه الكلمة من األصل الالتيني = سكن = Oikos= Ecoمجموع الكائنات الحية == System
ومعناها هو مجموع الكائنات الحية والوسط المحيط بهم بكل مكوناته الالحيوية. Sustêma
وأهمية األخشاب المحللة وبالتالي الفطريات المحللة هي:
ُ
(1) أهمية غذائية:
فعملية التحلل تعيد للتربة المواد الغذائية المعدينة والعضوية وخاصة الكربون واآلزوت
(النيتروجين) والتي يعاد امتصاصهم من جديد وذلك بعد أن تتحول هذه المواد الخشبية إلى Humusومن
ثم إلى مواد معدنية وبالتالي فإن مادة Humusالتي تعتبر مادة عضوية والتي تبقى مدة طويلة وتتراكم
وتخلط بالتربة تمثل مخزونا ً غذائيا ً ذو أهمية عظمى بالنسبة لجميع الكائنات الحية بما فيها الفطر المحلل
نفسة ولكن على االخص للنباتات وخاصة األشجار الغابية.
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
Water Retention (2) عملية االحتفاظ بالماء
أحد أهم فوائد التحلل هو امتصاص الماء وكبحه واالحتفاظ به لمدة طويلة ضد التبخر وضد هبوطه لآلبار الجوفية
وبالتالي االستفادة منه بواسطة األشجار مدة طويلة وهذا ما يلزم للتربة الرملية في مناطقنا).
فالخشب المحلل له القدرة على االحتفاظ بالماء وتجميعه وله قدرة ضعيفة على فقدانه ولقد لوحظ أن التحلل
البني) )Brown Rotله القدرة على االحتفاظ بالماء لمدة أكبر من التحلل األبيض ( )White Rotفي حين أن هذا
األخير (التحلل األبيض) له قدرة أكبر بكثير على امتصاص كميات كبيرة من الماء وبشكل أسرع أو أكثر من التحلل
البني.
ومن هذا المنطلق يمكننا فهم أهمية األخشاب المُحللة وفي تخفيف حدة الجفاف واالحتفاظ بالماء فترات أكبر وهذا ما
يؤثر مباشرة على عملية إعادة األشجار والتوازن الغابي الطبيعي خاصة إن بذور النباتات تحتاج دائما إلى كمية من
الماء للنمو واإلنبات وخصوصا ً حتى تبدأ في عملية الخروج من السبات Dormancyومن ثم اإلنبات.
(3) تثبت اآلزوت (النيتروجين) :Nitirogenous fixation
%N
لقد لوحظ أن نسبة النيتروجين ترتفع بمعدل 21 مرة في مراحل التحلل
وفي الغابات الصنوبرية تبين أن وجود التحلل البني يعمل على تثبيت
وامتصاص النيتروجين بشكل كبير مما يساعد على نمو وتغذية النباتات. ولقد
تبين أنه في مناطق تراكم األخشاب المحللة أن هناك عالقة خصبة Linear
Correlationبين الرطوبة ونسبة النيتروجين.
Humidity
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
(4) التكافل :Mycorrhization
باإلضافة للفطريات التي تعتبر محللة ومتكافلة في نفس الوقت وبالتالي تحتاج لوجود نسبة مرتفعة من
المواد العضوية حتى تقوم بعملية التكافل فإن معظم الفطريات تتواجد في المناطق السطحية من التربة حيث
تراكم األخشاب المحللة والمواد العضوية بشكل كبير ولقد تبين وتم تصنيف توزيع الفطريات المتكافلة بـ
Mycorrhizationعلى سطح التربة حسب نسبة تواجدهم وتركيزهم مقارنة مع تركيز وتواجد المواد
العضوية.
Decayed wood 21% Mycorrhizal Fungi
area
66% Mycorrhizal Fungi
Humus area
5% Mycorrhizal Fungi
Mineral area
+ 8% in Coal area
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
(5) أهمية صناعية
يمكن اشتقاق بعض الصبغات من الفطريات التي لها ( .Basidiocarpطبعا ً المقصود الفطريات المحللة )
وهذه الصبغات تستخدم في صباغة األقمشة ومواد أخرى غيرها. على سبيل المثال الصبغة البنية يمكن
الحصول عليها من فطر Inonotus hispidusوكذلك .Phellinus igniariusوالصبغة الصفراء
من فطر Laetiporus sulphureusوالصبغة الحمراء من فطريات مثل Echinodontium
tinctroriumوغيرها من الصبغات.
(6) تكاثر الكائنات الدقيقة
توجد كائنات دقيقة قد تكون فطريات أو بكتيريا تحتاج لوفرة من الغذاء وبوجود مواد محللة سهلة االستهالك
حيث يتوفر بذلك إحدى عوامل معيشتها االساسية والتي ينتج عنها فوائد في شتى المجالت خصوصا الكائنات
المتكافلة و المحللة ايضا.
(7) التخلص من النفايات الطبيعية (األشجار الميتة)
وهذه الفائدة إنما هي إحدى طرق التوازن البيئي حيث يتم التخلص منها واالستفادة من بقاياها المحللة.
(8) التطفل المفيد
تلعب بعض الفطريات المحللة دوراً أساسيا ً في التوازن البيولوجي حيث أن هذه الفطريات المتطفلة يعمل
على تصفية وتحطيم األشجار الضعيفة والمسنة مما يسمح بعملية تجدد لها وبالتالي يعمل عملية توازن
طبيعي ال بد منه.
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
(9) أهمية الكائنات المحللة في دورات العناصر المختلفة
Carbon Recycling - دورة الكربونA
A common sedimentary rock consisting mostly of calcium Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
carbonate, CaCO
Biology Department
Islamic University
كما سبق وذكرنا فإن الفطريات خاصة المُحللة والرمية تلعب دوراً أساسيا ً في إعادة المواد
العضوية المعقدة إلى مواد بسيطة ومن ثم تتحول هذه المواد العضوية البسيطة إلى مواد معدنية تعود
لالمتصاص من جديد بواسطة النباتات وغيرها من الكائنات وبالتالي فإن الفطريات المُحللة هي األداة التي
يتم من خاللها إعادة هذه المواد الغذائية للدورة الطبيعية وإن المواد المُحللة و خصوصا ً الخشبية هي التي يتم
إعادتها فيما بعد للدورة الطبيعية.
ومن أهم هذه المواد وأكثرها تواجداً وتأثيراً عنصر الكربون الذي يعتبر أساس تكوين السكريات
وغيرها من المركبات وتقدر نسبة الكربون التي تعاد للجو من خالل عملية التحلل خصوصا ً تحليل مادة
السيلولوز واللجنين بواسطة الفطريات تقدر بحوالي 58 مليار طن سنويا ً وهنا يجب اإلشارة إلى أن مادة الـ
Celluloseهي المادة العضوية األكثر انتشاراً في الطبيعة ومن ناحية أخرى أن نسبة الكربون الموجودة
في الخشب تقدر بحوالي 05% من تركيب الخشب السليم (الغير مُحلل) هذه النسبة ترتفع بشكل ملحوظ
خالل عملية التحلل.
وبالتالي فإن معظم الكائنات وخصوصا ً الفطريات تقوم بعملية إعادة عنصر الكربون إلى الدورة
الطبيعية وتعمل على استمرار دورته.
فالنباتات مثالً بواسطة الضوء والماء و 2 Coتقوم بعملية التركيب الضوئي التي تنتج السكريات
وخاصة عنصر الكربون , هذه النباتات بعد موتها تتم عملية تحللها Decompositionوتحويلها كما
ذكرنا سابقا ً إلى مادة Humusالتي تتحول بدورها إلى مواد معدنية عن طريق عملية
Mineralisationتمتص من جديد بواسطة النباتات وخصوصا ً الفطريات وبالذات المتكافلة التي تزود
النباتات بها عن طريق التكافل.
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
ولو نظرنا إلى المخطط العام لدورة الكربون لالحظنا التالي:
أوال مكننا اإلشارة إلى أن مصدر الكربون الطبيعي هو األشكال الثالث آالتية:
- كربون معقد غير قابل للذوبان في الماء مثل السيلولوز البروتينات الدهون اللجنين الكيتين
الهيميسيلولوز –الخ
- كربون بسيط قابل للذوبان في الماء مثل السكريات البسيطة بجميع أنواعها
- الكربون الميكروبي الكربون الموجود في أجزاء الكائنات المحللة نفسها
إن المصدر األساسي لهذه األشكال الثالثة هو المنتج األولي أي النباتات والطحالب وكذلك المستهلك األولي
وهو الحيوانات بجميع أنواعها باإلضافة للكائنات المحللة ذاتها بعد موتها.
األشكال الثالث للكربون في الطبيعة تتحول الواحدة لألخرى إما بفعل التحلل التي تقوم به الكائنات الدقيقة أو
بفعل البناء التي تقوم به الكائنات المختلفة, أن المنتج األولي الذي يمتص الكربون على شكل ثاني أكسيد
الكربون وبعملية التمثيل الضوئي يصنع المواد العضوية المختلفة, السكرية و المعقدة والبسيطة والتي تبني
وتكون هياكل و أجسام الكائنات الحية بجميع أنواعها. باإلضافة لذلك فالنباتات والحيوانات تطلق ثاني اكسد
الكربون خالل عملية تنفسها.
إن عمليات التحلل لهذه األشكال الثالث تنتج ثاني اكسد الكربون الذي ينطلق بالغالف الجوي وتتحرر العديد
من المواد المعدنية و العضوية البسيطة في التربة ويمكن أن تخزن كميات كبيرة من المواد المعقدة و الغير
قابلة للذوبان مثل اللحنين والسيلولوز.
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
- Bدورة النيتروجين Nitrogen Recycling
تعتبر ثاني أهم دورة بعد دورة الكربون
- دورة النيتروجين ودورة الكربون كلتيهما مرتبطتان مع بعضهما البعض, حيث ان الخلية
النباتية تحتوي على نيتروجين في تركيب مركباتها الكربونية مثل البروتينات المكونة
للخلية النباتية حيث تمثل حوالي 1ـ01% من وزن النبات.
- تختلف نسبة تواجد النيتروجين في التربة من مكان آلخر حيث يرجع ذلك االختالف
حسب وجود المصادر المتحللة التي تمد التربة بالنيتروجين.
- البكتيريا والفطريات هم الكائنات المسئولة عن عملية تحلل الجزيئات الكبيرة التي تحتوي
على النيتروجين.
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department توجد أربع عمليات رئيسية تتم خالل دورة النيتروجين:
Islamic University
1- المعدنة Miniralisation
وهي أول خطوات التحول الكيميائي للمواد العضوية وتشمل المعدنة خطوتان أساسيتان:
( Ammonification -Aالنشدرة) وهي تحويل المواد العضوية إلى نشادر أي أمونيا 3NHوأمونيوم
4NHوتتم هذه العملية على مراحل بجهد من الكائنات الفطرية والبكتيرية وتأثير أنزيماتها.
ومن هذه الكائنات:
*البكتيريا وأهمها Bacillus ،Proteus ،Pseudomonas،Clostridiumوكذلك
Achinenomycetesوكذلك الفطريات مثل Alternaria ،Aspergillus ،Penicillimm
Nitrification -B
األمونيا الناتجة من Amonificationقد تذوب في التربة أو تتطاير مكونة األمونيوم أو تتأكسد إلى نيتريت
ونيترات
2- Nitrate Reduction
هذه العملية هي عملية اختزال النيترات الى نيتريت والنيتريت المتكون سام للنبات ولهذا النيتريت ال يتم تراكمه
في التربة ويتم تحويلة فورا.
3- Denitrification
نزع النيتروجين من خالل اختزال النيتريت ال غاز النيتروجين
4- Nitrogen fixation
تثبيت غاز النيتروجين الجوي الى امونيوم إما عن طريق التكافل ) )Rhizobiumاو التثبيت المباشر من الجو
الى التربة
General Nitrogen
Cycle
Decomposition
Dr. Abboud Y. ElKichaoui
Biology Department
Islamic University
