Lagunemine (mädanemine): orgaanilise aine lagunemise määratlus

Lagunemine (mädanemine): orgaanilise aine lagunemise mõiste, protsessid, põhjustajad ja roll looduses — selge ülevaade mikroobidest, seentest ja lagunemise mehhanismidest.

Lagunemine ehk mädanemine on protsess, mis toimub elusolenditega pärast nende surma ja laiemalt kõigi orgaaniliste ainete puhul (näiteks toiduained, taimevarre osad, surnud loomad). See põhineb sellel, et orgaanilised molekulid sisaldavad nii ehitusplokke (süsivesikud, valgud, rasvad, nukleiinhapped kui ka teised orgaanilised ühendid) kui ka energiat. Mis iganes organisatsioon või protsess neid molekule lagundab, kasutab saadud aineid ja energiat enda kasvuks ja paljunemiseks.

Palju lagunemist teevad elusorganismid: üheks selgeks näiteks on seened, kelle eluviisi nimetatakse "saprofüütiliseks" — nad eritavad rakuseina väljastesse keskkondadesse ensüüme, mis lõhustavad keerulisi orgaanilisi molekule ja seejärel imavad lõhustusproduktid läbi rakuseinte. Mikroobid, eriti mikroobide hulka kuuluvad bakterid, on samuti äärmiselt olulised ja korraldavad enamikku mikrobioloogilisest lagunemisest. Lisaks mikroobidele osaleb lagundamises palju selgrootuid (nagu ussid, kirburohud, putukate vastsed), kes mehaaniliselt ja keemiliselt orgaanikat töödeldes kiirendavad selle lagunemist.

Bioloogiline ja anorgaaniline lagunemine

Suur osa võtab enda alla bioloogiline lagunemine — ensüümide ja mikroorganismide vahendusel toimuv keemiline lõhustus, mille lõpptulemusena tekivad lihtsamad aineosakesed, vesi, CO2 ning mõnikord ka metaan (anaeroobsetes tingimustes). Kuid lagunemine võib toimuda ka anorgaaniliste protsesside abil: oksüdatsioon, hüdrolüüs, fotodegradatsioon ja muud keemilised reaktsioonid annavad samuti orgaaniliste ühendite lagunemise tee. Nagu algtekstis märgitud, lagunevad kõik orgaanilised materjalid aja jooksul, sest need on tihti kõrgemates energiatasetes kui lihtsamad anorgaanilised ühendid.

Lagunemise staadiumid (näide loomse aine puhul)

• Värske staadium: keha rakkudes toimuvad endiselt biokeemilised protsessid ja mikroobide kooslus hakkab muutuma.
• Puhitus (bloat): anaeroobsed bakterid tekitavad gaase (nt CO2, CH4), mille tõttu tekivad paised ja lõhn.
• Aktiivne lagunemine: suurim massikaotus ja vedelikueritus, tugev lõhn; intensiivne mikroobne ja selgroogne lagundamine.
• Täiendav lagunemine: orgaanika suurem lagunemine jätkub, aga kiirus väheneb; tekivad raskesti lagunevad ained (nt ligniin, tume humus).
• Kuivud ja jäägid: alles jäävad luud, karvad ja muud raskesti lagunevad komponendid; lõpuks alles tunnistused nagu humus ja mineraalained.

Peamised tegurid, mis mõjutavad lagunemise kiirust

• Temperatuur: kõrgem temperatuur kiirendab enamasti mikroobset aktiivsust (kuni teatud piirini).
• Niiskus: mikroobidele ja ensüümidele vajalik — liiga kuiv või liiga märg keskkond võib lagunemist aeglustada või suunata anaeroobseks.
• Oksügeen: aeroobsed protsessid (hapnikuga) on tihti kiirem ja lõhnavaesem; anaeroobsed tingimused toodavad lõhnu ja metaani.
• Substraadi koostis: lihtsad süsivesikud ja valgud lagunevad kiiresti, ligniin ja teised aromaatsed ühendid aeglasemalt.
• Ümbruse pH, soolasisaldus ja toksilised ühendid: võivad mikroobide kooslust ja aktiivsust oluliselt mõjutada.
• Pinnase kontakt ja pindala: peenestamine, närimine ja faagid (putukate tegevus) suurendavad pindala ja kiirendavad lagunemist.

Ökoloogiline tähtsus ja inimtegevuse seosed

Lagunemine on ökosüsteemi seisukohalt hädavajalik protsess: see tagab aineringluse — vabanenud toitained (lämmastik, fosfor, kaalium jmt) muutuvad kättesaadavaks taimedele ja mikroorganismidele ning moodustub humus, mis parandab pinnase struktuuri ja veesiduvatust. Samas on lagunemisel ka globaalne mõõde: orgaaniline aine mineraliseerumisel eraldub CO2 (aeroobne) või metaan (anaeroobne), mis mõjutab kasvuhoonegaaside taset.

Inimeste jaoks on lagunemise mõistmine oluline mitmel põhjusel: kompostimine võimaldab kontrollitud lagundamise abil toota väärtuslikku muldaparendajat; toidu riknemise vältimine on oluline tervise ja majandusliku raiskamise vähendamiseks; ning õigusalastes ja õigusteaduslikes kontekstides (forense) aitab lagunemise aste hinnata surma aega.

Kompostimine ja lagunemise juhtimine

Kompostimine on inimeste loodud protsess orgaanilise aine kontrollitud lagundamiseks: sobiv C:N suhe (ligikaudu 25–30:1), piisav niiskus, õhutamine (aeratsioon) ja temperatuuri kontroll tekitavad kiiresti kuumutava mikroobse aktiivsuse, mis lagundab kiirelt lagunevad komponendid ja desaktiveerib patogeene. Lõpptulemusena saadakse stabiliseerunud orgaaniline aine ehk kompost/humus.

Ohud ja ennetus

• Riknenud toit võib sisaldada patogeene ja toksiine — hea hügieen, külmutamine, kuumutamine ja säilitusmeetodid aitavad vältida toidumürgitust.
• Suletud anaeroobsed olud (prügilava jms) võivad toota metaani — prügilate kontroll ja biogaasi kasutamine võivad vähendada keskkonnamõju.
• Keskkonnareostus või toksilised jäägid võivad muuta lagunemisseisu ja takistada looduslikku taastumist.

Kokkuvõttes on lagunemine loomulik ja hädavajalik protsess, mis tagab ainete ringluse ja energia voogu ökosüsteemides. See võib toimuda bioloogiliselt (mikroobid, seennad, selgrootud), keemiliselt või füüsikaliselt ning selle kiirus ja tulemused sõltuvad keskkonna tingimustest ja orgaanilise aine omadustest.

Küsimused ja vastused

K: Mis on lagunemine?

K: Miks toimub lagunemine?

K: Milline on seente roll lagunemisel?

K: Millised elusolendid osalevad lagundamises?

K: Kuidas aitavad ussid lagunemisele kaasa?

K: Millised on erinevad viisid, kuidas lagunemine võib toimuda?

K: Miks lagunevad kõik orgaanilised materjalid aja jooksul?

Otsing