Жуки-древоточцы — природные переработчики с помощью грибов

Жуки, питающиеся мёртвой древесиной, такие как термиты, могут наносить ущерб домам. Но они возвращают долг людям, выполняя бесценную услугу: помогая перерабатывать разлагающиеся мёртвые деревья.

Разложение — фундаментальный процесс в функционирующей экосистеме, предотвращающий накопление огромной массы мёртвого органического вещества, производимого ежегодно.

Жуки-древоточцы — одни из лучших в мире насекомых-деструкторов, организмов, которые переваривают мёртвую материю и строят из полученных атомов свои собственные клетки и ткани.

Подавляющее большинство ежегодно производимого в мире органического вещества хранится в древесине. Она прочная, её трудно переваривать и разлагать. Более того, древесина бедна питательными веществами. Мёртвая древесина богата сахарами (целлюлоза, гемицеллюлозы и лигнин), но попробуйте выжить только на сахаре!

Переваренная древесина может быть источником энергии, но она недостаточно питательна, поэтому все организмы, развивающиеся в мёртвой древесине — жуки, а также мухи, мотыльки и бактерии — испытывают трудности с ростом, развитием и созреванием.

Тем не менее, потребители мёртвой древесины способны выживать и процветать на этом низкокачественном источнике пищи. Как они это делают?

Питающиеся древесиной с тягой к сахару

У всех живых организмов есть свои собственные экосистемы, а пищеварительные тракты заселены симбионтами — организмами, живущими в симбиозе.

Согласно закону сохранения массы, который гласит, что масса продуктов в химической реакции должна равняться массе реагентов, полноценная диета на основе чистой древесины была бы невозможна. Атомы, составляющие питательные вещества, не могут быть созданы из ничего.

Проблема в органическом составе древесины. Даже если сахара (химическая структура C_xH_2yO_y) расщепляются на атомы, они являются источником только трёх химических элементов: углерода, водорода и кислорода. Этого недостаточно для жизни, даже если учесть, что симбионты способны усваивать четвёртый элемент, азот, непосредственно из воздуха.

Подсчитано, что для того, чтобы жуки-древоточцы потребили атомный состав своих тел только из древесины, потребовалось бы примерно 40 лет для самцов и 85 лет для более крупных самок. Фактически, период роста жука в природе длится максимум три-четыре года.

Следовательно, у жуков должен быть источник правильной пищи, предлагающий нужные атомы в правильных пропорциях, и это не может быть древесина, которая, казалось бы, составляет всю их диету. Откуда же они получают питательные вещества, необходимые для роста и созревания?

Мёртвая древесина

Ответ — грибы.

В течение первых нескольких лет разложения после отмирания живой древесины её питательный состав изменяется грибами. Грибные ткани, растущие внутри мёртвой древесины, связаны с богатыми питательными веществами участками среды вне древесины.

Это может быть либо богатое белками органическое вещество, либо минералы и горные породы. Горные породы могут разрушаться грибами и являются источниками специфических атомов, используемых для построения грибных тканей. Грибы могут даже «охотиться» на почвенную фауну.

Приобретённые питательные вещества перемещаются извне мёртвой древесины внутрь через грибной мицелий (то есть «тело» гриба). Потребляя разложившуюся древесину, богатую грибными тканями, потребитель мёртвой древесины способен расти, развиваться и достигать зрелости.

Но даже в этом случае его рост ограничен. Чтобы справиться с пищевыми ограничениями мёртвой древесины, эти жуки продлевают своё развитие, медленно растя в течение нескольких лет. За это время они способны собрать все необходимые строительные блоки (атомы) для своих взрослых тел.

Их продлённое время развития возможно благодаря относительной безопасности и климатическому комфорту жизни внутри брёвен и стволов деревьев, что снижает смертность по сравнению с внешним миром.

Экологические взаимодействия

Рост и развитие жуков-древоточцев ограничены дефицитом несахарных питательных веществ, богатых важными биоэлементами, такими как азот, фосфор, калий, натрий, магний, цинк и медь. Атомы этих элементов являются питательными веществами, используемыми для построения и поддержания тел растущих потребителей мёртвой древесины.

Грибы используют мёртвую древесину как источник энергии. Прорастая по всему бревну в первые четыре или пять лет разложения, они обогащают и перестраивают мёртвую древесину с точки зрения питания. Тем самым они создают пищевую нишу для потребителей мёртвой древесины, позволяя им расти и развиваться до зрелости.

В свою очередь, потребители мёртвой древесины воздействуют на древесину, измельчая её и производя так называемую труху (смесь кусочков древесины с экскрементами, которая может быть далее разложена микроорганизмами). Таким образом, жуки способствуют дальнейшему разложению древесины и круговороту питательных веществ на лесной подстилке.

Благодаря сложным экологическим взаимодействиям между мёртвой древесиной, грибами и её потребителями, огромная масса самого распространённого органического вещества в наземных экосистемах непрерывно разлагается в лесных экосистемах. Это собственная система переработки природы.