Sönderfall
| Stadier av döden |
|---|
Nedbrytning eller röta är den process genom vilken döda organiska ämnen bryts ner till enklare organiskt eller oorganiskt material som koldioxid , vatten , enkla sockerarter och mineralsalter. Processen är en del av näringsämnescykeln och är väsentlig för att återvinna den ändliga materia som upptar fysiskt utrymme i biosfären . Kroppar av levande organismer börjar sönderfalla kort efter döden . Djur, som maskar, hjälper också till att bryta ner de organiska materialen. Organismer som gör detta är kända som nedbrytare eller detritivorer. Även om inga två organismer sönderfaller på samma sätt, genomgår de alla samma sekventiella stadier av nedbrytning. Vetenskapen som studerar nedbrytning kallas i allmänhet tafonomi från det grekiska ordet taphos , som betyder grav. Nedbrytning kan också vara en gradvis process för organismer som har längre viloperioder.
Man kan skilja abiotisk nedbrytning från biotisk nedbrytning ( biologisk nedbrytning ). Det förra betyder "nedbrytning av ett ämne genom kemiska eller fysikaliska processer", t.ex. hydrolys ; det senare betyder "den metaboliska nedbrytningen av material till enklare komponenter av levande organismer", vanligtvis av mikroorganismer.
Djurnedbrytning
Nedbrytningen börjar vid dödsögonblicket, orsakad av två faktorer: 1.) autolys , nedbrytning av vävnader av kroppens egna inre kemikalier och enzymer , och 2.) förruttnelse , nedbrytning av vävnader av bakterier . Dessa processer frigör föreningar som kadaverin och putrescin , som är huvudkällan till den omisskännligt ruttna lukten av ruttnande djurvävnad.
Främsta nedbrytare är bakterier eller svampar , även om större asätare också spelar en viktig roll i nedbrytningen om kroppen är tillgänglig för insekter , kvalster och andra djur. De viktigaste leddjuren som är involverade i processen inkluderar kadaverbaggar , kvalster, köttflugor (Sarcophagidae) och blåflugor ( Caliphoridae ), som de gröna flaskflugorna som ses på sommaren. I Nordamerika inkluderar de viktigaste icke-insektdjuren som vanligtvis är involverade i processen däggdjurs- och fågelsätare, såsom prärievargar , hundar , vargar , rävar , råttor , kråkor och gamar . [ citat behövs ] Vissa av dessa asätare tar också bort och sprider ben, som de får i sig vid ett senare tillfälle. Vatten- och marina miljöer har nedbrytningsmedel som inkluderar bakterier, fiskar, kräftdjur, fluglarver och andra kadaver.
Stadier av nedbrytning
Fem allmänna stadier används för att beskriva nedbrytningsprocessen hos ryggradsdjur: färsk, uppsvälldhet, aktivt sönderfall, långt framskridet sönderfall och torrt/rester. De allmänna nedbrytningsstegen är kopplade till två stadier av kemisk nedbrytning: autolys och förruttnelse . Dessa två stadier bidrar till den kemiska nedbrytningsprocessen , som bryter ner huvudkomponenterna i kroppen. Med döden kollapsar den levande organismens mikrobiom och följs av nekrobiomet som genomgår förutsägbara förändringar över tiden.
Färsk
Bland de djur som har ett hjärta börjar det "fräscha" stadiet omedelbart efter att hjärtat slutat slå. Från dödsögonblicket börjar kroppen svalna eller värmas för att matcha temperaturen i den omgivande miljön, under ett stadium som kallas algor mortis . Kort efter döden, inom tre till sex timmar, blir muskelvävnaderna stela och oförmögna att slappna av, under ett stadium som kallas rigor mortis . Eftersom blod inte längre pumpas genom kroppen, gravitationen att det rinner ut till de beroende delarna av kroppen, vilket skapar en övergripande blålila missfärgning som kallas livor mortis eller, mer vanligt, lividity. Beroende på kroppens position skulle dessa delar variera. Till exempel, om personen var platt på ryggen när de dog, skulle blodet samlas i de delar som nuddar marken. Om personen hängde skulle det samlas i fingertopparna, tårna och örsnibbarna.
När hjärtat stannar kan blodet inte längre tillföra syre eller ta bort koldioxid från vävnaderna. Den resulterande minskningen av pH och andra kemiska förändringar gör att celler förlorar sin strukturella integritet , vilket medför frisättning av cellulära enzymer som kan initiera nedbrytningen av omgivande celler och vävnader. Denna process är känd som autolys .
Synliga förändringar orsakade av nedbrytning är begränsade under det färska stadiet, även om autolys kan orsaka blåsor på hudens yta.
Den lilla mängd syre som finns kvar i kroppen utarmas snabbt av cellulär metabolism och aeroba mikrober som finns naturligt i luftvägarna och mag-tarmkanalen , vilket skapar en idealisk miljö för spridning av anaeroba organismer . Dessa förökar sig, konsumerar kroppens kolhydrater , lipider och proteiner , för att producera en mängd olika ämnen inklusive propionsyra , mjölksyra , metan , vätesulfid och ammoniak . Processen för mikrobiell spridning inom en kropp kallas förruttnelse och leder till det andra nedbrytningsskedet som kallas uppblåsthet.
Blåflugor och köttflugor är de första kadaverinsekterna som kommer och de söker en lämplig äggläggningsplats .
Svälla
Uppsvällningsstadiet ger det första tydliga visuella tecknet på att mikrobiell spridning är på gång. I detta skede sker anaerob metabolism, vilket leder till ackumulering av gaser, såsom vätesulfid , koldioxid , metan och kväve . Ansamlingen av gaser i kroppshålan orsakar uttänjning av buken och ger ett kadaver dess totala uppsvällda utseende. Gaserna som produceras gör också att naturliga vätskor och flytande vävnader blir skummande. När trycket från gaserna i kroppen ökar, tvingas vätskor att fly från naturliga öppningar, såsom näsa, mun och anus, och komma in i den omgivande miljön. Uppbyggnaden av tryck i kombination med förlust av hudens integritet kan också orsaka att kroppen brister.
Intestinala anaeroba bakterier omvandlar hemoglobin till sulfhemoglobin och andra färgade pigment. De associerade gaserna som ackumuleras i kroppen vid denna tidpunkt hjälper till att transportera sulfhemoglobin genom hela kroppen via cirkulations- och lymfsystemet , vilket ger kroppen ett totalt marmorerat utseende.
Om insekter har tillgång kläcks larver och börjar livnära sig på kroppens vävnader. Maggotaktivitet, vanligtvis begränsad till naturliga öppningar och massor under huden, gör att huden glider och hår lossnar från huden. Maggotmatning och ackumulering av gaser i kroppen leder så småningom till obduktionshudrupturer som sedan ytterligare kommer att tillåta rensning av gaser och vätskor till den omgivande miljön. Rupturer i huden tillåter syre att komma in i kroppen igen och ger mer yta för utvecklingen av fluglarver och aktiviteten av aeroba mikroorganismer. Rensningen av gaser och vätskor resulterar i de starka distinkta lukterna som är förknippade med förfall.
Aktivt förfall
Aktivt förfall kännetecknas av perioden med störst massförlust. Denna förlust uppstår som ett resultat av både glupsk matning av larver och utrensning av nedbrytningsvätskor till den omgivande miljön. De utrensade vätskorna ackumuleras runt kroppen och skapar en kadavernedbrytningsö (CDI). Förvätskning av vävnader och sönderfall blir uppenbart under denna tid och starka lukter kvarstår. Slutet på aktivt sönderfall signaleras av migrationen av larver bort från kroppen för att förpuppa sig.
Avancerat förfall
Nedbrytningen hämmas till stor del under långt framskridet sönderfall på grund av förlusten av lättillgängligt kadaveriskt material. Insektsaktiviteten minskar också under detta skede. När slaktkroppen ligger på mark kommer området runt det att visa tecken på vegetationsdöd . CDI som omger slaktkroppen kommer att visa en ökning av markens kol och näringsämnen som fosfor , kalium , kalcium och magnesium ; förändringar i pH; och en betydande ökning av markkväve .
Torr/förblir
Under torr-/rester-stadiet kan återväxten av växttillväxt runt CDI inträffa och är ett tecken på att näringsämnena som finns i den omgivande jorden ännu inte har återgått till sina normala nivåer. Allt som återstår av kadaveret i detta skede är torr hud, brosk och ben , som kommer att bli torra och bleka om de utsätts för väder och vind. Om all mjuk vävnad avlägsnas från kadaveret, kallas det fullständigt skelettiserat , men om bara delar av benen exponeras, kallas det delvis skelettiserat.
Faktorer som påverkar nedbrytning av kroppar
Exponering för elementen
En död kropp som har exponerats för de öppna elementen, såsom vatten och luft, kommer att sönderfalla snabbare och attraherar mycket mer insektsaktivitet än en kropp som är begravd eller instängd i speciella skyddsutrustning eller artefakter. Detta beror delvis på det begränsade antalet insekter som kan penetrera en kista och de lägre temperaturerna under jorden.
Hastigheten och sättet för nedbrytning i en djurkropp påverkas starkt av flera faktorer. I ungefär fallande grader av betydelse är de:
- Temperatur ;
- Tillgängligheten av syre ;
- Före balsamering ;
- Dödsorsak ;
- Begravning , begravningsdjup och jordtyp;
- Åtkomst av asätare ;
- Trauma , inklusive sår och krossande slag;
- Fuktighet eller fuktighet;
- Nederbörd ;
- Kroppsstorlek och vikt;
- Sammansättning;
- Kläder ;
- Ytan som kroppen vilar på;
- Livsmedel/föremål inuti provets matsmältningskanal (bacon jämfört med sallad).
Den hastighet med vilken nedbrytningen sker varierar mycket. Faktorer som temperatur, luftfuktighet och dödstiden avgör alla hur snabbt en ny kropp kommer att skelettiseras eller mumifieras. En grundläggande guide för miljöns inverkan på nedbrytning ges som Caspers lag (eller förhållande): om alla andra faktorer är lika, då, när det finns fri tillgång till luft, sönderfaller en kropp dubbelt så snabbt som om den nedsänktes i vatten och åtta gånger snabbare än om den begravdes i jorden. I slutändan kommer hastigheten för bakteriell nedbrytning som verkar på vävnaden att bero på temperaturen i omgivningen. Kallare temperaturer minskar nedbrytningshastigheten medan varmare temperaturer ökar den. En torr kropp bryts inte ned effektivt. Fukt hjälper tillväxten av mikroorganismer som bryter ner det organiska materialet, men för mycket fukt kan leda till anaeroba förhållanden som bromsar nedbrytningsprocessen.
Den viktigaste variabeln är kroppens tillgänglighet för insekter, särskilt flugor. På ytan i tropiska områden kan enbart ryggradslösa djur lätt reducera ett helkött lik till rena ben på mindre än två veckor. Själva skelettet är inte permanent; syror i jordar kan reducera det till oigenkännliga komponenter. Detta är en anledning som ges till bristen på mänskliga kvarlevor som hittats i vraket av Titanic , även i delar av skeppet som anses otillgängliga för asätare. Nyskelettiserat ben kallas ofta för "grönt" ben och har en karakteristisk fet känsla. Under vissa förhållanden (normalt kall, fuktig jord) kan kroppar genomgå förtvålning och utveckla en vaxartad substans som kallas adipocere , orsakad av verkan av jordkemikalier på kroppens proteiner och fetter . Bildandet av adipocere bromsar nedbrytningen genom att hämma de bakterier som orsakar förruttnelse.
I extremt torra eller kalla förhållanden stoppas den normala nedbrytningsprocessen – antingen av brist på fukt eller temperaturkontroller på bakteriell och enzymatisk verkan – vilket gör att kroppen bevaras som en mumie . Frysta mumier startar vanligtvis om nedbrytningsprocessen när de tinas (se Ötzi the Iceman ), medan värmetorkade mumier förblir så om de inte utsätts för fukt.
Kroppen av nyfödda som aldrig fått i sig mat är ett viktigt undantag från den normala nedbrytningsprocessen. De saknar den inre mikrobiella floran som producerar mycket av nedbrytningen och mumifierar ofta om de förvaras även under måttligt torra förhållanden.
Anaerob vs aerob
Aerob nedbrytning sker i närvaro av syre. Detta är vanligast i naturen. Levande organismer som använder syre för att överleva livnär sig på kroppen. Anaerob nedbrytning sker i frånvaro av syre. Detta kan vara en plats där kroppen är begravd i organiskt material och syre inte kan nå den. Denna förruttnelseprocess har en dålig lukt åtföljd av den på grund av svavelväte och organiskt material som innehåller svavel.
Konstgjord konservering
Balsamering är metoden att fördröja nedbrytningen av mänskliga och djurlämningar. Balsamering saktar ner nedbrytningen något men förhindrar den inte på obestämd tid. Balsamerare ägnar vanligtvis stor uppmärksamhet åt delar av kroppen som ses av sörjande, såsom ansikte och händer. Kemikalierna som används vid balsamering stöter bort de flesta insekter och bromsar bakteriell förruttnelse genom att antingen döda befintliga bakterier i eller på kroppen själva eller genom att "fixera" cellulära proteiner, vilket gör att de inte kan fungera som en näringskälla för efterföljande bakterieinfektioner. I tillräckligt torra miljöer kan en balsamerad kropp sluta mumifieras och det är inte ovanligt att kroppar förblir bevarade i en synlig omfattning efter decennier. Anmärkningsvärda synliga balsamerade kroppar inkluderar de av:
- Eva Perón från Argentina , vars kropp injicerades med paraffin hölls perfekt bevarad i många år, och är fortfarande så vitt känt (hennes kropp visas inte längre för allmänheten).
-
Vladimir Lenin från Sovjetunionen , vars kropp hölls nedsänkt i en speciell vätsketank i årtionden och visas offentligt i Lenins mausoleum .
- Andra kommunistiska ledare med uttalade personkulter som Mao Zedong , Kim Il-sung , Ho Chi Minh , Kim Jong-il och nu senast Hugo Chávez har också fått sina kadaver bevarade på samma sätt som Lenins bevarande och visas nu i sina respektive mausoleer.
- Påven Johannes XXIII , vars bevarade kropp kan beskådas i Peterskyrkan .
- Padre Pio , vars kropp injicerades med formalin innan han begravdes i ett torrt valv [ citat behövs ] från vilket han senare togs bort och ställdes ut för offentlig visning på San Giovanni Rotondo .
Miljövård
En kropp begravd i en tillräckligt torr miljö kan bevaras väl i årtionden. Detta observerades i fallet för den mördade medborgarrättsaktivisten Medgar Evers , som befanns vara nästan perfekt bevarad över 30 år efter sin död, vilket möjliggjorde en korrekt obduktion när fallet med hans mord återupptogs på 1990-talet.
Kroppar nedsänkta i en torvmosse kan bli naturligt "balsamerade", stoppa nedbrytning och resultera i ett bevarat exemplar som kallas en mossekropp . De generellt svala och anoxiska förhållandena i dessa miljöer begränsar graden av mikrobiell aktivitet, vilket begränsar potentialen för nedbrytning. Tiden för en balsamerad kropp att reduceras till ett skelett varierar mycket. Även när en kropp sönderdelas kan balsameringsbehandling fortfarande uppnås (artärsystemet sönderfaller långsammare) men skulle inte återställa ett naturligt utseende utan omfattande rekonstruktion och kosmetiskt arbete, och används till stor del för att kontrollera de fula lukterna på grund av nedbrytning.
Ett djur kan bevaras nästan perfekt, i miljontals år i en harts som bärnsten.
Det finns några exempel där kroppar oförklarligt har bevarats (utan mänsklig inblandning) i decennier eller århundraden och ser nästan ut som när de dog. I vissa religiösa grupper är detta känt som oförgänglighet . Det är inte känt om eller hur länge en kropp kan hålla sig fri från förfall utan konstgjord konservering.
Betydelse för forensiska vetenskaper
Olika vetenskaper studerar nedbrytningen av kroppar under den allmänna rubriken för kriminalteknisk vetenskap eftersom det vanliga motivet för sådana studier är att fastställa tidpunkten och dödsorsaken för juridiska ändamål:
- Rättsmedicinsk tafonomi studerar specifikt nedbrytningsprocesserna för att tillämpa de biologiska och kemiska principerna på rättsmedicinska fall för att bestämma postmortem-intervall (PMI), post-begravningsintervall samt för att lokalisera hemliga gravar.
- Rättsmedicinsk patologi studerar ledtrådarna till dödsorsaken som finns i liket som ett medicinskt fenomen.
- Rättsentomologi studerar insekter och annan ohyra som finns i lik; sekvensen som de förekommer i, vilka slags insekter och var de finns i sin livscykel är ledtrådar som kan kasta ljus över tidpunkten för döden, längden på ett liks exponering och om liket har flyttats.
- Rättsmedicinsk antropologi är den medicinsk-juridiska grenen av fysisk antropologi som studerar skelett och mänskliga kvarlevor, vanligtvis för att söka ledtrådar om identitet, ålder, kön, längd och etnicitet för deras tidigare ägare.
University of Tennessee Anthropological Research Facility (mer känd som Body Farm) i Knoxville, Tennessee har flera kroppar utlagda i olika situationer i en inhägnad tomt nära vårdcentralen. Forskare vid Body Farm studerar hur människokroppen sönderfaller under olika omständigheter för att få en bättre förståelse av nedbrytning.
Växtnedbrytning
Nedbrytning av växtmaterial sker i många steg. Det börjar med urlakning genom vatten; de lättast förlorade och lösliga kolföreningarna frigörs i denna process. En annan tidig process är fysisk uppdelning eller fragmentering av växtmaterialet i mindre bitar, vilket ger större yta för mikrobiell kolonisering och attack. I mindre döda växter utförs denna process till stor del av jordens ryggradslösa fauna, medan i större växter, i första hand parasitiska livsformer som insekter och svampar spelar en viktig roll för att bryta ner materia, och de får inte hjälp av många detritivorer .
Efter detta genomgår växtavfallet ( som består av cellulosa , hemicellulosa , mikrobiella produkter och lignin ) kemisk förändring av mikrober. Olika typer av föreningar bryts ner i olika hastighet. Detta beror på deras kemiska struktur . Till exempel lignin en beståndsdel av trä, som är relativt motståndskraftig mot nedbrytning och som i själva verket bara kan brytas ned av vissa svampar , såsom svartröta.
Tränedbrytning är en komplex process som involverar svampar som transporterar näringsämnen till det näringsmässigt knappa virket från yttre miljö. På grund av denna näringsberikning kan faunan hos saproxylinsekter utvecklas och i sin tur påverka död ved, vilket bidrar till nedbrytning och näringsomsättning i skogsbotten. Lignin är en sådan kvarvarande produkt av sönderfallande växter med en mycket komplex kemisk struktur, vilket gör att hastigheten för mikrobiell nedbrytning saktar ner. Värme ökar växtförfallshastigheten med ungefär lika mycket, oavsett växtens sammansättning.
I de flesta gräsmarksekosystem är naturliga skador från eld , insekter som livnär sig på ruttnande materia, termiter , betande däggdjur och djurens fysiska förflyttning genom gräset de primära medlen för nedbrytning och kretslopp av näringsämnen , medan bakterier och svampar spelar huvudrollerna i ytterligare nedbrytning.
De kemiska aspekterna av växtnedbrytning innebär alltid utsläpp av koldioxid . Faktum är att nedbrytningen bidrar med över 90 procent av den koldioxid som släpps ut varje år.
Matnedbrytning
Nedbrytning av föda, antingen växt eller djur, kallad fördärvning i detta sammanhang, är ett viktigt ämnesområde inom livsmedelsvetenskapen . Livsmedelsnedbrytning kan bromsas genom konservering . Förstörelsen av kött inträffar, om köttet är obehandlat, inom några timmar eller dagar och resulterar i att köttet blir oaptitligt, giftigt eller smittsamt. Förstöring orsakas av den praktiskt taget oundvikliga infektionen och efterföljande nedbrytning av kött av bakterier och svampar, som bärs av djuret självt, av människorna som hanterar köttet och av deras redskap. Kött kan hållas ätbart under mycket längre tid – dock inte på obestämd tid – om korrekt hygien iakttas under produktion och bearbetning, och om lämpliga rutiner för livsmedelssäkerhet, livsmedelskonservering och livsmedelsförvaring tillämpas.
Förstöring av mat tillskrivs kontaminering från mikroorganismer som bakterier, mögel och jästsvampar, tillsammans med naturligt förfall av maten. Dessa sönderfallsbakterier förökar sig med snabba hastigheter under förhållanden med fukt och föredragna temperaturer. När de rätta förhållandena saknas kan bakterierna bilda sporer som lurar tills lämpliga förhållanden uppstår för att fortsätta reproduktionen.
Nedbrytningshastighet
Nedbrytningshastigheten styrs av tre uppsättningar faktorer - den fysiska miljön (temperatur, fukt och jordegenskaper), kvantiteten och kvaliteten på det döda materialet som är tillgängligt för nedbrytare och naturen hos själva mikrobiella samhället.
Nedbrytningshastigheten är låg under mycket våta eller mycket torra förhållanden. Nedbrytningshastigheten är högst i fuktiga, fuktiga förhållanden med tillräckliga nivåer av syre. Våta jordar tenderar att bli syrebrist (detta är särskilt sant i våtmarker ), vilket bromsar mikrobiell tillväxt. I torra jordar saktar nedbrytningen också ner, men bakterier fortsätter att växa (om än i långsammare takt) även efter att jordar blivit för torra för att stödja växttillväxt. När regnet återkommer och jordar blir blöta gör den osmotiska gradienten mellan bakteriecellerna och jordvattnet att cellerna snabbt får vatten. Under dessa förhållanden spricker många bakterieceller och frigör en puls av näringsämnen. Nedbrytningshastigheten tenderar också att vara långsammare i sura jordar. Jordar som är rika på lermineral tenderar att ha lägre nedbrytningshastigheter och därmed högre nivåer av organiskt material. De mindre partiklarna av lera resulterar i en större yta som kan hålla vatten. Ju högre vattenhalt en jord har, desto lägre syrehalt och följaktligen desto lägre nedbrytningshastighet. Lermineraler binder också partiklar av organiskt material till deras yta, vilket gör dem mindre tillgängliga för mikrober. Markstörningar som jordbearbetning ökar nedbrytningen genom att öka mängden syre i jorden och genom att exponera nytt organiskt material för markmikrober.
Kvaliteten och kvantiteten på det material som är tillgängligt för nedbrytare är en annan viktig faktor som påverkar nedbrytningshastigheten. Ämnen som sockerarter och aminosyror bryts ner lätt och anses vara labila. Cellulosa och hemicellulosa , som bryts ner långsammare, är "måttligt labila". Föreningar som är mer resistenta mot sönderfall, som lignin eller cutin , anses motsträviga. Skräp med en högre andel labila föreningar sönderfaller mycket snabbare än skräp med en högre andel motsträvigt material. Följaktligen sönderfaller döda djur snabbare än döda löv, som själva sönderfaller snabbare än nedfallna grenar. När organiskt material i jorden åldras minskar dess kvalitet. De mer labila föreningarna sönderdelas snabbt och lämnar en ökande andel motsträvigt material kvar. Mikrobiella cellväggar innehåller också motsträviga material som kitin , och dessa ackumuleras också när mikroberna dör, vilket ytterligare minskar kvaliteten på äldre organiskt material i jorden .
Se även
- Cadaverine
- Kemisk nedbrytning
- Ekosystem
- Humus
- Lakvatten
- Nedbrytningsmikrobiologi
- Torv (torv)
- Putrescine
- Staling
externa länkar
-
Media relaterade till nedbrytning på Wikimedia Commons - 1Lecture.com – Matnedbrytning (en Flash-animation)
| I medicin |
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Listor | |||||||||||||
| Dödlighet | |||||||||||||
| Efter döden |
|
||||||||||||
| Paranormalt | |||||||||||||
| Rättslig | |||||||||||||
| Fält | |||||||||||||
| Övrig |
|
||||||||||||
| Myndighetskontroll : Nationella bibliotek |
|---|
