Автотрофы, гетеротрофы, хемотрофы: роль в экосистеме
Все пищевые цепочки начинаются на уровне производителя. Основные потребители едят производителей для получения энергии. Основные потребители съедаются вторичными потребителями; вторичных потребителей едят третичные потребители и так далее.
Общим примером для объяснения понятия пищевой цепи является экосистема, где трава — производитель, и мышь, которая съедает траву, становится основным потребителем. Мышь оказывается добычей для змеи, которая становится вторичным потребителем. Орлы едят змей и становятся третичными потребителями.
Роль гетеротрофов и автотрофов, а также хемотрофов в природе переоценить невозможно. Мертвые животные разлагаются, и таким образом питательные вещества возвращаются назад в почву. Этот цикл потока питательных веществ от одного уровня к следующему периодически повторяется между биотическими и неживыми компонентами экосистемы.
Несмотря на множество отличий, автотрофы и гетеротрофы находятся в прямой зависимости друг от друга. Для выживания в глобальном смысле этого слова они просто необходимы друг другу, так как являются одними из важнейших компонентов экосистемы, хотя в теории хемотрофы и автотрофы смогли бы существовать без гетеротрофов, последние же без чужой жизненной энергии не проживут.
Бактерии-гетеротрофы и автотрофы, а также сапрофиты, хемосинтетики и хемотрофы
Бактерии, которые еще называются гетеротрофы, – это микроорганизмы, использующие в качестве источника энергии химические соединения, содержащие углерод. Этим они отличаются от автотрофных организмов, ведь гетеротрофы не могут существовать без внешнего источника питания.
Гетеротрофные организмы: что это
Гетеротрофные микроорганизмы не могут синтезировать органические соединения у себя внутри путем фотосинтеза или хемосинтеза. В первом случае органические соединения синтезируются при наличии солнечного света. Хемосинтетики же образуют питательные соединения путем переработки некоторых органических веществ.
Все бактерии, будь то гетеротрофы или автотрофы, непременно питаются определенными источниками. Граница между такими формами жизни условная, так как наука знает примеры организмов, имеющих переходную форму питания. Их называют миксотрофными.
Как питаются гетеро-организмы
Гетеротрофы и автотрофы тесно связаны между собой. Ведь выживание этих микроорганизмов напрямую связано с наличием автотрофных существ. В эту категорию входят и хемотрофы. Выходит, эти прожорливые микросущества потребляют то, что произвели для них автотрофы.
Все гетеротрофы делятся на такие виды.
- Плесень и дрожжи, питающиеся готовой пищей. Это наиболее четко отличает такие бактерии – автотрофы это или гетеротрофы.
- Бактерии, которые называются гетеротрофы сапрофиты, питаются мертвой пищей.
- Гетеротрофы, питание которых происходит за счет живых существ. Они являются болезнетворными.
Некоторые виды бактерий-гетеротрофов имеют похожее питание, что и хемосинтетики. Так, они окисляют органические соединения без усвоения кислоты. Такое питание является промежуточным. Однако особенности таких переходных типов организмов, питающихся так же, как и хемотрофы, находят свое применение в различных видах хозяйственной деятельности человека.
Роль гетеротрофных микробов в природе
Гетеротрофы перерабатывают готовые органические соединения, добывая из них углерод и окисляя его. Благодаря этим микросуществам, до 90 процентов углекислого газа попадает в атмосферу именно благодаря гетеротрофам.
Гетеротрофы и хемотрофы способствуют образованию плодородной почвы. В одном грамме почвы содержится такое колоссальное количество микробов, что позволяет говорить о ней как о живой системе.
Отметим также, что гетеротрофы сапрофиты способствуют переработке органического материала. Если бы не эти бактерии, то планета покрылась бы толстым слоем опавшей листвы, веток, а также погибших животных. Проще говоря, сапрофиты «поедают» органические отходы.
Благодаря деятельности, которую выполняют гетеротрофы или автотрофы, происходит самоочищение водоемов. Что такое самоочищение, знает каждый школьник: без этого процесса вся вода на планете очень скоро превратилась бы в полностью непригодную для употребления и жизни.
Без сапрофитов невозможна переработка органических веществ. Сапрофиты способствуют поддержанию постоянного количества биомассы.
Аэробные и анаэробные гетеротрофные организмы
Анаэробы живут в местах, где нет кислорода. Для них этот элемент, как ни странно, является токсичным. Поэтому они получают энергию для жизни путем так называемого фосфорилирования. Этот процесс происходит путем распада аминокислот и белков.
Путем брожения расщепляется глюкоза и другие глюкозообразные вещества. Известные нам процессы – молочнокислое, спиртовое, а также метановое брожение – являются анаэробными.
Аэробные формы жизни гетеротрофного типа живут только за счет кислорода. Все эти бактерии имеют достаточно разнообразную дыхательную цепь. Она помогает им приспосабливаться к разным концентрациям кислорода в воздухе.
Гетеротрофы получают энергию путем окисления АТФ (аденозинтрифосфата – важнейшего белкового соединения), для чего им и нужен кислород. Однако большое количество кислорода не означает, что в такой атмосфере смогут существовать микроорганизмы.
Экспериментально доказано, что если количество свободного О2 в атмосфере достигнет половины общего объема, то развитие практически всех известных бактерий прекратится.
А в атмосфере чистого 100-процентного кислорода не может развиваться ни один простейший организм, даже прокариот.
Автотрофные и гетеротрофные организмы
В зависимости от способа поглощения азота, микроорганизмы могут подразделяться на аминоавтотрофы и аминогетеротрофы. Аминоавторофы синтезируют белок из минеральных соединений и из воздуха, это в основном почвенные бактерии. У зеленых растений в основе автотрофного типа питания лежит процесс фотосинтеза.
В 1905 г. появилась гипотеза о том, что фотосинтез может проходить и в темноте. Таким образом, процесс фотосинтеза составляют световая и теневая фазы. Однако биохимические доказательства этого предположения были получены лишь в 1937 г. английским исследователем Хиллом. Организмы, использующие для своего питания готовые органические соединения, принято называть гетеротрофными. Некоторые автотрофы — фотосинтезирующие зеленые растения — могут усваивать небольшое количество органических соединений.
Некоторые автотрофы нуждаются в витаминоподобных веществах. Из микроорганизмов гетеротрофами являются возбудители брожения (спиртового, пропионово — кислого, молочно — кислого и маслянично — кислого), гнилостные и болезнетворные бактерии. В зависимости от используемого субстрата, гетеротрофные микроорганизмы подразделяются на две обширные группы: мета- и паратрофы.
В эту группу входят в основном гнилостные бактерии. Паратрофы используют органические соединения живых организмов. Именно эти микроорганизмы обычно вызывают инфекционные заболевания человека, животных и растений. Гетеротрофы в качестве источника азота используют готовые аминокислоты: такой путь питания называют аминогетеротрофным. У высших животных имеется строго дифференцированная и сложно организованная пищеварительная система.
Строение и функция ротового аппарата у животных разнообразно и зависит от вида корма; в основном различают грызущий, перетирающий, сосущий типы ротового аппарата. Животных условно подразделяют на фитофагов (растительноядные) и зоофагов (плотоядные). Однако имеются и промежуточные, или смешанные формы. Применительно к животным, целесообразнее употреблять термин «пищеварение».
Автотрофы
Для растений пищей являются крахмал и питательные вещества, которые добываются из почвы и солнечного света. Им не нужно заниматься поисками пропитания, достаточно будет просто использовать свои собственные врожденные способности и особенности для получения необходимых питательных веществ, обеспечивающих рост и развитие. Автотрофы – это растения, которые добывают себе пропитание из дождя, почвы и солнечного света.
Важную роль в снабжении клеток питательными и минеральными веществами играет фотосинтез (использование света), а также хемосинтез (химическая энергия). В ходе этих сложных процессов «сырые» питательные вещества и полезные ископаемые преобразовываются в специальные клетки, которые поглощают солнечный свет и трансформируют его в энергию. Автотрофы также именуются производителями.
Характеристика автотрофов
Для протекания процессов метаболизма живому существу необходима энергия, получаемая извне. Этот источник должен быть доступен, поскольку в связи со своим строением, большинство автотрофов практически неподвижны.
Таким образом, источником энергии для них является солнечный свет или эффект химических реакций. По такому признаку все автотрофы делятся на фототрофов и хемотрофов.
Фототрофам для создания органических соединений необходим свет. Благодаря присутствию в клетках хлоропластов, данный вид автотрофов способен фотосинтезировать. В этом процессе кванты света в ходе сложного химического взаимодействия превращаются в питательные вещества.
Хемотрофы получают энергию другим способом – из реакций окисления некоторых химических соединений.
Автотрофы, гетеротрофы: сравнительная характеристика
Автотрофы получают углерод из неорганических источников, например, углекислый газ (CO2), в то время как гетеротрофы получают свою долю углерода от других организмов. Автотрофы обычно являются растениями, гетеротрофы – животными. Автотрофы и гетеротрофы отличаются друг от друга по многим показателям. Автотрофы создают себе питание фотосинтезом или хемосинтезом при помощи неживых компонентов экосистемы.
Гетеротрофы зависят от автотрофов в пищевом плане. Автотрофы напрямую зависят от энергии от солнца и преобразовывают неорганическое вещество в органику. Гетеротрофы зависят от солнечной энергии лишь косвенно, а органические вещества приобретают от автотрофов и используют их в метаболических процессах.
Фотосинтез и хемосинтез
В процессе фотосинтеза автотрофы используют энергию солнца, чтобы преобразовать воду из почвы и углекислый газ из воздуха в глюкозу. Последняя предоставляет энергию и используется для создания целлюлозы (которая незаменима для строительства клеточных мембран), например, растениями, морскими водорослями, фитопланктоном и некоторыми бактериями. Насекомоядные растения используют фотосинтез для выработки энергии, но зависят и от других организмов для получения таких питательных веществ, как азот, калий и фосфор. Следовательно, эти растения также считаются автотрофами.
Хемотрофы используют энергию, образующуюся в результате химических реакций, для производства пищи. Чаще всего в реакцию вступает сероводород (метан с кислородом). Углекислый газ является главным источником углерода для хемотрофов. Примером могут быть бактерии, найденные в действующих вулканах, термальных источниках, гейзерах и на морском дне. Эти организмы выживают в самых экстремальных условиях.
Автотрофы и гетеротрофы: характеристика, сходства и различия
В этой главе мы разберем особенности жизнедеятельности двух основных групп и выясним, чем отличаются автотрофы от гетеротрофов.
Автотрофы – организмы, самостоятельно синтезирующие органические вещества из неорганических. В этой группе оказываются некоторые виды бактерий и почти все организмы, принадлежащие к царству растений. В ходе своей жизнедеятельности автотрофы утилизируют различные неорганические вещества, поступающие извне (углекислый газ, азот, сероводород, железо и другие), задействуя их в реакциях синтеза сложных органических соединений (в основном это углеводы и белки).
Гетеротрофные организмы питаются готовыми органическими веществами, они не способны синтезировать их самостоятельно. К этой группе относятся грибы, животные (в том числе человек), некоторые бактерии и даже часть растений (некоторые паразитические виды).
Как мы видим, главное отличие гетеротрофов от автотрофов заключается в химической природе необходимых им питательных веществ. Отличается и сущность процессов их питания. Автотрофные организмы затрачивают энергию при преобразовании неорганических веществ в органические, гетеротрофы энергию при питании не затрачивают.
Автотрофы и гетеротрофы разделяются еще на две группы в зависимости от используемого источника энергии (в первом случае) и от пищевого субстрата, используемого микроорганизмами второго типа.
Автотрофы и гетеротрофы занимают определенные позиции в пищевой цепи. Автотрофы всегда являются продуцентами — они создают органические вещества, которые позже проходят путь через всю цепь. Гетеротрофы становятся консументами различных порядков (как правило, в этой категории оказываются животные) и редуцентами (грибы, микроорганизмы).
Пищевая цепь в экосистеме
Иными словами, автотрофы и гетеротрофы образуют между собой трофические связи. Это имеет важнейшее значение для экологической обстановки в мире, поскольку именно за счет трофических связей осуществляется круговорот различных веществ в природе.
Сравнительная таблица характеристик автотрофов и гетеротрофов
| № | ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ | АВТОТРОФЫ | ГЕТЕРОТРОФЫ |
| 1 | Происхождение названия | Грец. autos – сам + trophe – еда, питание | Грец. heteros – другой + trophe – еда, питание |
| 2 | Синтез органических веществ из неорганических | Способны | Не способны |
| 3 | Источник углерода | Углекислый газ и карбонаты | Углекислый газ и карбонаты |
| 4 | Способ получения энергии | Используют солнечную и химическую энергию | Используют энергию готовых органических веществ |
| 5 | Роль в экосистемах | Продуценты | Консументы, редуценты |
| 6 | Представители | Все зеленые растения, некоторые бактерии | Большинство бактерий, грибы, некоторые высшие паразитические растения, животные, человек |
Видео
Источники
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Автотрофыhttps://ru.wikipedia.org/wiki/Миксотрофыhttp://scienceland.info/biology6/autotrophic-heterotrophichttp://appteka.ru/encik/encik_a/avtotrofy.htmhttp://biology.kiev.ua/voprosy-i-otvety/11-class/privedite-primery-avtotrofnyx-geterotrofnyx-saprotrofnyx-organizmov-k-kakim-ekologicheskim-kategorij-oni-prinadlezhat/http://biology.kiev.ua/tablicy/10-class-tab/obmen-veshestv-i-energii/sravnitelnaya-xarakteristika-avtotrofov-i-geterotrofov/http://fb.ru/article/105710/avtotrofyi-i-geterotrofyi-harakteristika-shodstva-i-razlichiyahttp://www.polesye-eco.com.ua/avtotrofy-p-p-p-p-avtotro1319030.html
Дополнительная информация
Сапротрофных организмы (сапрофиты) – это организмы, питающиеся готовой органикой, то есть относятся к гетеротрофам, отличие состоит в том, что питаются они мертвыми останками организмов, раскладывая их, например грибы, бактерии, черви. Такие организмы относятся к категории редуцентов.
Миксотрофы (от др.-греч. μῖξις – смешение и τροφή – пища, питание) – организмы, способные использовать различные источники углерода и доноры электронов. Миксотрофы могут быть одновременно фототрофами и хемотрофами, литотрофами и органотрофами. Миксотрофами являются представители как прокариот, так и эукариот.
Примером организма с миксотрофным получением углерода и энергии является бактерия Paracoccus pantotrophus из семейства Rhodobacteraceae – хемооргано-гетеротроф, также способная существовать по хемолитоавтотрофному типу. В случае P. pantotrophusсеросодержащие соединения выступают в качестве доноров электронов. Органогетеротрофный метаболизм может протекать как в аэробных, так и в анаэробных условиях.
Питание
Автотрофов и гетеротрофов различает лишь способ питания.
Как уже говорилось, автотрофы способны питаться неорганическими соединениями, а автотрофы могут питаться только тем, что для них подготовили автотрофы. Не все автотрофы одинаковы, так различают фототрофов и хемотрофов. Чем они отличаются?
Дело в том, что фототрофы получают энергию от солнечных лучей, а хемотрофы от химических реакций (углеводорода, серы, металлы и другие).
Способ питания фототрофов называется фотосинтезом.
Таким образом питаются все же зеленые растения на планете, а также ряд водорослей и бактерий
Источником важного для из жизни углерода, является углекислый газ
Виды
По источнику питания гетеротрофы делятся на две группы:
- консументы – животные, употребляющие в пищу другие организмы;
- редуценты – организмы, разлагающие органические останки.
По способу питания (поглощения пищи) консументы относятся к фаготрофам (голозоям). В эту группу входят животные, поедающие организмы частями. Редуценты относятся к осмотрофам и поглощаются органические вещества из растворов. К ним относятся грибы и бактерии.
Гетеротрофы могут использовать в пищу живые и неживые организмы.В связи с этим выделяют:
- биотрофы – питаются исключительно живыми существами (травоядные и хищные животные);
- сапротрофы – питаются мёртвыми растениями и животными, их останками и экскрементами.
К биотрофам относятся:
- фитофаги – животные, питающиеся растениями (лошадь, виноградная улитка, пчёлы);
- зоофаги – животные, использующие в пищу других животных (лиса, паук, осьминог);
- паразиты – организмы, использующие в пищу тело хозяина, не убивая его (круглые черви, клещи).
Рис. 1. Биотрофы.
К сапротрофам относятся животные, которые поедают трупы (гиены, грифы, тасманийский дьявол) или экскременты (личинки мух), а также грибы и бактерии, разлагающие органические останки.
Некоторые живые существа способны к фотосинтезу, т.е. одновременно являются и автотрофами, и гетеротрофами. Такие организмы называются миксотрофами. К ним относятся восточная изумрудная элизия (моллюск), цианобактерии, некоторые простейшие, насекомоядные растения.
Виды автотрофов
Все автотрофы делятся на:
- Фотосинтезирующие автотрофы
- Хемосинтезирующие автотрофы
Организмы, для которых источником энергии служит солнечный свет (фотоны, благодаря которым появляются доноры – источники электронов), называются фототрофами. Такой тип питания носит название фотосинтеза. К фотосинтезу способны зелёные растения и многоклеточные водоросли, а также цианобактерии и многие другие группы бактерий благодаря содержащемуся в их клетках пигменту – хлорофиллу.
Остальные организмы в качестве внешнего источника энергии (доноров – источников электронов) используют энергию химических связей пищи или восстановленных неорганических соединений – таких, как сероводород, метан, сера, двухвалентное железо и др. Такие организмы называются хемотрофы.
Все фототрофы-эукариоты одновременно являются автотрофами, а все хемотрофы-эукариоты – гетеротрофами. Среди прокариот встречаются и другие комбинации. Так, существуют хемоавтотрофные бактерии, а некоторые фототрофные бактерии также могут использовать гетеротрофный тип питания, то есть являются миксотрофами.
Гетеротрофы
Гетеротрофы – это организмы, которые не в силах самостоятельно синтезировать себе пищу. Сюда относятся животные и человек, то есть потребители, которые нуждаются во внешних источниках пропитания. Выработка энергии для сохранения жизни и правильного функционирования организма требуют поглощения и переваривания пищи. Без этих процессов гетеротрофы просто не смогли бы существовать.
Гетеротрофов также называют потребителями. Сюда входят травоядные животные (например, крупный рогатый скот, олени, слоны и так далее), плотоядные животные (лев, змеи и акулы, все те, кто питаются другими животными), а также всеядные существа (люди). Гетеротрофами также считаются земляные черви, поедающие остатки мертвых растений и животных, грибы.
