Лишайники автотрофы или гетеротрофы

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 19.09.2024

Всем живым организмам требуется пища и питательные вещества. По способу усвоения углерода и способу образования органических веществ все клетки (и живые организмы) подразделяют на две большие группы: автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофные организмы образуют органические вещества самостоятельно, используя только углекислый газ ( CO 2 ), воду ( H 2 O ) и минеральные соли.

Фотосинтетики в качестве источника энергии для образования органических веществ используют солнечную энергию. К фототрофам относятся хлорофиллосодержащие клетки растений и некоторые бактерии (например, цианобактерии).

Источником энергии для хемосинтетиков являются химические реакции с участием неорганических веществ. Эти организмы в отличии от всех остальных не зависят от энергии Солнца.

Хемосинтез — это процесс образования органических веществ из неорганических, происходящий с использованием энергии реакций окисления и восстановления соединений, содержащих азот, водород, железо и некоторые другие элементы.

железобактерии окисляют двухвалентное железо до трёхвалентного:

серобактерии окисляют сероводород до свободной серы или до сульфатов:

нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотистой и азотной кислот, нитритов и нитратов:

Выделяющаяся в реакциях окисления неорганических соединений энергия сначала аккумулируется в макроэргических связях АТФ, а затем используется при биосинтезе органических веществ.

Хемосинтетики имеют важное значение, так как они участвуют в круговороте химических элементов: серы, азота, железа и др. Они разрушают горные породы, участвуют в образовании полезных ископаемых и обогащении почвы необходимыми для растений элементами, применяются в очистке сточных вод (серобактерии).

Гетеротрофные организмы не могут самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических соединений и нуждаются в их постоянном поглощении извне. Питаясь пищей растительного и животного происхождения, они используют энергию, запасённую в органических соединениях, и строят из полученных веществ собственные белки, липиды, углеводы и другие биомолекулы.

В зависимости источника питательных веществ выделяют три группы гетеротрофных организмов: сапрофиты , паразиты , голозои .

Сапрофиты (сапротрофы) питаются мёртвыми органическими остатками (бактерии гниения, брожения, молочнокислые бактерии, часть грибов).

Паразиты обитают на живых организмах и питаются за их счёт. К этой группе относятся патогенные бактерии и грибы-паразиты, а также паразитические животные и растения.

Голозои — это организмы, которые способны захватывать пищу, поглощать её и переваривать внутри тела. Такой тип питания у некоторых простейших (амёб, инфузорий) и у животных с развитой пищеварительной системой. Среди таких животных есть плотоядные , растительноядные и всеядные .

Известны живые организмы, которые в зависимости от условий способны питаться как автотрофным способом, так и гетеротрофным. Такие организмы называют миксотрофы . Примером может служить эвглена зелёная, которая на свету осуществляет фотосинтез, а в темноте питается готовыми органическими веществами.

Известны растения, которые дополняют фотосинтез гетеротрофным питанием — поглощением мелких насекомых. Примеры таких хищных растений: венерина мухоловка, пузырчатка, росянка. Таким образом эти растения добывают азот, необходимый для синтеза белков.

Существуют растения-паразиты, которые полностью или частично обеспечивают себя органическими веществами за счёт других растений, на которых они поселяются (омела, заразиха, петров крест, повилика).

Органические вещества, полученные клеткой, затем подвергаются диссимиляции и за счёт содержащейся в них энергии образуется АТФ , которая служит универсальным источником энергии.

В природе существует два способа питания, в соответствии с которыми живые организмы делятся на два типа – автотрофы и гетеротрофы. Каждый тип отличается способом получения органических веществ.

Что это?

Автотрофы – живые организмы, способные самостоятельно синтезировать органические веществ из неорганических. Из определения понятно, что к автотрофам в первую очередь относятся зеленые наземные растения, водоросли, а также цианобактерии или сине-зелёные водоросли, т.е. все организмы, способные к фотосинтезу. Они называются фототрофами и используют солнечный свет в качестве источника энергии.

Рис. 1. Цианобактерии.

Помимо фототрофов к автотрофам относятся хемотрофы или хемоавтотрофы. В качестве источника энергии они используют энергию, выделяющуюся при окислении неорганических веществ, и за счёт неё синтезируют органические вещества из неорганических. Получать органические вещества они могут в кислородной или бескислородной среде. К хемотрофам относятся некоторые виды бактерий – серобактерии, железобактерии, нитрифицирующие и т.д. Хемотрофы – единственные организмы, не зависящие от солнечного света.

Рис. 2. Хемотрофы.

Гетеротрофы – живые организмы, получающие готовые органические вещества вместе с пищей. К ним относится большая часть животных от простейших до человека, грибы, большинство бактерий. Гетеротрофы, поедающие автотрофов, являются растительноядными организмами. Гетеротрофные организмы, питающиеся гетеротрофами, могут быть хищниками или паразитами.

По способу потребления пищи гетеротрофы делятся на два вида:

Любой организм, который производит сложные органические соединения из простых веществ, присутствующих в его окружении.

Обзор цикла между автотрофами и гетеротрофы. Фотосинтез является основным средством, с помощью которого растения, водоросли и многие бактерии производят органические соединения и кислород из углекислого газа и воды ( зеленая стрелка ).

An автотроф или же основной производитель это организм, который производит сложные органические соединения (Такие как углеводы, жиры, и белки) с помощью углерод из простых веществ, таких как углекислый газ, [1] обычно используя энергию света (фотосинтез) или неорганические химические реакции (хемосинтез). [2] Они конвертируют абиотический источник энергии (например, свет) в энергию, хранящуюся в органические соединения, которые могут использоваться другими организмами (например, гетеротрофы). Автотрофам не нужен живой источник углерода или энергии, и они являются производители в пищевая цепочка, Такие как растения на суше или водоросли в воде (в отличие от гетеротрофы как потребители автотрофов или других гетеротрофов). Автотрофы умеют уменьшать диоксид углерода для производства органических соединений для биосинтеза и в качестве хранимого химического топлива. Большинство автотрофов используют воду в качестве Восстановитель, но некоторые могут использовать другие водородные соединения, такие как сероводород.

Первичные производители могут преобразовывать энергию в свет (фототроф и фотоавтотроф) или энергия в неорганических химических соединениях (хемотрофы или же хемолитотрофы) строить Органические молекулы, который обычно накапливается в виде биомасса и будет использоваться в качестве источника углерода и энергии другими организмами (например, гетеротрофы и миксотрофы). Фотоавтотрофы являются основными первичными производителями, преобразующими энергию света в химическую энергию посредством фотосинтез, в конечном итоге создавая органические молекулы из углекислый газ, неорганический источник углерода. [3] Примеры хемолитотрофов: археи и бактерии (одноклеточные организмы), производящие биомасса от окисление из неорганических химических соединений эти организмы называют хемоавтотрофы, и часто встречаются в гидротермальные источники в глубоком океане. Первичные производители находятся на самом низком уровне трофический уровень, и являются причинами, по которым Земля является устойчивой для жизни по сей день. [4]

Наиболее хемоавтотрофы находятся литотрофыс использованием неорганических доноров электронов, таких как сероводород, водородный газ, элементаль сера, аммоний и закись железа в качестве восстановителей и источников водорода для биосинтез и выделение химической энергии. Автотрофы используют часть АТФ образуется во время фотосинтеза или окисления химических соединений для уменьшения НАДФ + к НАДФН с образованием органических соединений. [5]

Содержание

История

Варианты

Некоторые организмы полагаются на органические соединения как источник углерод, но умеют использовать свет или же неорганические соединения как источник энергии. Такие организмы миксотрофы. Организм, который получает углерод из органических соединений, но получает энергию от света, называется фотогетеротроф, в то время как организм, который получает углерод из органических соединений и энергию от окисления неорганических соединений, называется хемолитогетеротроф.

Данные свидетельствуют о том, что некоторые грибы также могут получить энергию из ионизирующего излучения: Такой радиотрофные грибы были обнаружены растущими внутри реактора Чернобыльская АЭС. [9]

Примеры

В экосистеме Земли в разных государствах существует множество различных типов первичных продуцентов. Грибы и другие организмы, которые получают свою биомассу из окисляющих органических материалов, называются разлагатели и не являются основными производителями. Тем не мение, лишайники расположенные в тундровом климате, являются исключительным примером первичных продуцентов, которые посредством мутуалистического симбиоза сочетают фотосинтез с водоросли (или дополнительно азотфиксация цианобактериями) с защитой разлагателя грибок. Кроме того, первичные продуценты, похожие на растения (деревья, водоросли), используют солнце как форму энергии и направляют его в воздух для других организмов. [3] Конечно, существуют первичные продуценты H2O, в том числе бактерии, и фитопланктон. Поскольку существует множество примеров основных продуцентов, два доминирующих типа - кораллы и один из многих типов бурых водорослей, ламинария. [3]

Фотосинтез

Валовая первичная продукция происходит за счет фотосинтеза. Это также основной способ, которым первичные производители берут энергию и производят / отпускают ее в другом месте. Это делают растения, кораллы, бактерии и водоросли. Бактерии - более недавняя находка в процессе фотосинтеза с первичными продуцентами, поскольку они [ когда? ] обнаружен в почве. Во время фотосинтеза первичные продуценты берут энергию солнца и превращают ее в энергию, сахар и кислород. Первичным производителям также нужна энергия для преобразования этой же энергии в другом месте, поэтому они получают ее из питательных веществ. Один из видов питательных веществ - азот. [4] [3]

Экология

Без первичных продуцентов, организмов, способных производить энергию самостоятельно, Земля не смогла бы поддерживать себя. [3] Растения, наряду с другими первичными продуцентами, производят энергию, потребляемую существами, и кислород, которым они дышат. [3] Считается, что первые организмы на Земле были основными продуцентами, расположенными на дне океана. [3]

Автотрофы являются основой пищевых цепей всех экосистемы в мире. Они берут энергию из окружающей среды в виде солнечного света или неорганических химикатов и используют ее для создания молекул топлива, таких как углеводы. Этот механизм называется основное производство. Другие организмы, называемые гетеротрофы, возьмите автотрофов как еда выполнять функции, необходимые для их жизни. Итак, гетеротрофы - все животные, почти все грибы, а также большинство бактерии и простейшие - зависят от автотрофов, или первичные производители, на необходимое им сырье и топливо. Гетеротрофы получать энергию, расщепляя углеводы или окисляя органические молекулы (углеводы, жиры и белки), полученные с пищей. [10] Плотоядный организмы косвенно полагаются на автотрофов, поскольку питательные вещества полученные от их гетеротрофной добычи, происходят от автотрофов, которых они съели.

Большинство экосистем поддерживаются автотрофными основное производство из растения и цианобактерии тот захват фотоны первоначально выпущенный солнце. Растения могут использовать только часть (примерно 1%) этой энергии для фотосинтез. [11] Процесс фотосинтез расщепляет молекулу воды ( ЧАС 2 О < displaystyle < ce >> ), выделяя кислород ( О 2 < displaystyle < ce >> ) в атмосферу, и сокращение углекислый газ ( CO 2 < displaystyle < ce >> ), чтобы освободить атомы водорода которые подпитывают метаболический процесс основное производство. Растения преобразуют и сохраняют энергию фотона в химические связи простые сахара во время фотосинтеза. Эти растительные сахара полимеризованный для хранения в виде длинной цепи углеводы, включая другие сахара, крахмал и целлюлозу; глюкоза также используется для производства жиры и белки. Когда автотрофов поедают гетеротрофы, т.е. потребители, такие как животные, углеводы, жиры, и белки содержащиеся в них становятся источниками энергии для гетеротрофы. [12] Белки можно получить, используя нитраты, сульфаты, и фосфаты в почве. [13] [14]

Первичная продукция в тропических ручьях и реках

Водоросли вносят значительный вклад в пищевые сети в тропических реках и ручьях. Это проявляется в чистом первичном производстве, фундаментальном экологическом процессе, который отражает количество углерода, синтезируемого в экосистеме. Этот углерод в конечном итоге становится доступным для потребителей. Чистая первичная продукция показывает, что темпы притока первичной продукции в тропических регионах по крайней мере на порядок выше, чем в аналогичных системах с умеренным климатом. [15]

Питание грибов гетеротрофное. Это сложный процесс, который соединяет в себе механизмы, свойственные животным и растениям. Он является уникальным, эти организмы представляют отдельное царство со своими особенностями. Одни виды получают все необходимое из мертвого субстрата, другие паразитируют на живых существах.

Особенности питания грибов

Способы питания

В природе существует 2 основных способа питания – гетеротрофное и автотрофное. В чем их отличие? Гетеротрофами являются все животные, многие бактерии и грибы. Эти организмы не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Они должны получать нужные соединения из внешней среды.

Автотрофы – растения и часть бактерий. В их клетках есть особенные пластиды зеленого цвета – хлоропласты. В них содержится вещество зеленого цвета – хлорофилл. Оно катализирует реакцию, после которой углекислый газ, азот и вода, под воздействием световой энергии, способны превращаться в сложные органические соединения.

Таким образом, растения сами обеспечивают себя строительным и энергетическим материалом, за счет которого они растут. Из внешней среды они получают лишь воду, кислород и минеральные вещества.

Грибы называют гетеротрофами, они не способны самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических. В этом они схожи с животными. Второй момент, который сближает это царство с фауной — способность выделять ферменты для расщепления сложных соединений. Только у животных этот процесс проходит внутри тела, а у грибов – во внешней среде.

С царством растений эти организмы тоже имеют кое-что общее. Их сближает способ поглощения питательных веществ. Он проходит путем впитывания из субстрата через клеточную стенку. У высших представителей царства это происходит через особый орган – мицелий. Но хлорофилла у них нет, а значит реакция фотосинтеза невозможна.

Способ питания

Для нормального функционирования любого живого организма необходимы протеины (белки), углеводы и жиры (липиды). Протеины синтезируются в клетках из аминокислот, поступающих у гетеротрофов из внешней среды. Жиры входят в состав клеточных стенок, становятся энергетическим резервом при дефиците углеводов. Сложные углеводы получают из глюкозы, они являются энергетическим материалом. У растений из простых углеводов синтезируются сложные – крахмал и клетчатка. У животных они превращаются в гликоген, здесь у грибов полное сходство с фауной, в их организме также присутствует гликоген.

Чтобы получить все эти вещества из внешней среды, они должны сначала разложить более сложные соединения до простых. Ведь в клетку не попадают ни пептиды, ни крахмал, ни клетчатка. Для этого организмы выделяют во внешнюю среду ферменты. Некоторые представители царства, например, дрожжи, ферментов не имеют. Поэтому они живут на специфическом субстрате из простых углеводов, который проникает через клеточные стенки.

Сложные многоклеточные высшие грибы синтезируют ферменты в мицелии, а некоторые виды и в плодовых телах. Каждая разновидность имеет свои особенности. Одни вырабатывают ферменты, способные растворять большое количество веществ. Другие имеют лишь специфические, например, расщепляющие только кератин. От этого зависит, на какой среде они будут расти.

Тело многоклеточных разновидностей состоит из особых нитей – гифов. Именно через их клетки всасываются питательные вещества. Здесь же происходит синтез протеинов, превращение глюкозы в гликоген, простых липидов в сложные жиры. Гифы закрепляются на субстрате. В зависимости от того, какую среду и способ питания выбирают грибы, их разделяют на:

сапрофиты или сапротрофы;
паразиты;
симбиотики или симбионты.

Большинство представителей царства относятся к сапрофитам, которые поселяются на разлагающихся остатках. Но существуют тысячи паразитирующих видов. Некоторые выбрали особый способ взаимодействия с другими организмами – взаимовыгодный симбиоз. Такие грибы не питаются только за счет другого организма, а помогают ему получать из внешней среды химические элементы. Это их главное отличие от паразитов.

Грибы-сапрофиты

Плесневые грибы селятся на любой поверхности

Способы питания грибов-сапрофитов классические. По мнению многих ученых они являются первичными по отношению к любому другому типу, характерному для большинства представителей этого царства. Такие организмы поселяются на определенном мертвом субстрате – почве, пнях деревьев, полуразложившихся плодах, продуктах, трупах животных. Гифы пронизывают этот субстрат, начинают выделять ферменты и поглощать питательные вещества.

Сапротрофы играют важную роль в природе. Питаются грибы мертвыми организмами и разлагают их. Так высвобождаются зольные элементы, доступные для поглощения растениями. Из простых минералов автотрофы синтезируют сложную органику, которая необходима гетеротрофам для поддержания жизненного цикла всего живого.

Большинство сапрофитов живет в грунте. Они бывают микроскопическими и макроскопическими. В группе макроскопических сапрофитов самые распространенные представители – шляпочные и плесневые. Шляпочные виды каждый знает, они растут в лесах и на лугах, бывают съедобными и несъедобными. Живут на старой древесине, берут участие в разложении опавшей хвои и листьев. Питаются продуктами распада органических веществ.

Плесневые разновидности поселяются на любой среде, включая домашние продукты. Это также мертвая материя, которая становится их питательным субстратом. Это одна из самых многочисленных групп, которая заселяет все уголки планеты. Грибы плесневые питаются, разлагая грубую органику до более простой, затем к процессу подключаются бактерии.

Грибы-паразиты

Паразитический образ жизни и питания грибов является вторичным, но довольно распространенным. В процессе эволюции некоторые виды выбрали среду, на которой у них было меньше конкурентов. Они обитают на живых организмах и питаются продуктами их жизнедеятельности или же как пищу использую сами тела организмов хозяев. Например, убивают часть ткани с помощью ферментов, потом используют образовавшиеся полуразложившиеся вещества.

Все разновидности этой группы условно подразделяются на:

Вредителей растений (спорынья, фитофтора, серая гниль).
Вредителей беспозвоночных животных (паразитируют на муравьях, пчелах, ракообразных).
Вредителей позвоночных (паразитируют на амфибиях, рептилиях, птицах, млекопитающих)
Паразитов человека (чаще всего это дрожжи рода Кандида).

Многие паразиты обладают строгой специфичностью, поражают только один вид растений или животных. К группе паразитов помимо них относятся и такие, которые имеют более широкий круг хозяев. Если грибок не живет вне чужого организма и это его единственный способ питания, то называется облигатным паразитом. Для него характерно простое строение, часто это одноклеточные существа. Например, распространенные возбудитель молочницы Кандида, является одноклеточным дрожжевым грибком.

Есть сапрофиты, которые в определенные моменты способны переходить на паразитический образ жизни и становиться своеобразными хищниками. Они относятся к факультативному типу паразитов, поражающих ослабленных животных и растения. Например, обычная плесень заселяет еще живые листья во влажной среде. Аспергиллез, опасное грибковое заболевание человека, развивается только у людей с ослабленным иммунитетом. Хотя эти грибы широко распространены в природе и даже живут в человеческом теле не причиняя ему вреда.

Существует еще один способ неполного паразитирования. Грибы питаются органическими веществами и живут в организме, не заметно для хозяина. Когда растение или животное умирает, грибки начинают размножаться, питаясь некротизированными тканями. Это естественный механизм, помогающий быстрее разлагать трупы живых организмов.

Симбиоз

Такой способ взаимодействия довольно широко распространен в природе, хотя и весьма специфичен. Два организма используют особенности друг друга и взаимно приносят пользу. Шляпочные виды часто вступают в симбиоз с деревьями в лесу. Их грибница окутывает корни растения, проникает в клетки. Площадь ее достигает 1-6 км² и даже больше.

Через гифы проходит всасывание минеральных веществ и делятся ими с деревом. Таким образом к нему поступает почти вся таблица Менделеева. Всасывающая поверхность корней увеличивается, что стимулирует рост дуба, березы, осины или другого вида. Некоторые деревья даже не могут существовать без своих помощников, ворсинки их корней атрофируются.

Гриб получает от дерева органические вещества в больших дозах, которое оно синтезирует на свету путём фотосинтеза. Часто эти соединения поступают в мицелий уже в простом, доступном для клеток виде.

Эктомикориза: гифы гриба оплетают корень, образуя чехол, но при этом не проникают в клетки корня, а только в межклетники.
Эндомикориза: гифы гриба через поры в оболочках клеток проникают внутрь клеток корня и могут образовывать там скопления, напоминающие клубки. Гифы внутри клетки могут ветвиться, эти разветвления называют арбускулы.
Эктоэндомикориза: представляет промежуточный вариант между предыдущими.

В результате таких нормализированных, микоризных, отношений у видов больше шансов выжить в естественной конкуренции.

Читайте также: