Что такое гетеротрофы и автотрофы в биологии?

Основные виды

Для автотрофных организмов источником энергии может служить солнечный свет либо соединения, являющиеся продуктами химических реакций. Таким образом, их классификация зависит от вида энергетического источника. Автотрофы делятся на две группы:

  • хемотрофы;
  • фототрофы.

Хемотрофы лишены способности поглощать солнечную энергию. В результате им приходится использовать альтернативный вариант — химическую реакцию окисления и восстановления с участием различных неорганических веществ. Фототрофные организмы обладают одной характерной чертой — в их клеточных структурах содержится хлорофилл.

Благодаря этому фотоавтотрофные существа используют двуокись углерода и воду для синтеза органических соединений с помощью фотосинтеза. Следует помнить, что некоторые организмы (бактерии и растения) могут при определенных условиях использовать не только автотрофный, но и гетеротрофный тип питания. Они выделены в отдельную категорию — миксотрофы. Отличным примером здесь может быть насекомоядное растение венерина мухоловка.

В его клетках присутствует хлорофилл, и оно способно создавать необходимые для жизни органические соединения из двуокиси углерода. Однако при необходимости это растение получает питательные вещества из пойманных насекомых.

Типы питания живых организмов

Существует два основных способа получения питательных веществ живыми организмами:

  • Автотрофный тип питания
  • Гетеротрофный тип питания

Автотрофное питание

При автотрофном способе питания организмы используют простые неорганические вещества, такие как вода и углекислый газ, в присутствии света и хлорофилла, чтобы самостоятельно синтезировать пищу. Другими словами, процесс фотосинтеза используется для преобразования световой энергии в пищу, такую ​​как глюкоза. Растения, водоросли и бактерии (цианобактерии) – вот некоторые примеры автотрофных организмов.

Во время фотосинтеза углекислый газ и вода превращаются в углеводы. Эти углеводы хранятся в растениях в виде крахмала. Позже растения получают необходимую энергию из запасенного крахмала. Процесс фотосинтеза можно описать тремя этапами:

  • Поглощение: хлорофилл, присутствующий в листьях, улавливает солнечный свет
  • Преобразование: захваченная световая энергия преобразуется в химическую энергию, а поглощенная вода расщепится на молекулы водорода и кислорода
  • Восстановление: наконец, углекислый газ восстанавливается, то есть молекулы водорода соединяются с углеродом, образуя углеводы (молекулы сахара)

Все три этапа не являются непрерывным процессом. Они могут происходить или не происходить последовательно.

У растений есть устьица – отверстия на листьях, где происходит газообмен, который регулируется замыкающими клетками. Растения поглощают и выделяют газы через эти устьичные поры.

В пустынной среде обитания, чтобы избежать потери воды, замыкающие клетки закрывают эти поры в дневное время. Позже, в ночное время, устьица открываются для поглощения углекислого газа и накопления в вакуолях. В дневное время они будут использовать накопленный углекислый газ для фотосинтеза.

Помимо фотосинтеза, растения также зависят от почвы, содержащей микро- и макроэлементы. Эти элементы используются для синтеза белков и других важных соединений, необходимых для правильного функционирования и роста.

Гетеротрофное питание

Не каждый организм способен самостоятельно синтезировать питательные вещества. Организмы, которые не могут производить пищу самостоятельно и зависят от других источников/организмов, называются гетеротрофами. Этот способ питания известен как гетеротрофное питание.

Грибы и все животные, включая человека, являются гетеротрофами. Гетеротрофное питание может различаться в зависимости от вида, среды обитания и адаптаций. Одни питаются растениями (травоядные), а другие – животными (плотоядные), а некоторые едят и то и другое (всеядные). Таким образом, можно сказать, что выживание гетеротрофов прямо или косвенно зависит от растений.

Гетеротрофы подразделяются на различные группы в зависимости от способа их питания:

  • Фаготрофы – употребляют твердые куски пищи. К этой группе относятся животные.
  • Осмотрофы – получат питательные органические вещества из растворов напрямую через стенки клеток. К этой группе принадлежат грибы и большая часть бактерий.

По типу получаемой пищи гетеротрофов подразделяют:

  • Биотрофов – живые организмы, питающиеся другими живыми организмами. К этой группе относятся зоофаги (питаются животными), фитофаги (питаются растениями) и бактерии.
  • Сапротрофов – организмы, использующие в пищу экскременты или отмерший органический материал. К этой группе принадлежат детритофаги, некрофаги, копрофаги. Примеры живых организмов с такими типами питания:
    • бактерии сапротрофы;
    • грибы сапротрофы;
    • растения сапротрофы (сапрофиты);
    • животные сапротрофы (сапрофаги).

Примеры гетеротрофов

Вы, ваша собака, кошка, птица, рыба и т.д. являетесь гетеротрофами, потому что зависите от других организмов как от источника энергии. К гетеротрофам относятся все животные, некоторые растения, а также грибы, бактерии и протисты.

Не все растения автотрофны, некоторые из них на самом деле гетеротрофны, например, омела – паразитическое растение, выживающее за счет растения-хозяина. Другие растения, такие как кувшинные, являются плотоядными и питаются насекомыми или мелкими животными.

Большинство бактерий и грибы также являются гетеротрофами. Грибы разрушают отмершие и разлагающиеся организмы, что делает их редуцентами или деструкторами. Редуценты играют важную роль, помогая перерабатывать растительный и животный материал, который больше не является живым, и возвращать эти питательные вещества в экосистему.

Важно отметить, что не все гетеротрофы полагаются на одни и те же источники пищи для получения энергии. Одни гетеротрофы едят только продуцентов, например, газель ест траву

Популярные статьи  Хроматин: определение, строение и роль в делении клеток

Другие питаются как продуцентами, так и консументами, например, медведь ест животных и ягоды. А некоторые едят только других потребителей, например, пума ест оленей.

Гетеротрофы, питающиеся исключительно продуцентами, называются растительноядными (фитофагами), те, которые едят только других потребителей, называются плотоядными (зоофагами), а те, которые употребляют в пищу как продуцентов, так и консументов, называются всеядными (эврифагами). Также выделяют паразитов – организмы, питающиеся за счет тела хозяина, например ленточные черви.

Определение автотрофа

Автотрофы – это организмы, которые могут производить свою собственную пищу, используя материалы из неорганических источников. Слово «автотроф» происходит от корневых слов «авто» для «я» и «трофей» для «еда». Автотроф организм который питается сам, без помощи каких-либо других организмов.

Автотрофы чрезвычайно важны, потому что без них никакие другие формы жизни не могут существовать. Без растений, которые создают сахара из углекислого газа и солнечного света в процессе фотосинтез Например, не могло существовать никаких травоядных животных, и не могли существовать плотоядные животные, которые едят травоядных.

По этой причине автотрофы часто называют «производителями». Они составляют основу экосистема «s энергетическая пирамида и предоставить топливо, необходимое для существования всех гетеротрофов (организмов, которые должны получать пищу от других).

Первыми формами жизни на Земле должны были быть автотрофы, чтобы существовать и производить энергию и биологические материалы в ранее неживой среде. Гетеротрофы, скорее всего, развивались по мере того, как автотрофы становились все более распространенными, и некоторые формы жизни обнаруживали, что проще есть автотрофы, чем производить энергию и органические материалы для себя.

Описание фототрофных организмов и примеры

Фототрофные организмы еще называют фотосинтезирующими микроорганизмами. Световая энергия, которую поглощают фототрофы, помогает биосинтезу клеточных компонентов и энергозависимым процессам, обеспечивающим рост бактерий.

Фототрофы представлены:

  • Зелеными и пурпурными бактериями,
  • Гелиобактериями,
  • Цианобактериями,
  • Красными, зелеными, диатомовыми и другими водорослями.

Самыми древними фотосинтезирующими автотрофами являются зеленые и пурпурные бактерии. Именно с них начались исследования фототрофной группы. По организации своей группы они похожи с сине-зелеными водорослями. Они получили название сине-зеленых бактерий, или цианобактерий, так как они являются прокариотами. Но по фотосинтезирующей форме, составу хлорофиллов и пигментам зеленые и пурпурные серобактерии сильно отличаются от других фототрофов.

Фотосинтез происходит в хлоропластах — специальных зеленых пластидах, расположенных в клетках. Хлоропласты содержат в себе хлорофилл, являющийся пигментом, окрашивающим части автотрофов в зеленый оттенок. Процесс происходит только при наличии воды и углекислого газа, выделяющегося из живых организмов при дыхании. Большая часть фототрофов выделяет кислород, который жизненно необходим объектам живой природы.

Строение фотосинтетического аппарата большинства фототрофов включает:

  • Светособирающие пигменты, поглощающие световую энергию и передающую ее в реакционный центр,
  • Фотохимические реакционные центры, в которых электромагнитная форма энергии трансформируется в химическую,
  • Фотосинтетические электротранспортные системы, которые обеспечивают перенос электронов и запасают энергию в молекулах АТФ (аденозинтрифосфат).

Большая часть фототрофов представлена автотрофными организмами, поэтому их еще называют фотоавтотрофы. У них происходит фиксирование неорганического углерода. Таким организмам часто противопоставляются хемотрофы, получающие энергию в результате окислительно-восстановительных реакций, в которых окисляются доноры электронов. В фотоавтотрофных микроорганизмах может происходить синтез своих собственных продуктов питания, которые они получают из неорганических веществ под воздействием световой энергии и углекислого газа. К фотоавтотрофам относится ряд зеленых растений, цианобактерий и множество фотосинтезирующих бактерий.

Другой группой фототрофов выступают организмы, которые называют фотогетеротрофами. Для них свойственно использование света в качестве источника энергии и органических соединений как источника углерода. Синтез АТФ фотогетеротрофами происходит с помощью фотофосфорилирования. Поскольку эти бактерии не могут фиксировать бесцветный газ, построение биомолекул микроорганизма осуществляется с готовыми органическими соединениями. Группа таких фототрофов включает пурпурные и зеленые несерные бактерии, гелиобактерии, галобактерии и некоторые виды цианобактерий, способные расти гетеротрофно.

Гетеротрофы – едят то, что «приготовлено»

Сразу скажем, что мы, люди, относимся именно к гетеротрофным организмам. Слово «гетеротроф» образовано от двух древнегреческих корней – «гетерос» – «другой», и «трофи» – «питание». Название можно расшифровать так: гетеротрофы – это существа, которые питаются тем, что приготовили другие.

И в самом деле, гетеротрофные организмы способны усваивать только органические вещества. Они не могут самостоятельно синтезировать органику в своем теле, поэтому едят другие организмы или продукты их жизнедеятельности (распада). Пищеварение гетеротрофов устроено следующим образом: они потребляют органические вещества и расщепляют их с помощью специальных ферментов.

К гетеротрофам относятся бактерии, грибы, практически все животные и небольшая часть растений. Гетеротрофные организмы, в свою очередь, подразделяются на группы. По типу потребляемой пищи они делятся на консументы и редуценты. Этими сложными терминами в биологии обозначают достаточно простые понятия.Консументы – существа, потребляющие органику, созданную автотрофами, но не способные разлагать ее до состояния неорганических веществ. В эту группу входят животные, поедающие растения (травоядные), других животных (хищники), животные паразиты, некоторые микроорганизмы, а также паразитические и насекомоядные растения.

Редуценты схожи с консументами тем, что для своего существования нуждаются в органике, синтезированной другими организмами (то есть являются гетеротрофами). Кардинальное отличие редуцентов состоит в способности этих существ перерабатывать продукты разложения других организмов и трансформировать их в неорганические соединения.

Популярные статьи  Лучшие советы как улучшить обмен веществ в организме, чтобы похудеть

Это и есть важнейшая роль редуцентов в экологической системе. Ведь если бы останки всех погибших организмов сохранялись бы на поверхности Земли и не разрушались до неорганического состояния, то растения не получали бы питания и жизнь была бы невозможной. К редуцентам относят бактерии и грибы.

Признаки живых организмов

В составе живых существ — клетки

Все живые существа содержат одну или иного клеток, при этом многоклеточные организмы отличаются сложным и упорядоченным строением.

Клетки настолько маленькие, что увидеть их  можно лишь при помощи микроскопа. Из клеток состоят абсолютно все органы живого существа. Твоя кожа, волосы, ногти, кости, нервы и мышцы состоят из клеток

Клетки можно сравнить с кирпичами. Внимательно присмотрись к кирпичной кладке. Если ты находишься далеко от здания, то перед тобой будет ровная поверхность, но подойдя ближе, ты увидишь, что стена выложена из огромного количества кирпичей, причем лежат они в определенном порядке. Такое же упорядоченное строение характерно и для живого организма.

Движение

Все живые существа шевелятся или движутся. Это действительно так.

Попробуй проанализировать свои действия за последние полчаса. Возможно, ты только что проснулся, умылся, позавтракал и собираешься на улицу?

Активное движение свойственно и животным. А что происходит с растениями? Они тоже двигаются. Конечно, не так быстро, как животные, но, тем не менее, движение большинства из них заметно. Многие растения направляют свои цветки к солнцу, открывают и закрывают соцветия, а некоторые хищные даже умудряются ловить насекомых!

Спустя несколько секунд лепестки захлопнутся – и муха окажется в ловушке

Получение энергии

Все живые существа получают энергию из окружающей среды и используют ее для поддержания своих жизненных функций, роста и размножения.

Рост и развитие

Все живые организмы растут и развиваются. Жизнь каждого из них начинается по-разному но, пройдя определенные этапы развития, у большинства видов малыш в конце концов превращается во взрослое существо.

Жизненный цикл лягушки

Так, например, лягушка должна пройти стадию головастика, бабочка начинается с гусеницы, а процесс развития детенышей кенгуру просто уникален! Малыши рождаются на стадии эмбриона и сами заползают в сумку матери, где продолжают свое развитие. Растения тоже проходят определенные жизненные циклы.

Реакция на раздражители

Одна из важных отличительных черт живых организмов заключается в том, что они реагируют на изменения окружающей среды и внешние раздражители.

Например, если ты дотронешься до любого животного (кошки, собаки, хомячка и т.д.), то оно обязательно каким-то образом отреагирует на твое прикосновение (убежит, свернется в клубок, повернет к тебе голову). А если ты коснешься любого неживого предмета, то вряд ли тебе стоит ожидать какой-либо ответной реакции. В лучшем случае ты просто сдвинешь предмет с места, если он не очень тяжелый.

Размножение

Очень важной характеристикой живых существ является способность размножаться, т.е. оставлять после себя потомство

Этот процесс называется репродукцией.

Кошачья семья

Твои родители создали тебя, у кошек появляются котята, у собак — щенята. Так происходит со всеми представителями живого мира. Более того, посредством репродукции живые организмы передают свои качества новым поколениям.

Смерть

Все организмы не вечны, они умирают. Это одна из уникальных особенностей живых существ. Все живое когда-нибудь умрет. Период времени, в течение которого организмы функционируют и размножаются, называется продолжительностью жизни, и у всех она разная.

Жизнь некоторых организмов ограничивается всего лишь днями или даже часами.

Например, существуют бактерии и насекомые, которым достаточно нескольких часов, чтобы появиться на свет, повзрослеть, оставить потомство и умереть. Средняя продолжительность жизни человека составляет 65—70 лет.

А среди представителей растительного мира есть и настоящие долгожители, среди которых секвойи и баобабы. Возраст этих растений может достигать 5000 лет!

Секвойя

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.

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.

Популярные статьи  Картография, что это такое?

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.

Отличия от хемоавтотрофов

Хемоавтотрофы – это другой тип автотрофов. Как и фотоавтотрофы, они делают свою собственную еду, но для этого они используют энергию химических реакций, а не энергию света. Это позволяет им выживать в местах, где нет солнечного света, например на глубине океана. Некоторыми примерами хемоавтотрофов являются азотфиксирующие бактерии и железоокисляющие бактерии.

  • автотрофного – организм, который производит свою еду.
  • гетеротроф – организм, который не может производить свою собственную пищу и должен полагаться на потребление других организмов, чтобы выжить.
  • Photoheterotroph – организм, который производит энергию из света, но использует о��ганические материалы для своего источника углерода вместо неорганического диоксида углерода, который используется фотоавтотрофами.
  • фотосинтез – процесс, посредством которого фотоавтотрофы поглощают свет и преобразуют его энергию в химическую энергию для питания своих клеток.

Гетеротрофы — это…

Живущие на Земле организмы обеспечивают своё существование посредством переработки питательных веществ, получаемых извне. Эти вещества организм добывает двумя способами:

  • путём синтеза (что это?) органического вещества из неорганических соединений
  • за счёт использования готовой органики (в первую очередь углеводов)

В первом случае мы имеем дело с так называемыми автотрофами (что это?), во втором – с гетеротрофами

В данном контексте основное внимание уделяется гетеротрофным представителям биосферы (что это такое?)

Источником энергии для гетеротрофов служит живая либо мёртвая органика, иными словами, автотрофы и/или продукты их жизнедеятельности. То есть, гетеротрофы относятся к категории консументов (кто это?) (потребителей) либо редуцентов (кто это?) (разрушителей).

К консументам относятся:

  • плотоядные животные (зоофаги);
  • растительноядные животные (фитофаги);
  • паразиты;
  • симбиотрофы (организмы, питающиеся выделениями организма-хозяина).

Редуценты представлены грибами и бактериями, которые разрушают (разлагают) останки живых существ и превращают их в неорганическую материю и простейшие органические вещества.

По способу питания гетеротрофы делятся на:

  • фаготрофы, использующие твёрдые куски пищи (животные);
  • осмотрофы, поглощающие органику из растворов через стенки клеток (грибы и бактерии);
  • сапротрофы, питающимися гниющими органическими веществами (плесневые грибки).

Усвоение пищи гетеротрофами, как правило, происходит по следующей схеме:

заглатывание ➜ переваривание ➜ всасывание ➜ усвоение ➜ выделение

Следует отметить, что некоторые гетеротрофы при определённых условиях могут применять автотропный тип питания, т.е. относятся к категории миксотрофов.

В качестве примера можно привести венерину мухоловку: это насекомоядное растение получает питание из тел попавших в её ловушки насекомых, однако на свету способно создавать органическое вещество посредством фотосинтеза (это как?).

Типы фотоавтотрофов

Зеленые растения

Почти все растения являются фотоавтотрофами, за некоторыми исключениями, такими как Индийская труба (Monotropa uniflora). Эта категория зеленых растений включает в себя все различные формы растение жизнь, такая как деревья, мхи и травы. Растения являются важными источниками пищи в наземных экосистемах. Они могут сделать свою собственную энергию из света, потому что они производят молекула хлорофилл в органеллах называют хлоропластами в своих клетках. Хлорофилл поглощает свет и передает свою энергию частям растения, которые могут использовать эту энергию. Это также дает растениям их зеленый цвет. Индийская труба утратила способность вырабатывать хлорофилл, поэтому она не может производить свою собственную энергию из света. Вместо этого он паразитирует вид деревьев и грибы и «крадет» их питательные вещества.

бактерии

Некоторые бактерии являются фотоавтотрофами; большинство из них называются цианобактериями или сине-зелеными бактериями (ранее назывались сине-зелеными водоросли ). Как и растения, цианобактерии также продуцируют хлорофилл. На самом деле, цианобактерии ответственны за происхождение растений. Миллионы лет назад цианобактерии были помещены в клетки, где они могли производить пищу для этих клеток в обмен на место для жизни. Это означает, что хлоропласты в клетках растений на самом деле являются цианобактериями. Поскольку цианобактерии размножаются бесполым путем, эти хлоропласты являются копиями цианобактерий, которые давно проникли в клетки растений. Зеленые серные бактерии – это другой тип фотоавтотрофных бактерий, которые по своей природе похожи на цианобактерии, но они используют сульфид-ионы вместо воды во время фотосинтеза и не производят кислород.

морские водоросли

Водоросли бывают разных форм; они могут быть одноклеточными или многоклеточный (водоросли – это тип водорослей). Они являются важными производителями в водных экосистемах, но они также могут быть найдены в наземных. Не все водоросли произошли от одного и того же общего предка, и в результате только некоторые виды водорослей являются фотоавтотрофами. Как и другие фотоавтотрофы, водоросли являются важными производителями кислорода. Водоросли производят около половины кислорода в атмосфере.

Если в цвету водорослей расцветает слишком много водорослей, это может нарушить экосистема производя определенные токсины и делая питательные вещества менее доступными. Цветение водорослей часто вызывается деятельностью человека, такой как использование азотсодержащих удобрений и неправильная очистка сточных вод. Тем не менее, водоросли являются эффективными потребителями углекислого газа в атмосфере и могут также быть использованы в будущем в качестве источника биотоплива для замены ископаемого топлива.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: