Что такое гетеротрофные организмы и как влияют на природу

[algre]

Гетеротрофы - это такие живые организмы, которые не могут сами создавать органические вещества из неорганических. Поэтому им приходится «съедать» органические вещества в готовом виде.

К гетеротрофам относятся почти все живые существа кроме растений. Растения-то как раз умеют создавать органические вещества из неорганических, они продуценты органики на земле. Поэтому растения никого не «едят». Это их все подряд поедают.
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.
Общее описание

Примерами гетеротрофов в биологии являются:

• животные от простейших до человека;
• грибы;
• некоторые бактерии.

Строение гетеротрофов предполагает возможность расщепления сложных органических веществ до более простых соединений. В одноклеточных организмах органические вещества расщепляются в лизосомах. Многоклеточные животные поедают пищу ртом и расщепляют её в желудочно-кишечном тракте с помощью ферментов. Грибы поглощают вещества из внешней среды подобно растениям. Органические соединения всасываются вместе с водой.
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.

Консументы

Многоклеточные животные являются консументами нескольких порядков:

• первого- питаются растительной пищей (корова, заяц, большинство насекомых);
• второго - питаются консументами первого порядка (волк, сова, человек);
• третьего - употребляют в пищу консументов третьего порядка и т.д. (змея, ястреб).

Один организм может одновременно являться консументом первого и второго или второго и третьего порядка. Например, ежи в основном питаются насекомыми, но не откажутся от змей и ягод, т.е. ежи одновременно являются консументами первого, второго и третьего порядка.



Пример пищевой цепочки.
Редуценты

Дрожжи, грибы и бактерии-гетеротрофы подразделяют по способу питания на три вида:

• сапрофиты- используют в пищу продукты жизнедеятельности и разлагающиеся ткани животных и растений (большинство бактерий);
• симбионты - находятся в тесной позитивной взаимосвязи с другими организмами (кишечная палочка человека, белые грибы и дуб);
• паразиты - питаются за счёт другого организма, вызывая повреждения клеток и тканей (дизентерийная палочка, палочка Коха, спорынья).
  
  
  
  

Грибы-сапрофиты

Сапрофиты играют важную роль в круговороте веществ и являются редуцентами в пищевой цепочке. Благодаря редуцентам все органические останки разрушаются и превращаются в перегной - питательную среду для растений.

Вирусы не относятся ни к гетеротрофам, ни к автотрофам, т.к. имеют свойства неживой материи. Для размножения им не требуются питательные вещества.
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.
Почему грибы - гетеротрофы?

Специалисты выделяют гетеротрофное и автотрофное питание. Все разновидности животных, многих бактерий и грибов относятся к гетеротрофам - разновидностям, которые не могут создавать необходимое для жизнедеятельности количество огранических элементов из неорганики. В их случае внешняя среда служит источником для получения органики.

Автотрофами является царство растений и некоторые бактерии. Клеточки подобных существ живой природы содержат большое число хлоропластов. Хлоропластами называют особенные пластиды, которые имеют зеленые оттенки. В данных составляющих клеток отмечается содержание хлорофилла - вещества, обладающего зеленоватым оттенком и придающего растению характерный окрас. Частицы хлорофилла способны катализировать реакцию, после которых обилие углекислых газов, элементов азота и частиц воды, с помощью света, становятся сложными органическими соединениями.

Растения имеют способность обеспечить себя самостоятельно, создавая строительный и энергетический материал для произрастания. Внешний мир обеспечивает их водой. Кислород и нужное количество минеральных веществ они также получают из внешней среды. Но представители лесного царства также имеют общую деталь с растениями: они обладают схожим путем захвата питательных элементов, впитывая их из поверхностей или содержимого субстрата с помощью приспособленных для этого клеточных стенок. Грибница помогает всасывать микроэлементы, но мицелием обладают только высшие представители. Но хлорофилл у них отсутствует, а это означает: фотосинтез невозможен.



Способы питания

Любой живой организм нуждается в протеинах (белках), углеводах и жирах (липидах). Клетки синтезируют белки из аминокислоты, которая поступает из окружающей среды. Липиды уже состоят в клеточных стенках, они являются энергетическими резервами в случае дефицита углевода. Сложный углевод образуется из глюкоз, которые можно назвать энергетическими материалами. В организме грибов отмечается содержание гликогена.

Для того, чтобы извлечь из окружающей среды все нужные вещества для питания, сначала грибы разлагают сложное соединение до простого элемента. Пептид, крахмал или клетчатка не могут попасть в клетки. Для процессов разложения организм выпускает в окружающую среду фермент, помогающий расщеплять сложные соединения. Немногие особи, примером которых являются дрожжи, не обладают ферментами, поэтому дрожжи существуют за счет специфических субстратов, состоящих из простого углевода, проникающего через клеточную стенку.

Сложный многоклеточный высший экземпляр создает фермент в грибнице, а низший вид, например, может синтезировать фермент в плодовом теле. Разновидности полны особенностей. Один вид может вырабатывать фермент, который способен растворить различные вещества, а другой вырабатывает фермент, расщепляющий исключительно соединения с кератином. Эта особенность определяет среду и места произрастания.

Тела видов состоят из особенных тонких ниточек, которые называют гифами. Они помогают всасывать необходимое количество питательных веществ. В клетках гифов происходят процессы синтеза белков, превращения соединений глюкозы в гликоген, простого липида в сложный жир. Нити крепятся на субстратах. По среде и способу питания грибы подразделяются на:

• Сапрофитов или сапротрофов.
• Паразитов.
• Симбиотиков или симбионтов.

Большая часть представителей относится к сапротрофам, селящимся на каком-нибудь разлагающемся остатке, но в природе также существует много паразитов и примером взаимовыгодного симбиоза.



Сапрофиты или сапротрофы

Метод питания сапротрофа можно охарактеризовать как классический и базовый. Большинство специалистов и микологов считают, что их можно назвать первичным в сравнении с иными типами, который характерен для большей части созданий природы.

Подобные создания нуждаются в источнике для извлечения питательных веществ, например, субстратом можно назвать почву. Также в пример можно привести пень дерева, полуразложившийся продукт, умершие животные. Нити (сеть мицелия) обволакивают поверхности субстрата и его внутреннюю часть и структуру, начинаются процессы выделения фермента и захвата питательных элементов.

Сапрофиты имеют ценное значение, ведь их питание происходит за счет умерших организмов, которые потом разлагаются, что очень важно для природы. Происходит высвобождение зольного элемента, который может поглощать растение.

Большая часть сапрофитов обитает в почве. Сапротрофы бывают микроскопическими или макроскопическими. К макроскопической разновидности можно отнести плесневые и шляпочные грибы. Шляпочных можно встретить в лесном массиве, на лужайке, они могут быть съедобными или несъедобными. Шляпочник предпочитает старое дерево, участвует в процессах разложения опавших листочков.

Плесневые виды предпочитают разнообразие домашнего продукта и мертвой материи, служащей для них в качества источника получения питательных веществ. Грубая органика разлагается до простого соединения, после чего в процессе задействованы бактерии.



Грибы-паразиты

Ярким примером являются трутовики. Паразитический образ жизнедеятельности достаточно распространенный. Все разновидности данного отдела бывают:

• Вредителями растений (в качестве примера можно привести спорынью, фитофтор, серую гниль).
• Вредителями беспозвоночного животного (поражают муравьев, пчел и раков).
• Вредителями позвоночных организмов (процесс паразитирования происходит с привлечением амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих).
• Паразитами людей (в качестве примера можно привести дрожжи рода Кандида).

Строгая специфичность отличает многих паразитов. Они способны поражать только одну разновидность растения или животного. Существуют сапротрофы, способные перейти на паразитические образы жизнедеятельности. В этом случае сапротроф становится хищником, относящимся к факультативным типам паразита. Такие паразиты поражают ослабленное животное или растение.

Например, слои плесени образуются на живых листьях в условиях влажной среды. Грибковые заболевания (в качестве примера можно привести аспергиллез) людей развиваются при ослабленном иммунитете.



Симбиотики или симбионты

Симбиоз можно назвать достаточно распространенным в природных условиях способом. Он специфичный. Два организма пользуются особенностями друг друга, оказывая благоприятное воздействие на каждого. Например, шляпочный вид вступает в симбиотические отношения с деревом. Мицелий захватывает корешки растений, проникая в клетку.

Гифы всасывают минеральные вещества, как бы делясь ими с растением, то есть с деревом. Таким образом, дерево имеет необходимые для собственного развития элементы. Дуб, береза и осина стремительно растут при увеличении всасывающей поверхности корешков. Некоторые деревья не способны расти без симбионтов.

Симбиотик извлекает из деревьев органические элементы в огромных количествах, которые синтезируются в условиях света фотосинтезом. Зачастую обилие таких соединений поступает в грибницу в приемлемой для клетки форме.



Микориза

Микориза или грибокорень - образ взаимовыгодного сотрудничества гриба и растения. Виды микоризы:

• Эктомикориза: грибница захватывает корешки, образует своеобразное обособление, но не проникает в клетку корешка, а только в межклетник.
• Эндомикоризма: грибница проникает во внутреннюю часть клеточек корешков и образовывает скопление, которые напоминает клубок. Нити могут быть разветвленными, и эти ветви называются арбускулами.
• Эктоэндомикориза: средний способ.

Лишайник

Тела лишайников называют сланью, они состоят из мицелия и одноклеточных водорослей. Элемент водорослей называют фикобионтом, который представляют цианобактерии, зеленые или желто-зеленые водоросли. Грибным компонентом называют микобионты, представленные сумчатым или базидиальным экземпляром.

Выходит оригинальный организм. Мицелий отвечает за поставку воды и минеральных веществ, а часть водорослей за синтез органических соединений. Выходит выгодная группа. Но при разрыве связи водоросли выживают, а мицелий погибает, поэтому иногда подобные союзы называют облигатным паразитизмом.



Таким образом, существуют различные типы питания грибов. Огромное царство относится к гетеротрофам, а это означает, что они потребляют готовую органику из окружающей среды и не способны самостоятельно обеспечить себя необходимыми элементами.
Места обитания фототрофных бактерий

Фототрофные бактерии распространены преимущественно в соленых и пресных водоемах. Чаще всего они обитают в местах с наличием сероводорода. Находиться они могут на любой глубине. Редко такие организмы встречаются в почвах, но если произойдет затопление земли, то может наблюдаться интенсивный рост находящихся в ней фототрофов.

Развитие фототрофов легко заметить даже без микроскопических исследований и постановки накопительных культур, поскольку они часто покрывают подводные объекты яркими пленками. Серные источники, бухты, лиманы, пруды и озера полны такими фототрофными скоплениями. При массовом развитии этих организмов может измениться цвет водоема, в которых они обитают. С небольшим количеством бактерий окрашиваются только некоторые слои воды. Окрашивание нескольких водных слоев обычно происходит на дне озер, где присутствует сероводород.
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).

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

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.

В целом роль гетеротрофных микробов в природе огромна. Без них невозможно развитие любых высших организмов. Без преувеличения можно сказать, что они являются основой жизни на Земле.
Подгруппы гетеротрофов

Бактерии-гетеротрофы по источнику углерода подразделяют на две подгруппы:

• сапротрофы (метаморфы)(греч. sapros- гнилой, fhyton - растение) - бактерии, живущие за счет использования мертвых субстратов (гнилостные микробы);
• паратрофы (греч. parasites - нахлебник) - паразитические бактерии, живущие на поверхности или внутри организма хозяина и питающиеся за его счет .

Источники углерода

В качестве источников углерода гетеротрофы обеих групп используют углероды различных органических кислот. Наиболее полноценными являются сахара (особенно гексозы), многоатомные спирты (глицерин, маннит, сорбит), карбоновые кислоты (глюкуроновая), оксикислоты (яблочная, молочная).

Все вышеуказанные вещества обычно включают в состав искусственных питательных сред для выращивания микроорганизмов .
Смена типа питания

Физиологическое разнообразие микроорганизмов не совсем стройно укладывается в разделение на гетертрофы и автотрофы. Отмечается, что при изменении условий среды, бактерии способны менять обмен веществ. При помещении в необычную питательную среду многие бактерии начинают вырабатывать адаптивные (приспособительные ферменты или энзимы, способствующие развитию бактерий и в непривычных для них условиях питания. Такие организмы являются миксотрофами .

В частности, азотофиксирующие бактерии, в нормальных условиях являющиеся типичными автотрофами, оказываясь на богатых белковых питательных средах, перестают использовать молекулярный азот воздуха и начинают усваивать связанный азот, переходя к гетеротрофному типу усвоения азота .
Заключение

Питание любого гриба - это сложный процесс, который является частью круговорота химических веществ в природе. В этой цепочке не бывает лишних участков. Даже паразиты играют свою роль, они очищают среду от ослабленных организмов и ускоряют их разложение после смерти. Растут грибы почти во всех уголках планеты, на любых средах, являются одними из самых распространенных организмов.