Автотрофы и гетеротрофы — классификация, условия и источники питания

Поделись знанием: Материал из Википедии — свободной энциклопедии Перейти к: навигация, поиск

Автотро́фы (др.-греч. αὐτός — сам + τροφή — пища) — организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических. Автотрофы составляют первый ярус в пищевой пирамиде (первые звенья пищевых цепей). Именно они являются первичными продуцентами органического вещества в биосфере, обеспечивая пищей гетеротрофов. Следует отметить, что иногда резкой границы между автотрофами и гетеротрофами провести не удаётся. Например, одноклеточная водоросль эвглена зелёная на свету является автотрофом, а в темноте — гетеротрофом (см. также: миксотрофы).

Иногда понятия «автотрофы» и «продуценты», а также «гетеротрофы» и «консументы» ошибочно отождествляют, однако они не всегда совпадают. Например, синезеленые (Cyanea) способны и сами производить органическое вещество с использованием фотосинтеза, и потреблять его в готовом виде, причём разлагая до неорганических веществ. Следовательно, они являются гетеротрофами — но не консументами, а продуцентами и редуцентами одновременно.[1]

Автотрофные организмы для построения своего тела используют неорганические вещества почвы, воды, воздуха. При этом почти всегда источником углерода является углекислый газ. При этом одни из них (фототрофы) получают необходимую энергию от Солнца, другие (хемотрофы) — от химических реакций неорганических соединений.

Фототрофы

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. Археи из группы галобактерий способны к бесхлорофилльному фотосинтезу, при котором энергию света улавливает и преобразует белок бактериородопсин.

Хемотрофы

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 хемотрофами. 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.

См. также

image

Все живые существа по типу питания можно разделить на два вида: автотрофы и гетеротрофы.

Каждый организм нуждается в питании для поддержания своей жизнедеятельности. Именно автотрофы составляют основу пищевой пирамиды, обеспечивая питательными веществами гетеротрофов.

Тем не менее подобное деление в биологии весьма условно – между ними не всегда существует четкая грань. Некоторые организмы способны питаться и тем, и другим способом. Их называют миксотрофами.

Оглавление:

Кто такие автотрофы

Автотрофы — это организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений. Все вещества, необходимые для развития и жизнедеятельности, они способны получить из окружающей среды.

Важнейший элемент, входящий в состав клеток любой формы жизни – углерод и его соединения. Для организмов, использующих автотрофный тип питания, его источником является углекислый газ.

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.

Какие организмы относятся к автотрофам

Энергия света и углекислого газа обеспечивает жизнь подавляющего количества автотрофов – растений, к которым также относятся и мхи.

Водоросли, представляющие собой наиболее древний и простой тип растений, многообразны, а многих из них можно разглядеть только в микроскоп. Даже одноклеточные водоросли, такие как хлорелла, способны к фотосинтезу.

Содержание хлорофилла в клетках – прерогатива не только растений. Некоторые бактерии также содержат этот пигмент и способны синтезировать питательные вещества из световой энергии.

Цианобактерии – одни из древнейших микроорганизмов, питающихся подобным образом и выделяющих кислород. Возможно благодаря им атмосфера молодой Земли наполнилась кислородом миллиарды лет назад.

Микроскопические водоросли и зеленые бактерии способны вступать в симбиоз с грибами. В результате такого взаимодействия образуется симбиотический организм – лишайник.

Каждый участник симбиоза вносит свой вклад – водоросли и цианобактерии добывают питательные вещества с помощью фотосинтеза, а гриб поглощает готовые элементы.

Совмещение различных типов питания встречается не только у лишайников. Некоторые растения помимо автотрофного питания усваивают полезные вещества из тел других организмов – насекомых, мелких животных.

Такие растения называются плотоядными и используют различные виды ловушек для поимки жертвы.

Венерина мухоловка

Например, росянка использует клейкие волоски на кончиках листьев, листья венериной мухоловки захлопываются, а ловушка непентеса выглядит как кувшин с крышкой.

Некоторые одноклеточные водоросли также являются миксотрофами. К примеру, клеточная поверхность хламидомонады способна поглощать жидкость со всеми микроорганизмами, что там находятся.

Бактериям эвглены зеленой, чья модель поведения зависит от освещенности, может быть присуща автотрофность или гетеротрофность.

Хемотрофный тип питания распространен гораздо меньше. Энергию, которая выделяется как результат реакции окисления, способны поглощать простейшие микроорганизмы. Их уникальность заключается в независимости от энергии Солнца.

Эти микроорганизмы могут приспосабливаться к экстремальным условиям обитания – на дне океана, куда не проникает свет, в телах живых существ, в горячих гейзерах.

Автотрофы и гетеротрофы – сходства и отличия

В связи с различиями в способах питания, организмы серьезно отличаются между собой внешне и на клеточном уровне. Они занимают разные места в пищевой цепочке, используют отличные друг от друга вещества для поддержания своей жизни.

Таблица 1

Сравнительная характеристика автотрофов и гетеротрофов

Признак Автотрофы Гетеротрофы
Место в пищевой цепи Продуцент – производит питательные вещества самостоятельно. Консумент – потребляет готовые вещества.

Редуцент – перерабатывает органические элементы до неорганических.

Источник энергии для реакций метаболизма Солнечная энергия.

Энергия, которая выделяется в результате химической реакции.

Органические вещества
Запас углеводов Крахмал Гликоген
Наличие клеточной стенки – оболочки клетки, выполняющей функции защиты. Есть Нет
Реакция на внешние раздражители Отсутствует Присутствует
Системы органов Вегетативные и репродуктивные Соматические и репродуктивные

Тем не менее, являясь тесно связанными между собой представителями жизни на планете Земля, автотрофы и гетеротрофы имеют также схожие черты – потребность в питании, воде, кислороде, солнечном свете.

Роль автотрофных и гетеротрофных организмов в биосфере

Кормильцы живой природы – подходящее определение для автотрофов. Именно они создают органику из неорганических элементов и тем самым обеспечивают пищей гетеротрофов – человека, животных, грибы, бактерий.

Некоторые микроскопические организмы являются активными хищниками: амеба обыкновенная способна захватывать добычу своими ложноножками.

Обособленно стоят вирусы, чья жизнедеятельность возможна только в живой клетке. Вне ее вирус не проявляет никаких признаков деятельности, что придает ему сходство с паразитическими формами жизни.

Природа существует, основываясь на принципе равновесия — существование всех форм жизни тесно связано между собой.

Автотрофы питают гетеротрофов, создавая питательные элементы. Консументы, в результате своей жизнедеятельности, способствуют размножению первых, перенося споры и семена, опыляя цветы растений.

Завершают цепочку редуценты, разлагающие мертвую органику на неорганические элементы. Этим занимаются грибы, в том числе и микроскопические – пеницилл, дрожжи, некоторые бактерии. Именно они возвращают питательные вещества обратно в биосферу.

Так происходит круговорот веществ и элементов в природе, где каждый организм выполняет свою функцию в пищевой пирамиде.

Рубрики Это интересно

Подробное решение параграф § 30 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Пасечник В.В., Каменский А.А., Рубцов A.M. Углубленный уровень 2019

Вопрос 1. Какие виды автотрофного питания вы знаете?

Выделяют два вида автотрофного питания: фототрофный и хемотрофный.

Вопрос 2. Какова роль хемосинтезирующих организмов в круговоротах веществ в природе?

Хемосинтезирующие организмы играют главную роль в сложных процессах превращения и круговорота соответствующих химических веществ в природе. Участвуя в круговороте азота, превращают аммиак в азотистую, затем в азотную кислоту. Поскольку сероводород и аммиак являются достаточно токсичными веществами, существует необходимость в их нейтрализации. Это также осуществляют хемотрофные бактерии. В ходе химических превращений образуются вещества, необходимые другим организмам, что делает возможным их нормальный рост и развитие. Крупные месторождения руд железа и марганца на дне морей и болот возникают благодаря деятельности хемотрофов. А именно — железобактерий.

Человек научился использовать уникальные свойства хемотрофов и в своей деятельности. К примеру, с помощью серобактерий очищают сточные воды от сероводорода, защищают металлические и бетонные трубы от коррозии, а почвы от закисления.

Вопрос 3. Чем автотрофное питание отличается от гетеротрофного?

Автотрофное питание отличается от гетеротрофного тем, что автотрофные организмы синтезируют из неорганических веществ органические, а гетеротрофные — питаются уже готовыми органическими веществами.

Вопрос 4. В чём суть процесса хемосинтеза?

При хемосинтезе бактерии способны усваивать СО2 как единственный источник углерода благодаря окислению неорганических соединений.

Окисляя неорганические вещества, хемосинтетики получают восстановительные эквиваленты (в виде НАДН) и энергию, которая запасается в виде АТФ, за счёт переноса электронов по цепи дыхательных ферментов, встроенных в клеточную мембрану бактерий. Биосинтез органических соединений при хемосинтезе осуществляется так же, как при фотосинтезе: в результате автотрофной ассимиляции СО2.

Вопрос 5. Используя интернет — ресурсы и дополнительные источники информации, подготовьте презентацию о роли хемосинтеза для живых организмов планеты.

Важнейшей группой хемосинтезирующих организмов являются нитрифицирующие бактерии, способные окислять аммиак, образующийся при гниении органических остатков до нитрита, а затем до нитрата. Этот процесс сопровождается выделением энергии. Образующаяся азотная кислота, реагируя с минеральными соединениями почвы, превращается в соли азотной кислоты, которые хорошо усваиваются растениями. Осуществляемые ими процессы могут происходить в весьма крупных масштабах и имеют существенное значение в круговороте азота в биосфере.

Под действием других видов бактерий в почве происходит образование фосфатов, также используемых высшими растениями.

Водородные бактерии, в основном, распространены в почве. Окисляют водород, образующийся при анаэробном разложении органики микроорганизмами.

Бактерии хемосинтетики разрушают горные породы, очищают сточные воды, участвуют в образовании полезных ископаемых, взаимодействуя с минеральными веществами почвы, образуют соли, которые являются важнейшим компонентом минерального питания высших растений.

Вопрос 6. Деятельность каких хемосинтезирующих организмов используется человеком для получения продуктов питания?

Для получения кормового и пищевого дешевого белка, для регенерации атмосферы в замкнутых системах жизнеобеспечения используются водородные бактерии.

Подпишись на нашу группу

× © 2021 «Resheba.me» Хостинг для сайта от 113,5 руб/мес. [email protected]

Способ питания организма является одной из характеристик, позволяющих разнести живые существа по таксономическим категориям. Конечно, можно шутить на тему, что способ питания определяет сознание, но сегодня на планете существует всего три способа получения жизненной энергии.

Содержание статьи

Хемотрофы

Хемотрофы существуют благодаря своей способности получать энергию в процессе окислительных или восстановительных реакций органических и неорганических веществ. В качестве «пищи» хемотрофам подойдет все: сероводород и метан, сера и углеводы,  двухвалентное железо и белок, жиры и углеводороды. Желательно, чтобы в процессе хемосинтеза участвовала вода и газ. Одним хемотрофам обязательно нужен кислород, другим хватит метана.

Классическими представителями хемотрофов являются бактерии. Благодаря своей «всеядности» эти организмы могут существовать  практически в любой среде, от впадины  термального или сильно минерализированного водоема до внутренних органов человека, от  куска хлеба или плоти до колбы с нефтью. Кстати, примером полезной деятельности хемотрофов может стать история про образование минеральной воды типа «Нафтуся». Атмосферные осадки просачиваются в насыщенные нефтью подземные полости. Десяток лет и бактерии полностью перерабатывают смесь жидкостей, превращая их в целебный напиток.

к содержанию ↑

Автотрофы

Автотрофы живут благодаря тому, что в процессе эволюции они приспособились самостоятельно получать жизненную энергию, используя для этого солнечный свет и углекислый газ. Типичными примерами автотрофов являются растения и зеленые бактерии. И, естественно, процесс преобразования CO2 и воды под действием солнечных квантов в органические вещества, в большинстве случаев в глюкозу, называется фотосинтезом.

Драцена. Характерный представитель автотрофов

Благодаря своей способности самостоятельно продуцировать необходимую им энергию растения-автотрофы лежат в основе пищевой пирамиды.

Реклама к содержанию ↑

Гетеротрофы

Гетеротрофы сами энергию не продуцируют, а занимаются тем, что поедают тех, кто это делает. Чтобы выжить, они должны «заправиться» веществами экзогенного происхождения. Их пищеварительная система ориентирована на расщепление полимеров, произведенных другими организмами, до удобоваримых мономеров.

В списке гетеротрофов значатся все животные, грибы, некоторые виды бактерий и отдельные растения. Например, 30 видов хищницы раффлезии, заразиха или петров крест.

Петров крест. Гетеротроф. Питается корнями деревьев, врастая в них

Сами гетеротрофы поделены на 2 группы: консументы и редуценты. Консументы только потребляют произведенные автотрофами органические вещества. Редуценты же способны разлагать потребленные органические вещества до уровня неогранических.

Группа консументов поделена на несколько уровней. Например, консументом первого уровня будет антилопа, поедающая зеленую траву, или мышка, объедающая пшеничный колосок. Консументом второго порядка может стать лев, поужинавший антилопой, или сова, словившая мышку. Консументом третьего порядка станет гиена, доевшая убитого льва, или рысь, поймавшая сову.

Редуцентами являются грибы и бактерии гниения. Их  задача – разложить остатки живых существ до уровня простых органических или неогранических соединений, пригодных для употребления автотрофами и хемотрофами.

к содержанию ↑

Выводы TheDifference.ru

  1. Главное отличие хемотрофов и автотрофов от гетеротрофов заключается в способности или неспособности производства жизненной энергии. Первая пара делает это самостоятельно, используя энергию Солнца или химические реакции.
  2. Хемотрофы и автотрофы теоретически могут существовать без гетеротрофов, последние же без чужой жизненной энергии не проживут.
  3. Хемтрофы имеют самый примитивный уровень организации и микроскопические размеры. Большинство гетеротрофов, за исключением грибов и пары десятков видов растений, имеют самую сложную организацию и являются вершиной пищевой пирамиды.

Дата публикации: 19.06.2013

В чем сущность автотрофного и гетеротрофного питания растительных организмов? Каковы типы гетеротрофного питания?

Биология » Физиология и питание растительных организмов » В чем сущность автотрофного и гетеротрофного питания растительных организмов? Каковы типы гетеротрофного питания?

По характеру пищи, используемой в процессе жизнедеятельности, все живые организмы делятся на автотрофных и гетеротрофных. Неорганические составные — CO2, H2O и др. — служат основной пищей для автотрофных организмов (большинство растений), которые синтезируют из них путём фотосинтеза или хемосинтеза органические вещества: белки, жиры, углеводы, — составляющие пищу гетеротрофных организмов (ряд растений, все Грибы, животные и человек). Помимо белков жиров и углеводов гетеротрофным организмам необходимы витамины, нуклеиновые кислоты и микроэлементы.

Автотрофы — организмы, синтезирующие из неорганических соединений органические вещества. Часть организмов (фотоавтотрофы) использует для этого энергию солнца. К ним относятся высшие растения (исключение составляют растения-паразиты), водоросли (фотоавтотрофные протисты), фотосинтезирующие бактерии. Они получают энергию в ходе фотосинтеза, осуществляющегося в хлоропластах (эукариоты) или на клеточных мембранах (прокариоты). В ходе фотосинтеза образуется не только глюкоза, но и аминокислоты, используемые для построения белков. Другие организмы используют для этого энергию, высвобождающуюся в ходе химических реакций. Такие организмы называются хемоавтотрофами. К хемотрофам относятся хемосинтезирующие бактерии, образующие органику в ходе хемосинтеза. Автотрофы являются продуцентами в сообществах, именно они составлют первый ярус в пищевой пирамиде (первые звенья пищевых цепей)

Гетеротрофы — организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Для синтеза необходимых для своей жизнедеятельности органических веществ им требуются органические вещества, произведённые другими организмами. В процессе пищеварения пищеварительные ферменты расщепляют полимеры органических веществ на мономеры. В сообществах гетеротрофы — это консументы различных порядков и редуценты.

Некоторые организмы (например, хищные растения) сочетают в себе признаки как автотрофов, так и гетеротрофов. Такие организмы называются миксотрофами.

У низших организмов выделяют три типа питания продуктами в основном растительного происхождения, т.е. гетеротрофного питания: симбиотический, паразитический и сапрофитный.

При симбиотическом питании один организм питается отходами другого, не причиняя ему вреда. Например, нитрифицирующие бактерии, живущие на бобовых растениях снабжают их азотом. В кишечнике млекопитающих находятся бактерии, помогающие расщеплять питательные вещества, например кишечная палочка E.coli. Благодаря безвредности данной бактерии для человека она широко используется при создании БСС.

При паразитическом питании организм-паразит разрушает системы жизнедеятельности организма-хозяина.

При сапрофитном

Другое по теме:

Модуляция ответов на хеморепелленты и хемоаттрактанты На пути передачи сигналов, которые обеспечивают ответы клетки на хемоаттрактанты и хеморепелленты, можно влиять при помощи кальций-зависимых протеинкиназ и протеинкиназ, зависящих от концентрации циклических нуклеотидов. Например, в культ …

Свойства марганца Природные ресурсы. Марганец принадлежит к весьма распространённым элементам, составляя 0,03% от общего числа атомов земной коры. Среди тяжёлых металлов (атомный вес больше 40), к которым относятся все элементы переходных рядов, марганец …

Теория броуновского движения как доказательство атомной структуры вещества В 1828 г. ботаник Броун (правильнее – Браун), рассматривая под микроскопом пыльцу сосны, заметил, что зёрнышки пыльцы подрагивают и перемещаются. И не только пыльца – все мелкие предметы, взвешенные в воде или газе (например, частички, со …

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий