- Обменные процессы — организменный уровень
- Гетеротрофы и автотрофы
- Разнообразие автотрофов
- Разнообразие гетеротрофов
- Виды диссимиляции
- выстраивать логические цепочки взаимосвязи пластического и энергетического обмена на организменном уровне
- сравнивать автотрофные и гетеротрофные формы питания
- приводить примеры организмов с разным типом питания
- определять роль организмов с разным типом питания в пищевых цепях
В 1977 г. при глубоководных погружениях в океанических желобах были обнаружены разломы, так называемые «чёрные курильщики». На глубине в несколько тысяч метров при давлении в сотни атмосфер из них выделяются газы с температурой +300 °С, характерные для вулканических областей.
Вода в таких местах сильно насыщена различными соединениями серы, марганца, железа и др. Вокруг «чёрных курильщиков» обнаружены представители десятков видов, родов, семейств, классов различных беспозвоночных животных. Существование таких «оазисов жизни» на дне океана в условиях, напоминающих первобытную Землю, позволяет учёным изучить начальные стадии эволюции органического мира. Как вы думаете, какой тип энергии используют живые организмы в таких «оазисах»?
Обменные процессы — организменный уровень
Выше уже говорилось о процессах обмена веществ и энергии в клетках. Обмен веществ и энергии, или метаболизм, — это совокупность всех химических и физиологических процессов, происходящих в биологической системе (клетке или организме). Даже в отдельной клетке обменные процессы очень многообразны и сложны для понимания и изучения. Любой многоклеточный организм является не просто суммой огромного числа клеток, а биологической системой, в которой процессы жизнедеятельности, т. е. метаболизм всех клеток, взаимосвязаны.
Все клетки нуждаются в поступлении в них веществ и энергии для обеспечения своих процессов, а также в удалении конечных продуктов обмена веществ, которые уже невозможно использовать.
|
Питательные вещества
|
Энергия
|
|
расходуются на синтез собственных структур клетки,
|
уходит на построение новых тканей, рост и регенерацию.
|
|
окисляются, доставляя организму энергию для процессов жизнедеятельности.
|
расходуется на работу клеток, тканей и органов целого организма: сокращение мышц, выработку и выделение гормонов, перенос веществ в клетки и из клеток, проведение электрических сигналов.
|
|
|
значительная часть энергетических затрат связана с выделением тепла
|
Получать вещества и энергию живые организмы, как и клетки, могут двумя различными способами.
Гетеротрофы и автотрофы
Для получения энергии организму необходимы вещества, которые при расщеплении дают энергию для процессов жизнедеятельности. Эти вещества поступают в клетку извне двумя способами.
|
Гетеротрофные организмы, или гетеротрофы
|
Автотрофные организмы, или автотрофы (от греч. autos — сам и trophe — пища, питание)
|
|
Используют готовые органические вещества, которые получают с пищей, а затем преобразуют в своих клетках в собственные органические вещества.
|
Синтезируют в клетках своего тела органические вещества из неорганических, которые получают из внешней среды.
|
|
Источником энергии для них служит энергия, запасённая в органических веществах и выделяющаяся в клетке при их распаде и окислении.
|
Источником энергии для них служит энергия солнца или окисления неорганических веществ.
|
|
К гетеротрофам принадлежат все животные, грибы и большинство бактерий.
|
К автотрофам принадлежат все зелёные растения и цианобактерии, хемосинтезирующие бактерии.
|
Разнообразие автотрофов
Автотрофы составляют первый ярус в пищевой пирамиде (первые звенья пищевых цепей). Именно они являются первичными продуцентами органического вещества в биосфере, обеспечивая пищей гетеротрофов.
|
Фототрофы
|
Хемотрофы
|
|
Источником энергии для них служит энергия солнца.
|
Источником энергии для них служит энергия окисления неорганических веществ, например серы, железа, азота.
|
|
Все зелёные растения и цианобактерии.
|
Хемосинтезирующие бактерии.
|
Хемотрофы
Железобактерии — окисляют двухвалентное железо до трёхвалентного.
Серобактерии — окисляют сероводород до молекулярной серы или до солей серной кислоты.
Нитрифицирующие бактерии — окисляют аммиак, образующийся в процессе гниения органических веществ, до азотистой и азотной кислот, которые, взаимодействуя с почвенными минералами, образуют нитриты и нитраты.
Тионовые бактерии — способны окислять сульфиты, сульфиды и молекулярную серу до серной кислоты. Некоторые представители тионовых бактерий являются экстремалами: способны выживать и размножаться в сильно кислой среде, выдерживать высокие концентрации тяжёлых металлов.
Водородные бактерии — способны окислять молекулярный водород, являются умеренными термофилами (растут при температуре 50 °C).
Разнообразие гетеротрофов
В зависимости от того, откуда гетеротрофные организмы получают питательные вещества, их делят на группы: сапрофиты, паразиты, голозои.
Рис. 1. Подстилочные сапротрофы
Сапротрофы питаются мёртвыми органическими остатками или экскрементами животных.
К сапротрофам относятся бактерии, актиномицеты, грибы (рис. 1), а также сапрофиты — паразитические цветковые растения и некоторые водоросли; животные-сапрофаги: жуки-мертвоеды, кожееды, навозники, личинки некоторых мух, дождевые черви, донные бокоплавы, гиены, грифы, вороны и др.
Сапротрофы играют огромную роль в круговороте веществ, выполняя функцию редуцентов.
Рис. 2. Повилика
Паразиты — организмы, которые существуют только на живых организмах, нанося им вред (болезнетворные бактерии, грибы-паразиты растений, животных и человека; паразитические животные и растения (рис. 2)).
Голозои — организмы, которые питаются живыми организмами или их частями. Голозойное питание включает три этапа: поедание, переваривание и всасывание переваренных веществ. Оно чаще наблюдается у многоклеточных животных, имеющих пищеварительную систему. Их можно подразделить на плотоядных, растительноядных и всеядных.
Виды диссимиляции
|
Анаэробная биологическое окисление без использования O2
|
Аэробная биологическое окисление с использованием O2
|
|
- большинство бактерий - беспозвоночные (черви-паразиты)
|
- все организмы (кроме анаэробов)
|
Детализируя аэробный тип ассимиляции, можно выделить внешнее и клеточное дыхание.
|
внешнее дыхание
|
клеточное дыхание
|
|
поступление в организм O2 удаление из организма CO2
|
использование O2 клетками и тканями для окисления
|
Контрольные вопросы
- Какие типы питания различают у организмов?
- Какие организмы называют гетеротрофами?
- Охарактеризуйте основные способы гетеротрофного питания.
- Как питаются грибы?
- К какой группе животных по типу питания можно отнести блох, печёночного сосальщика, бычьего цепня?
- Кто является облигатными анаэробами?
- Кто такие хемосинтетики?
- Назовите основной источник энергии на Земле. В результате какого процесса аккумулируется эта энергия?
- Охарактеризуйте голозойный тип питания. Какие животные обладают этим типом?
- Перечислите известные вам организмы-паразиты и охарактеризуйте их способы питания.
- Приведите примеры организмов, отличающихся по использованию источников энергии и кислорода, необходимого для обмена веществ. Какова роль этих организмов в природе?
Подумайте
Объясните, какие связи в природе существуют между организмами с разным типом питания.
