Способы питания. Биологическое значение разнообразия способов питания

Способы питания. Биологическое значение разнообразия способов питания.

Пища нужна всем живым существам. Она служит им источником энергии и веществ, необходимых для роста и других процессов жизнедеятельности. Живые организмы используют только два вида энергии – это энергия солнечного света и энергия химических связей. Организмы, специализированные для использования световой энергии, осуществляют фотосинтез и содержат пигменты, в том числе хлорофилл, способные поглощать свет. К таким организмам относятся растения, водоросли и некоторые наиболее простые организмы, включая бактерии. Организмы, не способные к фотосинтезу, должны получать химическую энергию (т.е. энергию, запасенную в химических связях органических веществ) от других организмов. К таким организмам, называемым гетеротрофами, относятся животные и грибы. Различные способы питания обуславливают фундаментальные различия между разными организмами.

Питание — это процесс приобретения энергии и веществ. Основываясь на природе необходимого источника энергии или источника углерода — наиважнейшего элемента для роста, — живые организмы можно подразделить на несколько групп. Для синтеза органических соединений живые организмы способны использовать только два вида энергии: энергию света и энергию химических связей. Организмы, использующие световую энергию, называются фототрофами, а организмы, использующие только химическую энергию — хемотрофами. Фототрофы осуществляют фотосинтез.

Организмы разделяют также на автотрофные и гетеротрофные — в зависимости от того, какой источник углерода они используют: неорганическое соединение (диоксид углерода) или разнообразные органические вещества. Таким образом, можно выделить четыре типа питания.

Источники углерода Источники энергии	Автотрофные Источник углерода - СО₂	Гетреротрофные Источник углерода – органические соединения
Фототрофные Используют энергию солнечного света (фотосинтезирующие)	Фотоавтотрофные Цианобактерии	Фотогетеротрофные Пурпурные несерные бактерии
Хемотрофные Используют химическую энергию (хемосинтезирующие)	Хемоавтотрофные Нитрифицирующие бактерии, учавствующие в круговороте азота	Хемогетеротрофные Большинство бактерий - все

Классификация организмов в соответствии с источниками энергии и углерода.
Фотоавтотрофные бактерии

Примерами фотоавтотрофных бактерий могут служить цианобактерии, (сине-зеленые бактериями). Водоросли и растения также являются фотоавтотрофами. Все они осуществляют фотосинтез и используют углекислый газ (СО₂) в качестве единственного источника углерода. Процесс фотосинтеза впервые появился у бактерий, возможно именно у цианобактерии. Хлоропласты водорослей и наземных растений представляют собой, по-видимому, потомков некогда свободноживущих фотосинтезирующих бактерий, поселившихся в свое время в гетеротрофных клетках.

Цианобактерии широко распространены в поверхностных водах морей и пресных водоемов. Кроме того, они обнаружены в слизистых подушковидных образованиях на затененных почвах, на скалах, в иле, на древесине и в некоторых живых организмах. Большинство цианобактерии представлены одиночными клетками, хотя некоторые из них объединяются, образуя покрытые слизью нити. В отличие от большинства бактерий они, подобно водорослям и растениям, способны к фотосинтезу, а, следовательно, и к выделению кислорода из воды.

Некоторые цианобактерии способны фиксировать азот. Иными словами, они способны превращать содержащийся в воздухе газообразный азот в аммиак, который затем может быть использован для синтеза аминокислот, белков и других азотсодержащих органических соединений. Этот процесс происходит в специализированных клетках, называемых гетероцистами, которые образуются при недостатке азота. Гетероцисты экспортируют содержащиеся в них азотистые вещества в соседние клетки в обмен на другие питательные вещества в соединение клетки в обмен на другие питательные вещества, например углеводы.

Хемоавтотрофные бактерии

Эти организмы чаще называют хемосинтезирующими бактериями. В качестве источника углерода они используют СО₂, но энергию получают в результате химических реакций. Высвобождение необходимой энергии происходит при окислении таких неорганических веществ, как аммиак и нитриты. Некоторые хемоавтотрофные бактерии играют важную роль в круговороте азота, участвуя в процессе, называемом нитрификацией. Процесс нитрификации протекает в две стадии. На первом этапе аммиак окисляется до нитрита, что сопровождается выделением энергии. На втором этапе образовавшийся нитрит окисляется до нитрата с высвобождением дополнительной энергии.

NH₄⁺ ^{кислород} NO₂^- + энергия
NO₂^- ^{кислород} NO₃^- + энергия

Хемогетеротрофные бактерии

Бактерии этого типа получают энергию из поступающих с пищей химических соединений. Они способны использовать огромное множество различных веществ. Среди хемогетеро-трофных бактерий можно выделить три основные группы, а именно сапротрофы, мутуалисты и паразиты.

Сапротрофы представлены организмами, извлекающими питательные вещества из мертвого разлагающегося материала. Для разложения органического материала сапротрофы выделяют на него ферменты. Таким образом, переваривание пищи у них происходит вне организма. Образующиеся при этом растворимые продукты поступают в тело сапротрофа и там ассимилируются.

Сапротрофные бактерии и грибы составляют группу редуцентов. Им принадлежит важная роль в разложении органического материала и возврате элементов в природные круговороты. Они образуют гумус из животных и растительных остатков, но при этом они способны и наносить вред, разрушая нужные человеку материалы, особенно пищевые продукты.

Мутуализмом (или симбиозом) называют любую форму тесной взаимосвязи между двумя живыми организмами, выгодной для обоих партнеров.

Паразитом называют любой организм, живущий внутри тела или на теле другого организма (хозяина), от которого он получает пищу и, как правило, убежище. Хозяевами могут служить представители самых различных видов, причем паразиты наносят ощутимый вред своим хозяевам. Паразиты, вызывающие болезни, называют патогенами. Одни паразиты, называемые облигатными, могут жить и расти только в живых клетках. Другие, называемые факультативными, заражают хозяина, вызывают его гибель и затем живут на его остатках как сапротрофы. Паразиты отличаются чрезвычайной разборчивостью в пище, поскольку они нуждаются во «вспомогательных факторах роста», которые не способны синтезировать сами, но могут получать только от своих хозяев.