Автотрофы

Автотрофы (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.

Характеристика

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 эвглена на свету является автотрофом, а в темноте – гетеротрофом.

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.

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.

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. 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.

Роль автотрофов

Роль в природе автотрофов очень велика: только они могут оказаться первичными продуцентами (организмы, которые синтезируют органического вещества из неорганических), которые потом используются всеми живыми организмами – гетеротрофами для поддержания жизни (питания).

Кроме того, автотрофы имеют основополагающее значение для пищевой цепочки всего мира. Они могут брать энергию из окружающей среды (солнечную энергию) и трансформировать ее в богатую энергию молекул (углероды, белки, жиры). Такой механизм получил название «первичная продукция». Из этого следует, то, что гетеротрофы (животные, все грибы) зависят от автотрофов.

Виды автотрофов

Все автотрофы делятся на:

  • Фотосинтезирующие автотрофы
  • Хемосинтезирующие автотрофы

Фотосинтезирующие автотрофы – это автотрофы, которые получают энергию с помощью фотосинтеза (этот процесс описан выше).

Ежегодно с помощью фотосинтезирующих автотрофов потребляется 480 млрд тонн зеленых растений и создается 232 млрд тонн органического вещества, а также выделяется 268 млрд тонн чистого кислорода в окружающую природу (вклад этих автотрофов неоценим для всего мира).

Хемосинтезирующие автотрофы – это автотрофы (чаще всего представлены бактериями), которые получают свою энергию с помощью химических реакций соединений серы и железа.

Ярким примером хемосинтезирующих автотрофов являются бактерии-продуценты, которые синтезируются на дне океана из выбросов морской воды и сероводорода в органические вещества необходимые бактериям для поддержания жизнедеятельности.

Дополнительная информация

Гетеротрофные организмы получают органические вещества своего тела из поглощенных ими других органических веществ. К гетеротрофам принадлежат все животные, грибы, многие бактерии. Гетеротрофы питаются либо растениями, либо другими гетеротрофами, либо их остатками.

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.

Автотрофы и гетеротрофы: характеристика, сходства и различия

На Земле проживает огромное множество живых существ. Для удобства их изучения исследователи классифицируют все организмы по различным признакам. По типу питания все живое оказывается разделенным на две большие группы – автотрофы и гетеротрофы. Кроме того, выделяется группа миксотрофов – это организмы, приспособленные к обоим типам питания. В этой статье 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.

Среди автотрофов выделяют фотоавтотрофные и хемоавтотрофные организмы. Фотоавтотрофы для осуществления превращений используют энергию солнечного света. Важно отметить, что в организмах этой группы происходит конкретный процесс – фотосинтез (или процесс схожего с ним типа). Углекислый газ превращется в различные органические соединения. Хемоавтотрофы используют энергию, полученную в результате других химических реакций. К этой группе относятся различные бактерии. Гетеротрофные микроорганизмы разделяют на метатрофы и паратрофы. Метатрофы в качестве субстрата органических соединений используют мертвые организмы, паратрофы – живые.

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

Видео



Источники