Способы питания и энергообеспечения первых живых организмов кратко

Обновлено: 07.07.2024

Все живые организмы, обитающие на Земле, представляют собой открытые системы, зависящие от поступления вещества и энергии извне. Процесс потребления вещества и энергии называется питанием. Химические вещества необходимы для построения тела, энергия - для осуществления процессов жизнедеятельности.

Существует два типа питания живых организмов: автотрофное и гетеротрофное.

Автотрофы (автотрофные организмы) — организмы, использующие в качестве источника углерода углекислый газ (растения и некоторые бактерии). Иначе говоря, это организмы, способные создавать органические вещества из неорганических — углекислого газа, воды, минеральных солей (см. приложение № 37). В зависимости от источника энергии автотрофы делятся на фотоавтотрофов и хемоавтотрофов.

Фототрофы — организмы, использующие для биосинтеза световую энергию (растения, цианобактерии).

Хемотрофы — организмы, использующие для биосинтеза энергию химических реакций окисления неорганических соединений (хемотрофные бактерии: водородные, нитрифицирующие, железобактерии, серобактерии и др.),

Гетеротрофы (гетеротрофные организмы) — организмы, использующие в качестве источника углерода органические соединения (животные, грибы и большинство бактерий).

По способу получения пищи гетеротрофы делятся на фаготрофов (голозоев) и осмотрофов.

Фаготрофы (голозои) заглатывают твердые куски пищи (животные), осмотрофы (см. приложение № 38) поглощают органические вещества из растворов непосредственно через клеточные стенки (грибы, большинство бактерий).

По состоянию источника пищи гетеротрофы делятся на биотрофов и сапротрофов.

Биотрофы питаются живыми организмами. К ним относятся зоофаги (питаются животными) и фитофаги (питаются растениями), в том числе паразиты.

Сапротрофы используют в качестве пищи органические вещества мертвых тел или выделения (экскременты) животных. К ним принадлежат сапротрофные бактерии, сапротрофные грибы, сапротрофные растения (сапрофиты), сапротрофные животные (сапрофаги). Среди них встречаются (см. приложение № 39) детритофаги (питаются детритом), некрофаги (питаются трупами животных), копрофаги (питаются экскрементами) и др.

Некоторые живые существа в зависимости от условий обитания способны и к автотрофному, и к гетеротрофному питанию. Организмы со смешанным типом питания называются миксотрофами.

Миксотрофы — организмы, которые могут как синтезировать органические вещества из неорганических, так и питаться готовыми органическими соединениями (насекомоядные растения (см. приложение № 40), представители отдела эвгленовых водорослей и др.).

Типы гетеротрофного питания:

1. Голозойный. Эти организмы захватывают пищу внутрь тела, где подвергается перевариванию. Перевариваясь в небольшие растворимые молекулы, которые могут всасываться и усваиваться организмом. Эти организмы обладают специальным пищеварительным трактом.

2. Сапрофитный. Эти организмы которые питаются мертвыми органическими в-вами. Они выделяют ферменты на продукт питания, которые под воздействием этих ферментов подвергаются пищеварению. Растворимые конечные продукты всасываются сапрофитом. Таким образом сапрофиты участвуют в уничтожении гниющих остатков путем разложения.

3. Симбиотический. Симбиоз — одна го форм совместного существования двух различных организмов.

4. Паразитический. Паразит - обитает внутри или на поверхности тела другого организма, называемого хозяином, и получают от него пищу и местообитания.

Бывают:

1. Эктопаразиты - обитающие на поверхности организма.

2. Эндопаразиты - обитающие внутри организма хозяина. Некоторые ж. о. в зависимости от условий обитания способны как к автотрофному, так и к гетеротрофному типу питания. Миксотрофы- организмы, которые могут как синтезировать органические в-ва, так и питаться готовыми органическими соединениями (насекомоядные растения).

Путь превращения питательных веществ в усвояемую форму у них сходен и включает 2 процесса:

1. Расщепление больших и сложных молекул на более простые и растворимые.

2. Всасывание растворимых молекул и их транспорт к собственным тканям организма.

Существует два типа питания живых организмов: автотрофное и гетеротрофное.

Фототрофы — организмы, использующие для биосинтеза световую энергию (растения, цианобактерии).

По способу получения пищи гетеротрофы делятся на фаготрофов (голозоев) и осмотрофов.

По состоянию источника пищи гетеротрофы делятся на биотрофов и сапротрофов.

Типы гетеротрофного питания:

3. Симбиотический. Симбиоз — одна го форм совместного существования двух различных организмов.

Бывают:

1. Эктопаразиты - обитающие на поверхности организма.

Путь превращения питательных веществ в усвояемую форму у них сходен и включает 2 процесса:

1. Расщепление больших и сложных молекул на более простые и растворимые.

2. Всасывание растворимых молекул и их транспорт к собственным тканям организма.

В природе существует два способа питания, в соответствии с которыми живые организмы делятся на два типа – автотрофы и гетеротрофы. Каждый тип отличается способом получения органических веществ.

Что это?

Автотрофы – живые организмы, способные самостоятельно синтезировать органические веществ из неорганических. Из определения понятно, что к автотрофам в первую очередь относятся зеленые наземные растения, водоросли, а также цианобактерии или сине-зелёные водоросли, т.е. все организмы, способные к фотосинтезу. Они называются фототрофами и используют солнечный свет в качестве источника энергии.

Рис. 1. Цианобактерии.

Помимо фототрофов к автотрофам относятся хемотрофы или хемоавтотрофы. В качестве источника энергии они используют энергию, выделяющуюся при окислении неорганических веществ, и за счёт неё синтезируют органические вещества из неорганических. Получать органические вещества они могут в кислородной или бескислородной среде. К хемотрофам относятся некоторые виды бактерий – серобактерии, железобактерии, нитрифицирующие и т.д. Хемотрофы – единственные организмы, не зависящие от солнечного света.

Рис. 2. Хемотрофы.

Гетеротрофы – живые организмы, получающие готовые органические вещества вместе с пищей. К ним относится большая часть животных от простейших до человека, грибы, большинство бактерий. Гетеротрофы, поедающие автотрофов, являются растительноядными организмами. Гетеротрофные организмы, питающиеся гетеротрофами, могут быть хищниками или паразитами.

По способу потребления пищи гетеротрофы делятся на два вида:

Мы заняты множеством повседневных дел, требующих большого количества энергии. Эта энергия поступает из пищи, которую мы потребляем. Пища жизненно важна, так как она содержит питательные вещества, обеспечивающие нас энергией для роста, восстановления и других физиологических процессов. Все это возможно благодаря процессу питания.

Давайте подробнее узнаем о питании живых организмов и его типах.

Что такое питание?

Питание – это процесс приема пищи и преобразования ее в энергию и другие жизненно важные питательные вещества, необходимые для жизни.

Питательные вещества – это компоненты, обеспечивающие энергию и биомолекулы, необходимые для выполнения различных функций организма. Все живые существа нуждаются в питательных веществах для правильного функционирования и роста. Но они по-разному их получают. Одни питаются простыми неорганическими соединениями для удовлетворения своих потребностей в питательных веществах, в то время как другие используют сложные соединения. Способ питания варьируется от одного вида к другому.

Типы питания живых организмов

Существует два основных способа получения питательных веществ живыми организмами:

Автотрофное питание

При автотрофном способе питания организмы используют простые неорганические вещества, такие как вода и углекислый газ, в присутствии света и хлорофилла, чтобы самостоятельно синтезировать пищу. Другими словами, процесс фотосинтеза используется для преобразования световой энергии в пищу, такую как глюкоза. Растения, водоросли и бактерии (цианобактерии) – вот некоторые примеры автотрофных организмов.

Во время фотосинтеза углекислый газ и вода превращаются в углеводы. Эти углеводы хранятся в растениях в виде крахмала. Позже растения получают необходимую энергию из запасенного крахмала. Процесс фотосинтеза можно описать тремя этапами:

Поглощение: хлорофилл, присутствующий в листьях, улавливает солнечный свет
Преобразование: захваченная световая энергия преобразуется в химическую энергию, а поглощенная вода расщепится на молекулы водорода и кислорода
Восстановление: наконец, углекислый газ восстанавливается, то есть молекулы водорода соединяются с углеродом, образуя углеводы (молекулы сахара)

Все три этапа не являются непрерывным процессом. Они могут происходить или не происходить последовательно.

У растений есть устьица – отверстия на листьях, где происходит газообмен, который регулируется замыкающими клетками. Растения поглощают и выделяют газы через эти устьичные поры.

В пустынной среде обитания, чтобы избежать потери воды, замыкающие клетки закрывают эти поры в дневное время. Позже, в ночное время, устьица открываются для поглощения углекислого газа и накопления в вакуолях. В дневное время они будут использовать накопленный углекислый газ для фотосинтеза.

Помимо фотосинтеза, растения также зависят от почвы, содержащей микро- и макроэлементы. Эти элементы используются для синтеза белков и других важных соединений, необходимых для правильного функционирования и роста.

Гетеротрофное питание

Не каждый организм способен самостоятельно синтезировать питательные вещества. Организмы, которые не могут производить пищу самостоятельно и зависят от других источников/организмов, называются гетеротрофами. Этот способ питания известен как гетеротрофное питание.

Грибы и все животные, включая человека, являются гетеротрофами. Гетеротрофное питание может различаться в зависимости от вида, среды обитания и адаптаций. Одни питаются растениями (травоядные), а другие – животными (плотоядные), а некоторые едят и то и другое (всеядные). Таким образом, можно сказать, что выживание гетеротрофов прямо или косвенно зависит от растений.

Гетеротрофы подразделяются на различные группы в зависимости от способа их питания:

Фаготрофы – употребляют твердые куски пищи. К этой группе относятся животные.
Осмотрофы – получат питательные органические вещества из растворов напрямую через стенки клеток. К этой группе принадлежат грибы и большая часть бактерий.

По типу получаемой пищи гетеротрофов подразделяют:

Биотрофов – живые организмы, питающиеся другими живыми организмами. К этой группе относятся зоофаги (питаются животными), фитофаги (питаются растениями) и бактерии.

Сапротрофов – организмы, использующие в пищу экскременты или отмерший органический материал. К этой группе принадлежат детритофаги, некрофаги, копрофаги. Примеры живых организмов с такими типами питания:

бактерии сапротрофы;
грибы сапротрофы;
растения сапротрофы (сапрофиты);
животные сапротрофы (сапрофаги).

Подведение итогов

Живые организмы не способные самостоятельно производить питательные вещества относятся гетеротрофам. Автотрофы в свою очередь могут синтезировать свою пищу в процессе фотосинтеза или хемосинтеза. Автотрофные организмы часто являются источником пищи для большинства гетеротрофных. Основная часть живых организмов на планете – это гетеротрофы, включая некоторые виды паразитических или плотоядных растений.

В природе выделяют 2 типа питания в зависимости от способа получения органических веществ. В соответствии с ними живые организмы подразделяются на автотрофы и гетеротрофы. Однако подобное разделение считается условным, потому что четкой грани между видами нет, поэтому в нюансах классификации по типам питания стоит разобраться.

Описание автотрофов
Основные типы
Свойства гетеротрофов
Список подвидов
Отличия миксотрофов
Способы питания
Перечень сходств и различий

Описание автотрофов

Автотрофы — организмы, которые синтезируют из неорганических соединений органические. Другими словами, они получают необходимые питательные компоненты из окружающей среды. А также у них имеются следующие особенности:

Они поглощают солнечную энергию.
Способны выделять кислород на свету.
Потребляют углекислый газ.

Организмы, являющиеся представителями этой группы, играют важную роль в природе.

Они выполняют функцию первичных продуцентов — гетеротрофы используют синтезируемые ими органические компоненты для поддержания своей жизнедеятельности.

Нельзя недооценивать значение автотрофов в экосистеме и пищевой цепочке мира.

Основные типы

Автотрофы подразделяются на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие организмы.

У них имеются отличия:

фотосинтезирующие виды получают необходимую энергию за счет фотосинтеза;
хемосинтезирующие разновидности подпитываются энергией, вырабатываемой путем химической реакции железа и серы.

Яркий пример хемосинтезирующих автотрофов — продуценты, синтезирующиеся на дне океана из выбросов сероводорода. Они необходимы бактериям, чтобы поддерживать их жизнедеятельность.

К хемосинтетикам относят железобактерии. Уже название говорит, что их отличительная черта — способность окислять двухвалентное железо до трехвалентного. А также выделяют серобактерии. Они могут окислять сероводород до молекулярной серы.

Энергия, выделяющаяся в процессе подобной реакции, сначала используется для создания макроэнергетической связи. Далее, она применяется для синтеза органических соединений.

Хемосинтетики играют важную роль. Они являются основным звеном природного круговорота азота и серы. А также, благодаря им, почва обогащается нитритами и нитратами.

Свойства гетеротрофов

В биологии гетеротрофы — организмы, неспособные к самостоятельному синтезу органических соединений из неорганических. Они поглощают их извне.

Употребляя растительную и животную пищу, они используют энергию органических компонентов. Из полученных в процессе питания растений микроэлементов такие организмы строят собственные углеводы, белки, жиры.

К подобной группе относят простейшие, бактерии и грибы, люди и животные.

Благодаря строению, гетеротрофы способны расщеплять получаемые вещества до простых соединений:

У одноклеточных организмов этот процесс происходит в лизосомах.
Многоклеточными организмами пища поедается ртом, а потом расщепляется в желудке за счет ферментов.

Клетки грибов поглощают готовые вещества из внешней среды, как растения. Водоросли всасывают органические соединения вместе с водой.

Растения, относящиеся к гетеротрофам, являются паразитами. Они лишены хлорофилла и питаются за счет хозяина. Примеры — повилика или раффлезия.

Список подвидов

Среди гетеротрофов принято выделять фаготрофов, способных употреблять пищу кусками, проглатывая ее. Кроме того, существуют осмотрофы, которые поглощают органические элементы, являющиеся источником пищи, через клеточные стенки.

Еще одно условие, согласно которому растение или животное относят к гетеротрофам — способность употреблять как живую, так и неживую пищу.

Возможна следующая классификация:

Биотрофы питаются живыми организмами с различной структурой. Травоядные употребляют в пищу растения, а хищники — мясо других животных.
Сапротрофы употребляют мертвые организмы. Пример сапротрофов — дрожжи или грибы.

Для некоторых гетеротрофов источник питания — растения и животные. По-другому их называют всеядными.

Паразиты, в зависимости от хозяина, могут быть как хищными и травоядными. Спорынья паразитирует на растениях, а аскариды на животных.

Сапрофиты могут употреблять в пищу детрит (например, дождевые черви). Шакалы или грифы едят трупы животных. Личинки мух или жуки-скарабеи питаются экскрементами. Это причина, почему их принято относить к подвиду копрофагов.

Отличия миксотрофов

Кроме того, принято выделять организмы, использующие и гетеротрофный, и автотрофный способы питания. Их по-другому называют миксотрофами. Что касается растений, которые одновременно автотрофы и гетеротрофы, примеры следующие:

Эвглена зеленая — на свету она является фототрофом, а в темноте становится гетеротрофом. Тех, кто меняет тип питания в зависимости от условий, называют автогетеротрофами.
Некоторые миксотрофы частично ведут паразитический образ жизни. Они получают пищу из хозяина за счет видоизмененных корней. Как пример, повилика или омела.

Среди миксотрофов можно выделить растения, способные восполнить нехватку азота за счет переваривания насекомых. Например, росянка или венерина мухоловка.

Принято относить к миксотрофам и насекомоядные растения. Подобные организмы не только всасывают из почвы воду и растворенные вещества, но и охотятся на насекомых.

Еще один пример миксотрофов — некоторые бактерии, которые принадлежат к классу хемотрофов. Они получают необходимую энергию в результате окислительно-восстановительных реакций и могут окислять не только неорганические, но и органические микроэлементы.

Способы питания

Автотрофы отличаются от гетеротрофов тем, что последние могут быть не только сапротрофами, миксотрофами и паразитами, но и прибегают к голозойному питанию. Этот термин используется по отношению к диким животным, у которых есть специальный пищеварительный канал.

Основной процесс подобного типа поглощения пищи — заглатывание, обеспечивающее процесс захвата еды. Включает голозойное питание и другие процессы:

Переваривание — расщепление крупных молекул на мелкие. Оно подразделяется на механическое, когда пища переваривается зубами, и химическое (переваривание продуктов с помощью ферментов).
Всасывание — перенос растворившихся молекул в ткани через мембрану.

Голозойное питание включает в себя усвоение, то есть использование для обеспечения организма энергией поглощенных молекул. Последний этап — выделение (выведение продуктов обмена).

Перечень сходств и различий

Основное сходство между обоими видами живых организмов — им необходим кислород и солнечный свет. Кроме того, они нуждаются в полноценном питании и в воде.

Между автотрофами и гетеротрофами, определение которым дается в биологии, имеются и отличия. Они перечислены в таблице:

Свойство	Автотрофы	Гетеротрофы
Запас углеводов	Крахмал	Гликоген
Реакция на воздействие внешних раздражителей	Имеется	Отсутствует
Структура системы органов	Есть как репродуктивные, так и вегетативные	Помимо репродуктивных, имеются соматические
Положение в пищевой цепи	Считаются продуцентами, то есть самостоятельно производят химические элементы	Могут быть как консументами, то есть потребляют готовые вещества, так и продуцентами (употребляют в пищу органические компоненты, переработанные до неорганических)

Наконец, в качестве источника энергии для процесса метаболизма автотрофы используют как солнечный свет, так и химические реакции. Гетеротрофы используют органические вещества.

Читайте также: