Места обитания фототрофных бактерий
Фототрофные бактерии распространены преимущественно в соленых и пресных водоемах. Чаще всего они обитают в местах с наличием сероводорода. Находиться они могут на любой глубине. Редко такие организмы встречаются в почвах, но если произойдет затопление земли, то может наблюдаться интенсивный рост находящихся в ней фототрофов.
Развитие фототрофов легко заметить даже без микроскопических исследований и постановки накопительных культур, поскольку они часто покрывают подводные объекты яркими пленками. Серные источники, бухты, лиманы, пруды и озера полны такими фототрофными скоплениями. При массовом развитии этих организмов может измениться цвет водоема, в которых они обитают. С небольшим количеством бактерий окрашиваются только некоторые слои воды. Окрашивание нескольких водных слоев обычно происходит на дне озер, где присутствует сероводород.
Отличительные признаки консументов
У них есть органы, которые помогают добывать пищу. Например, у тигров есть лапы, с помощью которых они бегают за добычей, у крокодилов – мощные челюсти, которые хватают добычу так, что она не может вырваться, у дятлов – клюв, который помогает долбить кору и вытаскивать из под нее червей и личинок.
Еще у них есть органы для переваривания пищи: желудок, кишечник. В этих органах переваривается все то, что может перевариться, а непереваренное выводится в виде экскрементов.
Например, если вы съедаете кусок сахара, он у вас в организме полностью растворяется и всасывается в кровь. А вот клетчатка проходит через весь желудочно-кишечный тракт, почти не переваривается и выводится наружу.
У консументов нет органов и органоидов в клетках, которые позволили бы им самостоятельно добывать себе органику. Почему наша кожа не зеленая, как у растений? Потому что в ее клетках нет хлоропластов, которые синтезируют органические вещества на свету.
У них также нет органов и органоидов, которые могли бы разложить органику полностью. То есть превратить, например, кости животного в простые минеральные соли.
В этом кардинальное отличие консументов от редуцентов – бактерий и грибов. Бактерии и грибы «едят» так, что после них не остается вообще ничего. Абсолютный ноль органики.
Кто такие консументы
Консументы – организмы, являющиеся потребителями органических веществ (в отличие от автотрофов, которые их создают). Также, существенной отличительной чертой гетеротрофов является то, что они не имеют возможности разлагать органические вещества до неорганических. Одной задачи пищи, попадающей в организм консумента – обеспечение в нем протекание процессов жизнеобеспечения, а также для строительства и развития тканей постоянно растущего и развивающегося тела. таким образом в организме консумента происходит первый этап трансформации органического вещества, которые ранее были синтезированы продуцентами. Создание, а также накопление биомассы на уровне консументов носит название вторичной продуции.
В природе не встречаются консументы, которые могли бы существовать в изоляции от представителей аналогичного вида. Яркий пример, подтверждающий это – существующая между ними конкуренция. Чаще всего она наблюдается на участках, где плотность животных высока, а ресурсы строго ограничены. По мере того, как растет количество консументов, скорость потребления пищи со стороны каждого из них снижается.
Любопытно, что подобное явление наблюдается и там, где пищевые ресурсы не ограничены. В этом случае скорость потребления пищи каждой отдельно взятой особью снижается за счет взаимной интерференции. Взаимодействуя друг с другом, животные вынуждены терять на этот процесс время, закономерны результатом этого становится снижение скорости потребления.
В случае если консументу удается покинуть кормовое пятно в короткие сроки, он будет получать меньшее количество энергии, а скорость ее получения будет задаваться наклоном этого отрезка. В той же ситуации, если время пребывания консумента увеличится, количество полученной им энергии существенно возрастет, он получит значительно больше энергии, а на скорости потребления это отразится мало.
Внутри целостной группы консументов можно выделить несколько разновидностей живых существ. Это:
- Монофаги (организмы, питающиеся исключительно жертвами одного вида).
- Олигофаги (живые существа, в рацион которых входит ограниченное, небольшое количество живых существ).
- Полифаги (существа, которые питаются многими видами живых существ).
Более узкая классификация предлагает подразделять животных-консументов на две категории: специалисты, к которым относятся монофаги и олигофаги и полифаги, которые также называются универсалами. Примеры представителей подобных классов можно отыскать как среди растительноядных млекопитающих, хищников, птиц, паразитоидов и т.д.
Но спектр питания может различаться даже внутри подтипов. К примеру, среди хищников существуют животные, поглощающие исключительно один тип пищи, но более широкий пищевой спектр среди них не редкость. В то же время главным образом специализированные паразитоиды могут быть монофагами.
Различают консументов первого, второго и третьего порядка. Несмотря на то, что эта классификация распространена достаточно широко, однозначно относить живой организм к той или иной категории зачастую не так просто. Трудности могут вызывать, в частности, организмы, рацион которых составлен как растительного, так и животного корма. Кроме того, консументы, употребляемые в пищу другими животными этой категории, сами могут относиться к разным порядкам.
Редуценты
Дрожжи, грибы и бактерии-гетеротрофы подразделяют по способу питания на три вида:
- сапрофиты– используют в пищу продукты жизнедеятельности и разлагающиеся ткани животных и растений (большинство бактерий);
- симбионты – находятся в тесной позитивной взаимосвязи с другими организмами (кишечная палочка человека, белые грибы и дуб);
- паразиты – питаются за счёт другого организма, вызывая повреждения клеток и тканей (дизентерийная палочка, палочка Коха, спорынья).
Грибы-сапрофиты
Сапрофиты играют важную роль в круговороте веществ и являются редуцентами в пищевой цепочке. Благодаря редуцентам все органические останки разрушаются и превращаются в перегной – питательную среду для растений.
Вирусы не относятся ни к гетеротрофам, ни к автотрофам, т.к. имеют свойства неживой материи. Для размножения им не требуются питательные вещества.
Роль гетеротрофных микробов в природе
Гетеротрофы перерабатывают готовые органические соединения, добывая из них углерод и окисляя его. Благодаря этим микросуществам, до 90 процентов углекислого газа попадает в атмосферу именно благодаря гетеротрофам.
Отметим также, что гетеротрофы сапрофиты способствуют переработке органического материала. Если бы не эти бактерии, то планета покрылась бы толстым слоем опавшей листвы, веток, а также погибших животных. Проще говоря, сапрофиты «поедают» органические отходы.
Благодаря деятельности, которую выполняют гетеротрофы или автотрофы, происходит самоочищение водоемов. Что такое самоочищение, знает каждый школьник: без этого процесса вся вода на планете очень скоро превратилась бы в полностью непригодную для употребления и жизни.
Без сапрофитов невозможна переработка органических веществ. Сапрофиты способствуют поддержанию постоянного количества биомассы.
Можно ли обойтись без консументов
Да, вполне. Биогеоценоз может спокойно существовать при наличии всего двух типов организмов – продуцентов и редуцентов.
Смотрите, вот растет на земле трава (продуцент), ее едят овцы (консумент I), а овец едят волки (консумент II). То, что остается несъеденным, доедают редуценты – грибы, бактерии. Мертвых растений, волков и овец редуценты тоже съедают.
Но если этих двух консументов убрать – никакой проблемы не будет. Растения выросли, бросили в землю семена, умерли. Редуценты съели мертвые растения и напитали почву минеральными веществами. Семена впитали эти вещества и выросли – снова превратились в растения. Потом этот цикл будет повторяться.
На земле есть много маленьких островков среди океанов, где животных, в принципе, нет. Маленький кусочек земли покрыт травянистыми растениями или кустарниками, из которых старые растения постепенно отмирают и разлагаются, благодаря чему растут и крепнут молодые. Потом молодые стареют и так же умирают. Идеальный биогеоценоз без консументов.
Почему грибы – гетеротрофы?
Специалисты выделяют гетеротрофное и автотрофное питание. Все разновидности животных, многих бактерий и грибов относятся к гетеротрофам – разновидностям, которые не могут создавать необходимое для жизнедеятельности количество огранических элементов из неорганики. В их случае внешняя среда служит источником для получения органики.
Автотрофами является царство растений и некоторые бактерии. Клеточки подобных существ живой природы содержат большое число хлоропластов. Хлоропластами называют особенные пластиды, которые имеют зеленые оттенки. В данных составляющих клеток отмечается содержание хлорофилла – вещества, обладающего зеленоватым оттенком и придающего растению характерный окрас. Частицы хлорофилла способны катализировать реакцию, после которых обилие углекислых газов, элементов азота и частиц воды, с помощью света, становятся сложными органическими соединениями.
Растения имеют способность обеспечить себя самостоятельно, создавая строительный и энергетический материал для произрастания. Внешний мир обеспечивает их водой. Кислород и нужное количество минеральных веществ они также получают из внешней среды. Но представители лесного царства также имеют общую деталь с растениями: они обладают схожим путем захвата питательных элементов, впитывая их из поверхностей или содержимого субстрата с помощью приспособленных для этого клеточных стенок. Грибница помогает всасывать микроэлементы, но мицелием обладают только высшие представители. Но хлорофилл у них отсутствует, а это означает: фотосинтез невозможен.
Консументы первого порядка
Консументами первого порядка в пищевых цепях являются микроорганизмы, растения-паразиты, а также растения-хищники и травоядные животные. Также в эту группу входит практически все одомашненные человеком животные. Отличительной чертой фитофагов является то, что они питаются биомассой продуцентов. Но несмотря на то, что формально их объединяет одна категория, эти растительноядные гетеротрофы добывают пищу различным образом.
В пищевой цепи консументы первого порядка играют роль первичных потребителей.
Потребление биоматериала в области леса равняется 10% от суммарно произведённой продуцентами продукции, на других климатических зонах эта цифра возрастает до 30-50%, а максимума достигает в фотических зонах (освещаемой солнцем верхней толще водоёмов), где пищей являются цианобактерии и фитопланктон.
Смена типа питания
Физиологическое разнообразие микроорганизмов не совсем стройно укладывается в разделение на гетертрофы и автотрофы. Отмечается, что при изменении условий среды, бактерии способны менять обмен веществ. При помещении в необычную питательную среду многие бактерии начинают вырабатывать адаптивные (приспособительные ферменты или энзимы, способствующие развитию бактерий и в непривычных для них условиях питания. Такие организмы являются миксотрофами .
В частности, азотофиксирующие бактерии, в нормальных условиях являющиеся типичными автотрофами, оказываясь на богатых белковых питательных средах, перестают использовать молекулярный азот воздуха и начинают усваивать связанный азот, переходя к гетеротрофному типу усвоения азота .
Примеры гетеротрофов
Вы, ваша собака, кошка, птица, рыба и т.д. являетесь гетеротрофами, потому что зависите от других организмов как от источника энергии. К гетеротрофам относятся все животные, некоторые растения, а также грибы, бактерии и протисты.
Не все растения автотрофны, некоторые из них на самом деле гетеротрофны, например, омела – паразитическое растение, выживающее за счет растения-хозяина. Другие растения, такие как кувшинные, являются плотоядными и питаются насекомыми или мелкими животными.
Большинство бактерий и грибы также являются гетеротрофами. Грибы разрушают отмершие и разлагающиеся организмы, что делает их редуцентами или деструкторами. Редуценты играют важную роль, помогая перерабатывать растительный и животный материал, который больше не является живым, и возвращать эти питательные вещества в экосистему.
Гетеротрофы, питающиеся исключительно продуцентами, называются растительноядными (фитофагами), те, которые едят только других потребителей, называются плотоядными (зоофагами), а те, которые употребляют в пищу как продуцентов, так и консументов, называются всеядными (эврифагами). Также выделяют паразитов – организмы, питающиеся за счет тела хозяина, например ленточные черви.
Автотрофы и гетеротрофы: характеристика, сходства и различия
В этой главе 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.
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 |
Аэробные и анаэробные гетеротрофные организмы
Анаэробы живут в местах, где нет кислорода. Для них этот элемент, как ни странно, является токсичным. Поэтому они получают энергию для жизни путем так называемого фосфорилирования. Этот процесс происходит путем распада аминокислот и белков.
Путем брожения расщепляется глюкоза и другие глюкозообразные вещества. Известные нам процессы – молочнокислое, спиртовое, а также метановое брожение – являются анаэробными.
Гетеротрофы получают энергию путем окисления АТФ (аденозинтрифосфата – важнейшего белкового соединения), для чего им и нужен кислород. Однако большое количество кислорода не означает, что в такой атмосфере смогут существовать микроорганизмы. Экспериментально доказано, что если количество свободного О2 в атмосфере достигнет половины общего объема, то развитие практически всех известных бактерий прекратится. А в атмосфере чистого 100-процентного кислорода не может развиваться ни один простейший организм, даже прокариот.
В целом роль гетеротрофных микробов в природе огромна. Без них невозможно развитие любых высших организмов. Без преувеличения можно сказать, что они являются основой жизни на Земле.
Консументы третьего порядка
Эти живые существа употребляют в пищу консументов второго порядка. Нередки также случаи, когда пищей хищников такого типа являлись и консументы другого порядка.
Порядок, присвоенный тому или иному консументу, позволяет максимально точно определить его место и роль в цепи питания.
Живые компоненты, входящие в состав экосистемы — консументы, а вместе с ними продуценты и редуценты — входят в состав единой биомассу (или, «живого веса») сообщества в целом, его отдельных частей, а также определенных групп существ. Биомассу выражается чаще всего через сырой и сухой вес, но также существует еще одно выражение в энергетических единицах — например, джоулях, килокалориях. Это дает возможность определять характер связи между величиной поступающей энергии и других показателей (средней биомассы и т.д.).
Кого в биологии называют детритофагами?
Возможно, вы слышали о плотоядных (зоофаги), травоядных (фитофаги) или даже всеядных (эврифаги) животных. Но кто такие детритофаги и какова их роль в пищевой цепи. Рассматривая биологические термины, которые вы уже знаете, вероятно, вы думаете, что это определение имеет какое-то отношение к организму, получающему свою энергию из определенного вида пищи. Пока что вы правы!
Подобно тому, как плотоядные едят мясо и травоядные едят растения, детритофаги едят детрит. Детритом называют отмершее органическое вещество.
Найдите минутку и подумайте обо всех случаях в вашей жизни, когда вы видели мертвых животных, отмершие растения или фекалии на земле. Это происходило больше раз, чем вы, наверное, даже сможете вспомнить. Можно подумать, что наш мир полон этих мертвых организмов и экскрементов. Но к счастью для нас, мы не завалены ими. Можете ли вы представить себе запах и вид, если бы каждый мертвый организм, который вы когда-либо видели, все еще бы находился поблизости?
Мы можем поблагодарить детритофагов за помощь в избавлении от мертвой органической материи. Они фактически питаются останками животных и растений, чтобы получить энергию для поддержания своей жизнедеятельности. Это очень выгодно для нас и других организмов. Давайте посмотрим на несколько примеров детритофагов и того, как они помогают поддерживать чистоту нашего мира.
Заключение
Делаем шпаргалку.
Консументы:
- Не могут сами производить органические вещества – это их отличие от продуцентов.
- Не могут разлагать органику полностью – до минеральных солей. Это их отличие от редуцентов.
- Их в биогеоценозе может не быть.
- У них есть органы для добывания и переваривания пищи.
- Фитофаги – едят растения (консументы I).
- Зоофаги – едят животных (консументы II, III и так далее).
- Детритофаги – едят трупы и экскременты.
Подпишитесь на обновления сайта, чтобы получать на почту свежие статьи из рубрики «Образование».
Какие вы видите недостатки в этой статье? Сумел ли я простыми словами объяснить вам, кто такие консументы, или все-таки было сложно?
Под статьей есть форма для комментариев. Покритикуйте там текст, если он вам не нравится, чтобы я мог его поправить.
