Источники углерода

Источники энергии

Несмотря на многообразие форм существования энергии, только две из них — световая и химическая — пригодны для живых организмов. Организмы, использующие световую энергию, называются фотосинтезируфщими, или фототрофными (photos — свет; trophe — питание); организмы, использующие химическую энергию, называются хемотрофными. Фототрофы содержат пигменты, в том числе некоторые формы хлорофилла, способные поглощать световую энергию и превращать ее в химическую

Организмы, которые используют неорганические источники углерода, а именно диоксид углерода (СО2), называются автотрофными (autds — сам), а организмы, использующие органические источники углерода — гетеротрофными (heteros — другой). В отличие от гетеротрофов автотрофы синтезируют собственные органические вещества из простых неорганических соединений.

Данные понятия уже обсуждались в нашей статье и суммированы в таблице. Важный принцип, который из этого следует, состоит в том, что хемотрофы полностью зависят от фотосинтезирующих организмов, поскольку они обеспечивают их энергией, а гетеротрофы полностью зависят от автотрофных организмов, так как эти последние поставляют им углерод.

Самыми значительными группами являются фотосинтезирующие организмы (зеленые растения и водоросли) и хемогетеротрофные организмы (животные и грибы).

Более детальные взаимоотношения между двумя основными группами организмов представлены на рисунке. На этом рисунке схематично показаны направления потоков энергии и круговорот углерода в природе — темы, которые занимают важное место в экологии.

Автотрофные организмы образуют так называемую первичную продукцию - биомассу органического вещества, которая в дальнейшем утилизируется другими организмами. К автотрофам относятся некоторые бактерии и все без исключения виды зеленых растений.
Автотрофные организмы способны усваивать углекислый газ из воздуха и превращать его в сложные органические соединения. Таким образом автотрофы строят свое «тело» из неорганических соединений. Каскад биохимических реакций, конечным продуктом которых являются белки и другие органические вещества, необходимые для жизнедеятельности, требует значительных затрат энергии. По способу получения энергии автотрофы подразделяются на фотоавтотрофы и хемоавтотрофы.
Фотоавтотрофные бактерии используют энергию солнечных лучей при синтезе органических веществ из двуокиси углерода по типу фотосинтеза у растений. Важным компонентом уитоплазмы таких микробов являются пигменты: бактериопурпурин, бактериохлорин и др. Основная функция пигментов - поглощение и аккумуляция энергии солнечного света. Наиболее типичными представителями группы фотоавтотрофов являются цианобактерии, пурпурные и зеленые серные бактерии.

Организмы, использующие для своего питания готовые органические соединения, принято называть гетеротрофными.
К гетеротрофным организмам относятся все животные и человек, а также некоторые паразитические растения и бактерии. Разделение организмов по типу питания на автотрофные и гетеротрофные весьма условно.
Некоторые автотрофы - фотосинтезирующие зеленые растения - могут усваивать небольшое количество органических соединений. Некоторые растения-хищники (росянка, пузырчатка) используют органические соединения для азотного питания, а углеродное питание осуществляется посредством фотосинтеза. Некоторые автотрофы нуждаются в витаминоподобных веществах.
В 1933 г. с помощью изотопного метода американские ученые подтвердили, что ярко выраженные гетеротрофы (грибы и бактерии) способны усваивать углерод, поглощая СО2. Для гетеротрофных бактерий источником углерода служат готовые органические соединения: сахара, спирты, молочная, лимонная и уксусная кислоты, а также воск, клетчатка и крахмал. Из микроорганизмов гетеротрофами являются возбудители брожения (спиртового, пропионово - кислого, молочно - кислого и маслянично - кислого), гнилостные и болезнетворные бактерии.
В зависимости от используемого субстрата, гетеротрофные микроорганизмы подразделяются на две обширные группы: мета- и паратрофы. Метатрофы используют органические соединения мертвых субстратов. В эту группу входят в основном гнилостные бактерии. Паратрофы используют органические соединения живых организмов. Именно эти микроорганизмы обычно вызывают инфекционные заболевания человека, животных и растений.
Гетеротрофы в качестве источника азота используют готовые аминокислоты: такой путь питания называют аминогетеротрофным. Строгими гетеротрофами являются животные и человек. Для них характерен голозойный тип питания. Поступление питательных веществ путем диффузии сменяется образованием органов для принятия пищи. Например, у простейших, наряду с так называемым сопрозойным способом питания (всасыванием пищи всей поверхностью клетки), имеется и анимальный способ, т. е. заглатывание питательных веществ псевдоподиями (выпячивание цитоплазмы), ресничками или жгутиками. У высших животных имеется строго дифференцированная и сложно организованная пищеварительная система.
Одним из начальных отделов пищеварительной системы является ротовой аппарат. Строение и функция ротового аппарата у животных разнообразно и зависит от вида корма; в основном различают грызущий, перетирающий, сосущий типы ротового аппарата.

18. см 12-13-14

Прокариоты обладают громадным (по сравнению с эукариотами) разнообразием обменных процессов. Они способны к фиксации углекислоты, азота, различным вариантам брожения, окислению всевозможных неорганических субстратов (соединений серы, железа, марганца, нитритов, аммиака, водорода и др.). Среди прокариот немало фотосинтезирующих форм, прежде всего это часто встречающиеся в современной биосфере цианобактерии, которые ещё называют сине-зелёными водорослями. Они (или родственные им организмы) были широко распространены и в далёком прошлом. Геологические постройки, созданные древними цианобактериями (вероятно, вместе с другими фотосинтезирующими прокариотами) — строматолиты, — нередко обнаруживаются в древнейших слоях земной коры, соответствующих архею и раннему протерозою.

От гипотетических протобионтов следует строго отличать археобактерии. Приблизительно лишь десять лет назад они были признаны отдельной самостоятельной группой. Они настолько отличаются от всех остальных живых существ, что представляют собой целый "мир", отдельный от других бактерий (эубактерий) и организмов с ядросодержащими клетками (эукариотов). Они отличаются своим способом выживания в экстремальных условиях: выдерживают под давлением нарастающую температуру до 110°С и рН-величины от 1.

Поэтому с точки зрения эволюционной теории эти существа подходят в качестве кандидатов, которые в наибольшей степени похожи на предполагаемые первые живые формы, так как окружающая их среда, вероятно, наиболее близка условиям раннего периода развития "остывающей" Земли с многочисленными вулканическими процессами. В эту картину хорошо вписывается и встречающееся у некоторых особей, рассматриваемое как "первичное", серное дыхание (энергия выделяется при распаде H2S на Н2, и S). Поэтому эту группу и назвали "археобактерии" (древние бактерии).

К событиям ранней истории Земли следует отнести (кроме появления или возникновения самой жизни):

1) организацию первичной прокариотической биосферы;

2) переход от прокариот (или безъядерных одноклеточных организмов) к эукариотам (организмам с клеточным ядром);

3) переход от одноклеточных организмов к многоклеточным;

4) приобретение способности строить скелет.

19. Общая характеристика

К одноклеточным принадлежат свыше 30 тыс. видов, обитающих на дне и в толще воды морских и пресных водоемов, влажной почве. Более 3,5 тыс. видов являются паразитами человека и животных. Размеры тела простейших в основном микроскопические, но встречаются и более крупные, достигающие нескольких миллиметров и даже сантиметров.

Класс Инфузории

Это наиболее сложно устроенные простейшие. Характерными особенностями организации инфузорий являются: движение с помощью ресничек, наличие двух ядер— большого и малого — с разными функциями и полового процесса — конъюгации. Инфузория-туфелька — обитатель мелких стоячих водоемов. Ее длина достигает 0,1—0,3 мм. Покрыта она пелликулой, поэтому форма тела постоянная и напоминает изящную дамскую туфельку, откуда и ее название

Класс Жгутиковые

Для представителей этого класса характерно наличие одного или нескольких жгутиков. Тело жгутиковых покрыто эластичной оболочкой — пелликулой, определяющей их форму. Ядро одно или несколько. У одних видов жгутиковых размножение только бесполое, у других — бесполое и половое. В классе имеются представители как с автотрофным способом питания (фототрофы), так и с гетеротрофным.

Дата добавления: 2015-04-23