2.2. Основные типы организмов

Жизнь на Земле многообразна (более 350 000 видов растений и 1,5 миллиона видов животных). Исходя из способа питания, выделяют два главных типа организмов:

• автотрофы (autotrophes от греч. autos - сам + trophe - пища);

• гетеротрофы (heterotrophes от греч. heyeros - другой + trophe - пища).

Автотрофы

Автотрофы - синтезируют из неорганических соединений органическое вещество с использованием энергии Солнца или энергии, освобождающейся при химических реакциях. Автотрофы использую для этого хемосинтез или фотосинтез.

Хемосинтетики образуют органическое вещество из двуокиси углерода, окисляя неорганических соединения: аммиак, водород, соединений серы, закисного железа и др. (Хемосинтез открыт С. Н. Виноградским в 1887 г.). Примером являются водородные бактерии, которые синтезируют глюкозу из углекислого газа и водорода:

12H₂ + 6CO₂ = C₆H₁₂O₆ + 6H₂O

или железобактерии, использующие закисное железо

2FeO + H₂O = Fe₂O₃ + H₂; 6СО₂ + 12Н₂ = C₆H₁₂O₆ + Н₂О.

Хемосинтез на первых порах преобладал. Со временем необходимые ресурсы уменьшились, и сейчас хемосинтез играет второстепенную роль. Его роль заметна вблизи горячих источников на дне океана и других экстремальных обстановках.

Фотосинтез – это превращение лучистой энергии Солнца в энергию химических связей органических веществ. Различают две формы синтеза:

• бактериальный

12H₂S + 6CO₂ + энергия Солнца = C₆H₁₂O₆ + 12S + 6H₂O,

• растений

12H₂O + 6CO₂ + энергия Солнца = C₆H₁₂O₆ + 6H₂O + 6O₂.

Заметим, что фотосинтез растений не совсем точное название. Дело в том, что первыми его освоили цианобактерии, т.е. не растения, а прокариоты.

Гетеротрофы

Гетеротрофы используют для питания исключительно или преимущественно органические вещества и неспособны к фото или хемосинтезу. Это все животные, грибы и многие микроорганизмы. Различают разные типы гетеротрофного питания: сапрофитное (остатками отмерших организмов или выделениями живых), галозойное (частями тела других организмов) и паразитное (использует «хозяина» в качестве среды обитания и источника пищи). Гетеротрофы минерализуют органическое вещество, созданное автотрофами.

Другая классификация организмов основана на их потребности в кислороде, т.е. исходит из процесса, в ходе которого освобождается энергия химической связи. Выделяют две типа организмов:

• анаэробные;

• аэробные.

Анаэробы

Анаэробы (от греч. an − отрицательная частица, aer − воздух и bios − жизнь) способны жить и развиваться без свободного кислорода. Термин был введен Л. Пастером, открывшим в 1861г бактерии масляно-кислого брожения, которые получают энергию, необходимую в жизненных процессах, так:

.

Анаэробные организмы представлены, главным образом, прокариотами (одноклеточные без ядра). Известны лишь немногие формы эукариот (клетки, имеющие ядро), вторично приспособившиеся к отсутствию кислорода (анаэробиоз) – дрожжи. Среди многоклеточных организмов анаэробиоз свойствен некоторым кишечным паразитам, например, лентецам, аскаридам. Анаэробы плохо приспособлены для жизни в среде, содержащей свободный кислород, который является сильным окислителем и губителен для простейших.

Аэробы

Аэробы (от греч. aer — воздух и bios — жизнь) нуждаются для нормальной жизни в свободном кислороде. Это все растения, почти все животные, грибы и многие бактерии.

Аэробное дыхания имеет принципиальное значение для развития современной биосферы, так как является обязательным условием для существования многоклеточных организмов, нуждающихся в большом количестве энергии.

Аэробный метаболизм (дыхание) схематично можно записать так:

.

При этом высвобождается почти в 14 раз больше энергии, чем при брожении. Это объясняет способность аэробов строить многоклеточные организмы.

В настоящее время лицо биосферы определяют аэробные формы. Анаэробы вытеснены в ниши с неблагоприятными для аэробов условиями. Тем не менее роль анаэробов и сейчас огромна. Примером являются азотфиксирующие бактерии, от деятельности которых зависит плодородие почв.