4. Биохимические функции различных групп организмов

Биохимическая составляющая биогеохимических циклов отдельных элементов выражается вовлечением неорганических веществ в органический синтез, многократной трансформацией органических веществ в процессе метаболизма и разложения их до минеральных веществ по ходу цикла редукции. Вместе эти звенья составляют биологический круговорот вещества.

Основные трофические уровни, составляющие базу круговорота, представлены конкретными видами продуцентов, консументов и редуцентов, различающимися между собой по типу метаболизма и соответственно, по конкретной функции, выполняемой на данном трофическом уровне.

Пищевая специализация в наиболее в общей форме выражается в подразделении все живых организмов на автотрофов и гетеротрофов. Первые в циклах биогенного круговорота составляют уровень продуцентов, вторые - консументов и редуцентов. Автотрофы, используя энергию солнечной радиации (фотосинтетики) или химических связей (хемосинтетики), из углекислого газа, воды и минеральных элементов синтезируют основные классы органического вещества:

• углеводы

• жиры (липиды)

• белки

• нуклеиновые кислоты

• и другие

Значение этих веществ для жизни организмов не одинаково.

Углеводы

• эти вещества представляют собой соединение углерода, водорода и кислорода с принципиальной формулой С (Н О)( моно - и дисахариды, а также полисахариды). Особенности: используя для питания клетчатку подавляющее большинство растительноядных животных должны иметь симбиотических бактерий, обладающих специфическими ферментами. Основная функция углеводов в организме - обеспечение энергией различных процессов метаболизма.

ЛИПИДЫ

• (жиры), содержат те же элементы, что и углеводы, но в несколько ином соотношении. По своей функции жиры - наиболее распространенные энергетические вещества. Их использование для получения энергии идет путем расщепления молекулы жира на глицерин и жирные кислоты и последующее окисление последних.

БЕЛКИ

• это вещества со сложно структурированной молекулой, содержащей большое число атомов углерода, водорода, кислорода и азоте с включением ряда других элементов (сера, фосфор и др.).

Структурные единицы белковой молекулы - аминокислоты. В процессе метаболизма молекула белка гидролизуется до отдельных аминокислот, из которых может быть синтезирована новая белковая молекула.

Основные функции белка: структурная (белки - основные структурные компоненты клеток всех живых организмов), метаболическая ( ферменты), регуляторная ( гормоны), транспортная ( транспорт кислорода, гормонов, питательных веществ и других), защитная (участие в иммунной системе).

Дальнейшее преобразование синтезированных продуцентами органических веществ происходит на уровне организмов - гетеротрофов, которые специализированы по использованию различного рода пищи.

В разных таксонах органического мира соотношение форм по их пищевой специализации может быть различным. Чрезвычайно разнообразны по этим показателям прокариоты (бактерии, архебактерии, цианобактерии).

Одна из важнейших функций прокариот в биосфере заключается в вовлечении в круговорот элементов из косной (неживой) природы.

Следующая функция прокариот противоположна первой - это возвращение неорганических веществ в окружающую среду путем разрушения (минерализации) органических соединений.

Третья функция - концентрационная - способность извлекать из окружающей среды определенные элементы даже при низкой их концентрации.

Четвертая функция - прокариоты ( в первую очередь цианобактерии) представляют собой "пионерский отряды" жизни, заселяющие не освоенные места.

Царство грибов - отличается относительным единообразием типа питания и места в глобальном круговороте вещества. Все грибы гетеротрофы. По характеру питания большинство из них паразиты или сапрофаги, хотя есть и хищные грибы, улавливающие и употребляющие в пищу мелких почвенных беспозвоночных животных. Основная биосферная роль грибов:

1. Разложение мертвых органических веществ

2. Возврат зольных элементов в биологический круговорот

3. Способность разлагать и горные породы, что содействует вовлечению в круговорот ряда минеральных элементов.

Царство растения - содержит большое количество современных автотрофов фотосинтетиков. Отсюда их ведущая роль в биосфере как в процессах первичной продукции, так и в высвобождении молекулярного кислорода. Помимо автотрофов среди высших растений известны гетеротрофы-паразиты и даже хищники; некоторые виды сочетают фотосинтез с гетеротрофным питанием, являются таким образом микситрофам.

Царство животных - исключительно гетеротрофы. Основные функции: создания многообразия живого вещества, миграция его в пространстве биосферы и регуляция потоков вещества и энергии в системе круговорота, средообразующая деятельность животных (фильтрационная функция многих гидробионтов, значение видов-концентраторов в создании органогенных осадочных пород, роль роющих животных в изменении структуры почвы, участие их в первом этапе разложения почвенной органики).