Что такое гетеротрофы и автотрофы в биологии?

В науке используется масса всевозможных классификаций. Вы наверняка знаете, что существует живое и неживое, что все существа делятся на микроорганизмы, растения, животных и грибы, что животные бывают хищниками и травоядными и т.д. Что такое гетеротрофы и автотрофы в биологии? А знаете ли вы, что биологи все живые организмы делят на гетеротрофы и автотрофы? Чем отличаются эти организмы и чем оправдано их присутствие на Земле?

Автотрофы – первые в цепочке

Слово «автотроф» имеет греческое происхождение и состоит из двух корней – «авто»сам, и «трофи»питание. Автотрофами называют организмы, способные потреблять неорганические вещества из окружающей среды и, используя их, синтезировать сложные органические соединения.

Автотрофы расположены на первой ступеньке пищевой цепи. Они являются источником того органического вещества, из которого состоит все живое на Земле. К автотрофам причисляют растения, водоросли и некоторые бактерии. Энергию, необходимую для синтеза органики, автотрофы получают либо от Солнца (процесс фотосинтеза), либо от химических реакций.

Гетеротрофы – едят то, что «приготовлено»

Сразу скажем, что мы, люди, относимся именно к гетеротрофным организмам. Слово «гетеротроф» образовано от двух древнегреческих корней – «гетерос»«другой», и «трофи»«питание». Название можно расшифровать так: гетеротрофы – это существа, которые питаются тем, что приготовили другие.

И в самом деле, гетеротрофные организмы способны усваивать только органические вещества. Они не могут самостоятельно синтезировать органику в своем теле, поэтому едят другие организмы или продукты их жизнедеятельности (распада). Пищеварение гетеротрофов устроено следующим образом: они потребляют органические вещества и расщепляют их с помощью специальных ферментов.

К гетеротрофам относятся бактерии, грибы, практически все животные и небольшая часть растений. Гетеротрофные организмы, в свою очередь, подразделяются на группы. По типу потребляемой пищи они делятся на консументы и редуценты. Этими сложными терминами в биологии обозначают достаточно простые понятия. Что такое гетеротрофы и автотрофы в биологии? Консументы – существа, потребляющие органику, созданную автотрофами, но не способные разлагать ее до состояния неорганических веществ. В эту группу входят животные, поедающие растения (травоядные), других животных (хищники), животные паразиты, некоторые микроорганизмы, а также паразитические и насекомоядные растения.

Редуценты схожи с консументами тем, что для своего существования нуждаются в органике, синтезированной другими организмами (то есть являются гетеротрофами). Кардинальное отличие редуцентов состоит в способности этих существ перерабатывать продукты разложения других организмов и трансформировать их в неорганические соединения.

Это и есть важнейшая роль редуцентов в экологической системе. Ведь если бы останки всех погибших организмов сохранялись бы на поверхности Земли и не разрушались до неорганического состояния, то растения не получали бы питания и жизнь была бы невозможной. К редуцентам относят бактерии и грибы.

Размытые границы

Интересно, что четкой границы между различными категориями организмов нет, ведь все живое постоянно приспосабливается к условиям существования, вырабатывая новые, порой совершенно невероятные механизмы выживания. Существует большая группа миксотрофов, занимающих промежуточное положение между гетеротрофами и автотрофами.

К ним относятся, в частности, насекомоядные растения, например – венерина мухоловка. Это растение образует органику с помощью фотосинтеза, но часть питательных веществ получает из тел насекомых, которых успешно заманивает в особые ловушки.

Растения-гетеротрофы, являющиеся паразитами, научились извлекать пищу из других растений, поэтому полностью или частично утратили способность к фотосинтезу.

Ну а редуцентами в некоторой степени могут считаться все живые существа, ведь в процессе жизнедеятельности все живое выделяет воду, углекислый газ и простейшие органические соединения, то есть участвует в процессе разложения органики. Что такое гетеротрофы и автотрофы в биологии? История с гетеротрофами и автотрофами лишний раз показывает, насколько сложно и интересно устроена жизнь на нашей планете и как бережно человек должен относиться к ней.

Автотрофы в биологии определение и примеры автотрофных организмов

Все живые существа по типу питания можно разделить на два вида: автотрофы и гетеротрофы.

Каждый организм нуждается в питании для поддержания своей жизнедеятельности. Именно автотрофы составляют основу пищевой пирамиды, обеспечивая питательными веществами гетеротрофов.

Тем не менее подобное деление в биологии весьма условно – между ними не всегда существует четкая грань. Некоторые организмы способны питаться и тем, и другим способом. Их называют миксотрофами.

Кто такие автотрофы

Автотрофы это организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений. Все вещества, необходимые для развития и жизнедеятельности, они способны получить из окружающей среды.

Автотрофы в биологии определение и примеры автотрофных организмов

Важнейший элемент, входящий в состав клеток любой формы жизни – углерод и его соединения. Для организмов, использующих автотрофный тип питания, его источником является углекислый газ.

Характеристика автотрофов

Для протекания процессов метаболизма живому существу необходима энергия, получаемая извне. Этот источник должен быть доступен, поскольку в связи со своим строением, большинство автотрофов практически неподвижны.

Автотрофы в биологии определение и примеры автотрофных организмов

Таким образом, источником энергии для них является солнечный свет или эффект химических реакций. По такому признаку все автотрофы делятся на фототрофов и хемотрофов.

Фототрофам для создания органических соединений необходим свет. Благодаря присутствию в клетках хлоропластов, данный вид автотрофов способен фотосинтезировать. В этом процессе кванты света в ходе сложного химического взаимодействия превращаются в питательные вещества.

Хемотрофы получают энергию другим способом – из реакций окисления некоторых химических соединений.

Какие организмы относятся к автотрофам

Энергия света и углекислого газа обеспечивает жизнь подавляющего количества автотрофов – растений, к которым также относятся и мхи.

Автотрофы в биологии определение и примеры автотрофных организмов

Водоросли, представляющие собой наиболее древний и простой тип растений, многообразны, а многих из них можно разглядеть только в микроскоп. Даже одноклеточные водоросли, такие как хлорелла, способны к фотосинтезу.

Содержание хлорофилла в клетках – прерогатива не только растений. Некоторые бактерии также содержат этот пигмент и способны синтезировать питательные вещества из световой энергии.

Автотрофы в биологии определение и примеры автотрофных организмов

Цианобактерии – одни из древнейших микроорганизмов, питающихся подобным образом и выделяющих кислород. Возможно благодаря им атмосфера молодой Земли наполнилась кислородом миллиарды лет назад.

Микроскопические водоросли и зеленые бактерии способны вступать в симбиоз с грибами. В результате такого взаимодействия образуется симбиотический организм – лишайник.

Автотрофы в биологии определение и примеры автотрофных организмов

Каждый участник симбиоза вносит свой вклад – водоросли и цианобактерии добывают питательные вещества с помощью фотосинтеза, а гриб поглощает готовые элементы.

Совмещение различных типов питания встречается не только у лишайников. Некоторые растения помимо автотрофного питания усваивают полезные вещества из тел других организмов – насекомых, мелких животных.

Такие растения называются плотоядными и используют различные виды ловушек для поимки жертвы.

Автотрофы в биологии определение и примеры автотрофных организмов

Венерина мухоловка

Например, росянка использует клейкие волоски на кончиках листьев, листья венериной мухоловки захлопываются, а ловушка непентеса выглядит как кувшин с крышкой.

Некоторые одноклеточные водоросли также являются миксотрофами. К примеру, клеточная поверхность хламидомонады способна поглощать жидкость со всеми микроорганизмами, что там находятся.

Автотрофы в биологии определение и примеры автотрофных организмов

Бактериям эвглены зеленой, чья модель поведения зависит от освещенности, может быть присуща автотрофность или гетеротрофность.

Хемотрофный тип питания распространен гораздо меньше. Энергию, которая выделяется как результат реакции окисления, способны поглощать простейшие микроорганизмы. Их уникальность заключается в независимости от энергии Солнца.

Эти микроорганизмы могут приспосабливаться к экстремальным условиям обитания – на дне океана, куда не проникает свет, в телах живых существ, в горячих гейзерах.

Автотрофы и гетеротрофы – сходства и отличия

В связи с различиями в способах питания, организмы серьезно отличаются между собой внешне и на клеточном уровне. Они занимают разные места в пищевой цепочке, используют отличные друг от друга вещества для поддержания своей жизни.

Таблица 1

Сравнительная характеристика автотрофов и гетеротрофов

Признак Автотрофы Гетеротрофы
Место в пищевой цепи Продуцент – производит питательные вещества самостоятельно. Консумент – потребляет готовые вещества.

Редуцент – перерабатывает органические элементы до неорганических.

Источник энергии для реакций метаболизма Солнечная энергия.

Энергия, которая выделяется в результате химической реакции.

Органические вещества
Запас углеводов Крахмал Гликоген
Наличие клеточной стенки – оболочки клетки, выполняющей функции защиты. Есть Нет
Реакция на внешние раздражители Отсутствует Присутствует
Системы органов Вегетативные и репродуктивные Соматические и репродуктивные

Тем не менее, являясь тесно связанными между собой представителями жизни на планете Земля, автотрофы и гетеротрофы имеют также схожие черты – потребность в питании, воде, кислороде, солнечном свете.

Роль автотрофных и гетеротрофных организмов в биосфере

Кормильцы живой природы – подходящее определение для автотрофов. Именно они создают органику из неорганических элементов и тем самым обеспечивают пищей гетеротрофов – человека, животных, грибы, бактерий.

Автотрофы в биологии определение и примеры автотрофных организмов

Некоторые микроскопические организмы являются активными хищниками: амеба обыкновенная способна захватывать добычу своими ложноножками.

Обособленно стоят вирусы, чья жизнедеятельность возможна только в живой клетке. Вне ее вирус не проявляет никаких признаков деятельности, что придает ему сходство с паразитическими формами жизни.

Природа существует, основываясь на принципе равновесия существование всех форм жизни тесно связано между собой.

Автотрофы питают гетеротрофов, создавая питательные элементы. Консументы, в результате своей жизнедеятельности, способствуют размножению первых, перенося споры и семена, опыляя цветы растений.

Автотрофы в биологии определение и примеры автотрофных организмов

Завершают цепочку редуценты, разлагающие мертвую органику на неорганические элементы. Этим занимаются грибы, в том числе и микроскопические – пеницилл, дрожжи, некоторые бактерии. Именно они возвращают питательные вещества обратно в биосферу.

Так происходит круговорот веществ и элементов в природе, где каждый организм выполняет свою функцию в пищевой пирамиде.

Чем отличаются автотрофы от гетеротрофов, какие характерные черты им присущи, в чем заключается их роль в формировании биосферы – ответы на эти и другие вопросы представлены в данной статье.

Автотрофы: особенности, свойства и характеристики организмов

К автотрофам относят (от др.-греч. αὐτός – сам + τροφή – пища) организмы, которые способны самостоятельно синтезировать органические вещества (белки, жиры и углеводы) из неорганических – углекислого газа (СО2), воды (Н2О), минеральных солей. Главная их особенность заключается в автономности и независимости от других организмов (гетеротрофов или миксотрофов). В число автотрофных организмов входят многие зеленые растения, водоросли и некоторые бактерии.

Основные свойства:

  • поглощать солнечную энергию;
  • выделять кислород;
  • перерабатывать углекислый газ.

Характерные особенности автотрофов:

  1. Неподвижность. Растениям и простейшим нет необходимости в передвижении: получать «пищу» они могут в любом месте при наличии освещенности и влаги.
  2. Простое строение (по сравнению с гетеротрофами). Автотрофные организмы не имеют органов для добычи и переработки пищи: желудка, лап, челюстей и мощных зубов, кишечника. Также у них отсутствуют мозг и рефлексы, необходимые для выживания.

Какова роль автотрофов?

Автотрофные организмы – первичные продуценты, благодаря им существуют и питаются грибы, животные и многие бактерии. Являясь источником энергии и органических веществ для гетеротрофов, они обеспечивают биологическое разнообразие на планете.

Кроме того, растения, водоросли и бактерии участвуют в процессе фотосинтеза, преобразуя неорганические водородные соединения в углеводы под действием солнечного света. Следовательно, они выделяют в атмосферу кислород, сдерживая рост уровня углекислого газа и поддерживая жизнь на Земле, формируют озоновый слой, защищающий от вредного космического излучения.

Автотрофы
Автотрофы участвуют в процессе фотосинтеза.

Благодаря автотрофам происходит формирование биомассы на планете. Животные и другие гетеротрофы питаются ими, тем самым преобразуя органику, но не изменяя ее количество.

Автотрофы – основа существования всего живого на Земле, «легкие» планеты и источник углеводов, жиров и растительных белков.

Роль хемоавтотрофов для биосферы также высока. Они преобразуют соединения серы, азота или железа, обеспечивая круговорот этих элементов в природе. В результате химических реакций хемосинтетиков образуются нитриты и нитраты, необходимые для обогащения почвы.

Какие организмы относят к автотрофам?

Все автотрофы разделяют на две группы в зависимости от способа получения ими энергии:

  • фотоавтотрофы (зеленые растения, водоросли, цианобактерии);
  • хемоавтотрофы (различные виды бактерий).

Представители первой группы получают энергию в процессе фотосинтеза, при этом участвуя в круговороте углерода в биосфере. Обязательным условием жизни фотосинтезирующих растений и водорослей является солнечный свет. Под его воздействием хлоропласты преобразуют углекислый газ и воду в питательные вещества.

Вторая группа представлена бактериями, которые продуцируют энергию с помощью хемосинтеза – процесса преобразования неорганических соединений за счет химических реакций в питательные вещества. В число хемоавтотрофов входят галофилы, термоацидофилы, метаногены и другие организмы, обитающие в экстремальной среде кислых горячих или глубоководных источников.

Хемотрофы
Типы хемотрофов.

Гетеретрофы: определяем сходства и отличия с автотрофами

Основным отличительным признаком автотрофов является тип питания, а также способ получения органических веществ. Сравнительная характеристика двух групп живых организмов представлена в таблице.

Автотроф Гетеротроф
продуцент консумент или редуцент
способен существовать  самостоятельно для существования и питания требует наличия автотрофов
производит жизненную энергию с помощью фотосинтеза или хемосинтеза для получения жизненной энергии потребляет другие организмы
в качестве источников энергии использует солнечный свет и неорганические соединения получает энергию за счет преобразования готовых органических веществ (белков, жиров, углеводов)
представители – хлорелла, береза, железобактерии представители – инфузория туфелька, мукор, подосиновик

Таким образом, именно способность к фотосинтезу и хемосинтезу позволяет отнести растения и бактерии к организмам с автотрофным типом питания.

Как считаете, в чем основное биологическое значение данной группы организмов?

Загрузка...

Что такое автотрофы в биологии и каковы автотрофные типы питания

22 января 2021

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Все организмы на земле нуждаются в получении энергии тем или иным способом.

Некоторые из них получают ее от солнца, некоторые от переработки неорганических веществ, а некоторые просто потребляют уже накопленную на планете органику.

Папоротник

Сегодня мы поговорим об автотрофах — организмах, без которых жизнь на земле была бы невозможна, потому что именно они вырабатывают кислород и органические соединения, которыми все остальные дышат и питаются.

Автотрофы — это...

Все живые организмы для обеспечения собственной жизнедеятельности должны получать энергетический ресурс. Последний, в свою очередь, образуется путём переработки питательных веществ.

Эти вещества организм получает двумя способами: либо за счёт синтеза органического вещества из неорганических соединений, либо путём использования готовой органики (в первую очередь углеводов).

В первом случае мы имеем дело с так называемыми автотрофами, во втором – с гетеротрофами. В данном контексте акцент делается на первый вид (автотрофы), составляющий фундамент пищевой пирамиды Земли.

Автотрофы — это...

Автотрофные типы питания

Источником энергии для автотрофов служит либо солнечный свет, либо продукты, образующиеся в результате сложных химических реакций. По этому принципу автотрофы делятся на:

  1. фототрофы
  2. хемотрофы

В клетках фототрофов присутствует хлорофилл, благодаря которому происходит процесс фотосинтеза (что это?), то есть образование органических соединений из неорганических субстанций, главным образом из углекислого газа (двуокиси углерода) и воды.

Прудик

Хемотрофы, не имея возможности поглощать энергию солнечного света, используют другую альтернативу – окислительно-восстановительную химическую реакцию с участием сероводорода, метана, серы, двухвалентного железа и других неорганических соединений.

Автотрофы относятся к категории продуцентов (что это?), то есть являются производителями питательных веществ для потребителей и разрушителей (консументов и редуцентов), иными словами, для гетеротрофов.

Следует отметить, что некоторые растения и бактерии-фототрофы при определённых условиях (в частности, будучи лишёнными доступа к световому излучению) могут применять гетеротрофный тип питания, т.е. относятся к категории миксотрофов.

Ловушка для насекомых

В качестве примера можно привести венерину мухоловку: это насекомоядное растение создаёт органическое вещество посредством фотосинтеза, однако часть питательных веществ извлекает из тел попавших в её хитроумные ловушки насекомых. Изобретательность природы поистине безгранична.

Автотрофы и гетеротрофы

Как уже отмечалось, автотрофные организмы для обеспечения своей жизнедеятельности пользуются нероманическими веществами, которые содержатся в почве, воде, атмосфере. При этом источником углерода в подавляющем большинстве случаев служит углекислый газ (СО2).

Автотрофам нет необходимости заниматься поиском пропитания, для этого им достаточно собственных врождённых способностей, позволяющих обеспечить рост и дальнейшее развитие. Это нашло отражение в их названии (с др.греч. «автос» — сам + «трофи» — питание).

К автотрофам относятся практически все зелёные растения, многоклеточные водоросли и некоторые группы бактерий (в частности, цианобактерии, клетки которых содержат хлорофилл).

Организмы, усваивающие углерод и другие неорганические вещества из приготовленных автотрофами органических соединений, составляют категорию гетеротрофов.

К ним относятся все высшие животные, рыбы, птицы, насекомые, грибы, большинство бактерий. Ну и мы, люди, тоже принадлежим к классу потребителей как с биологической, так и с экономической точки зрения.

Гетеротрофные организмы едят то, что приготовлено другими. В процессе пищеварения гетеротрофы перерабатывают органическую субстанцию и расщепляют её при помощи особых ферментов (что это такое?).

Из вышесказанного нетрудно понять, что автотрофы принадлежат к первой ступени пищевой цепочки, являясь источником органической материи, из которой состоит всё живое на планете Земля.

Для наглядности в нижеследующей таблице приводятся отличительные признаки автотрофных и гетеротрофных представителей биосферы.

Отличительные признакиАвтотрофыГетеротрофы
123
Процесс синтезаПроизводство органических веществ из неорганических соединенийПроизводство органических веществ из готовой органики
Способ получения энергииИспользуют солнечную и химическую энергиюИспользуют энергию готовых органических веществ
Место в экосистемеПродуцентыКонсументы, редуценты
Характерные представителиВысшие зелёные растения, некоторые виды бактерийЖивотные, насекомые, грибы, большинство бактерий, растения-паразиты, человек

Роль автотрофов в биосфере

Автотрофы как биотический компонент экосистемы имеют первостепенное значение в пищевой цепочке земного шара. Только они способны поглощать космическую (солнечную) энергию и трансформировать её в молекулярную энергию белков, жиров и углеводов.

Круговорот

Ежегодно автотрофы вырабатывают в окружающую среду сотни миллиардов тонн органических субстанций и чистого кислорода, обеспечивая питанием всех остальных обитателей биосферы.

Таким образом, не будет преувеличением сказать, что без автотрофов существование жизни на Земле было бы в принципе невозможно.

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

21.03.2021 Автор: admin