Разница между хемотрофами, автотрофами и гетеротрофами

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.

Содержание

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.

1-avtotrofy-1024x535.jpg
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.

2-hemotrofy.jpg
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?

Содержание:

Описание автотрофов

Автотрофы — организмы, которые синтезируют из неорганических соединений органические. Другими словами, они получают необходимые питательные компоненты из окружающей среды. А также у них имеются следующие особенности:

  1. Они поглощают солнечную энергию.
  2. Способны выделять кислород на свету.
  3. Потребляют углекислый газ.

Организмы, являющиеся представителями этой группы, играют важную роль в природе.

Они выполняют функцию первичных продуцентов — гетеротрофы используют синтезируемые ими органические компоненты для поддержания своей жизнедеятельности.

Нельзя недооценивать значение автотрофов в экосистеме и пищевой цепочке мира.

Бактерии и растения, относящиеся к этой группе, трансформируют солнечную энергию в молекулярную. Подобный механизм называется «первичной продукцией».

Основные типы

Автотрофы подразделяются на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие организмы.

У них имеются отличия:

  • фотосинтезирующие виды получают необходимую энергию за счет фотосинтеза;
  • хемосинтезирующие разновидности подпитываются энергией, вырабатываемой путем химической реакции железа и серы.

Яркий пример хемосинтезирующих автотрофов — продуценты, синтезирующиеся на дне океана из выбросов сероводорода. Они необходимы бактериям, чтобы поддерживать их жизнедеятельность.

К хемосинтетикам относят железобактерии. Уже название говорит, что их отличительная черта — способность окислять двухвалентное железо до трехвалентного. А также выделяют серобактерии. Они могут окислять сероводород до молекулярной серы.

Входят в эту группу и нитрофицирующие бактерии. Они способны окислять аммиак до азотной и азотистой кислот. Взаимодействуя с минералами, находящимися в почве, они образуют нитраты и нитриты.

Энергия, выделяющаяся в процессе подобной реакции, сначала используется для создания макроэнергетической связи. Далее, она применяется для синтеза органических соединений.

Хемосинтетики играют важную роль. Они являются основным звеном природного круговорота азота и серы. А также, благодаря им, почва обогащается нитритами и нитратами.

Свойства гетеротрофов

В биологии гетеротрофы — организмы, неспособные к самостоятельному синтезу органических соединений из неорганических. Они поглощают их извне.

Употребляя растительную и животную пищу, они используют энергию органических компонентов. Из полученных в процессе питания микроэлементов такие организмы строят собственные углеводы, белки, жиры.

К подобной группе относят простейшие, бактерии и грибы, люди и животные.

Благодаря строению, гетеротрофы способны расщеплять получаемые вещества до простых соединений:

  1. У одноклеточных организмов этот процесс происходит в лизосомах.
  2. Многоклеточными организмами пища поедается ртом, а потом расщепляется в желудке за счет ферментов.

Клетки грибов поглощают готовые вещества из внешней среды, как растения. Водоросли всасывают органические соединения вместе с водой.

Растения, относящиеся к гетеротрофам, являются паразитами. Они лишены хлорофилла и питаются за счет хозяина. Примеры — повилика или раффлезия.

Список подвидов

Среди гетеротрофов принято выделять фаготрофов, способных употреблять пищу кусками, проглатывая ее. Кроме того, существуют осмотрофы, которые поглощают органические элементы, являющиеся источником пищи, через клеточные стенки.

Возможна следующая классификация:

  1. Биотрофы питаются живыми организмами с различной структурой. Травоядные употребляют в пищу растения, а хищники — мясо других животных.
  2. Сапротрофы употребляют мертвые организмы. Пример сапротрофов — дрожжи или грибы.

Для некоторых гетеротрофов источник питания — растения и животные. По-другому их называют всеядными.

Паразиты, в зависимости от хозяина, могут быть как хищными и травоядными. Спорынья паразитирует на растениях, а аскариды на животных.

Сапрофиты могут употреблять в пищу детрит (например, дождевые черви). Шакалы или грифы едят трупы животных. Личинки мух или жуки-скарабеи питаются экскрементами. Это причина, почему их принято относить к подвиду копрофагов.

Отличия миксотрофов

Кроме того, принято выделять организмы, использующие и гетеротрофный, и автотрофный способы питания. Их по-другому называют миксотрофами. Что касается растений, которые одновременно автотрофы и гетеротрофы, примеры следующие:

  1. Эвглена зеленая — на свету она является фототрофом, а в темноте становится гетеротрофом. Тех, кто меняет тип питания в зависимости от условий, называют автогетеротрофами.
  2. Некоторые миксотрофы частично ведут паразитический образ жизни. Они получают пищу из хозяина за счет видоизмененных корней. Как пример, повилика или омела.

Среди миксотрофов можно выделить растения, способные восполнить нехватку азота за счет переваривания насекомых. Например, росянка или венерина мухоловка.

Принято относить к миксотрофам и насекомоядные растения. Подобные организмы не только всасывают из почвы воду и растворенные вещества, но и охотятся на насекомых.

Еще один пример миксотрофов — некоторые бактерии, которые принадлежат к классу хемотрофов. Они получают необходимую энергию в результате окислительно-восстановительных реакций и могут окислять не только неорганические, но и органические микроэлементы.

Способы питания

Автотрофы отличаются от гетеротрофов тем, что последние могут быть не только сапротрофами, миксотрофами и паразитами, но и прибегают к голозойному питанию. Этот термин используется по отношению к диким животным, у которых есть специальный пищеварительный канал.

Основной процесс подобного типа поглощения пищи — заглатывание, обеспечивающее процесс захвата еды. Включает голозойное питание и другие процессы:

  1. Переваривание — расщепление крупных молекул на мелкие. Оно подразделяется на механическое, когда пища переваривается зубами, и химическое (переваривание продуктов с помощью ферментов).
  2. Всасывание — перенос растворившихся молекул в ткани через мембрану.

Голозойное питание включает в себя усвоение, то есть использование для обеспечения организма энергией поглощенных молекул. Последний этап — выделение (выведение продуктов обмена).

Перечень сходств и различий

Основное сходство между обоими видами живых организмов — им необходим кислород и солнечный свет. Кроме того, они нуждаются в полноценном питании и в воде.

Между автотрофами и гетеротрофами, определение которым дается в биологии, имеются и отличия. Они перечислены в таблице:

Свойство Автотрофы Гетеротрофы
Запас углеводов Крахмал Гликоген
Реакция на воздействие внешних раздражителей Имеется Отсутствует
Структура системы органов Есть как репродуктивные, так и вегетативные Помимо репродуктивных, имеются соматические
Положение в пищевой цепи Считаются продуцентами, то есть самостоятельно производят химические элементы Могут быть как консументами, то есть потребляют готовые вещества, так и продуцентами (употребляют в пищу органические компоненты, переработанные до неорганических)

Наконец, в качестве источника энергии для процесса метаболизма автотрофы используют как солнечный свет, так и химические реакции. Гетеротрофы используют органические вещества.

Еще тесты

Читайте также

Хордовые животные — общая характеристика, классификация и особенности строенияПокрытосеменные растения — характеристика и особенностиПресмыкающиеся — общая характеристика класса, примеры животных и интересные фактыВолк — характеристика животного и образ жизни стаи

В природе существует два способа питания, в соответствии с которыми живые организмы делятся на два типа – автотрофы и гетеротрофы. Каждый тип отличается способом получения органических веществ.

Что это?

Автотрофы – живые организмы, способные самостоятельно синтезировать органические веществ из неорганических. Из определения понятно, что к автотрофам в первую очередь относятся зеленые наземные растения, водоросли, а также цианобактерии или сине-зелёные водоросли, т.е. все организмы, способные к фотосинтезу. Они называются фототрофами и используют солнечный свет в качестве источника энергии.

Рис. 1. Цианобактерии.

Помимо фототрофов к автотрофам относятся хемотрофы или хемоавтотрофы. В качестве источника энергии они используют энергию, выделяющуюся при окислении неорганических веществ, и за счёт неё синтезируют органические вещества из неорганических. Получать органические вещества они могут в кислородной или бескислородной среде. К хемотрофам относятся некоторые виды бактерий – серобактерии, железобактерии, нитрифицирующие и т.д. Хемотрофы – единственные организмы, не зависящие от солнечного света.

Рис. 2. Хемотрофы.

Гетеротрофы – живые организмы, получающие готовые органические вещества вместе с пищей. К ним относится большая часть животных от простейших до человека, грибы, большинство бактерий. Гетеротрофы, поедающие автотрофов, являются растительноядными организмами. Гетеротрофные организмы, питающиеся гетеротрофами, могут быть хищниками или паразитами.

По способу потребления пищи гетеротрофы делятся на два вида:

  • фаготрофов (голозоев) – употребляют пищу кусками за счёт проглатывания;
  • осмотрофов – поглощают предварительно переваренные в окружающей среде органические вещества всей поверхностью тела.

Гетеротрофы могут использовать в качестве пищи живые или неживые организмы.В связи с этим выделяют:

  • биотрофов – поедают живые организмы (хищники, травоядные);
  • сапротрофы – потребляют органические вещества мёртвых организмов (бактерии гниения, дрожжи, опята).

К биотрофам относятся:

  • зоофаги – потребляют животных;
  • фитофаги – поедают растения.

Некоторые живые организмы могут быть одновременно зоофагами и фитофагами. Они называются всеядными. К ним относятся многие млекопитающие, в том числе человек. Паразиты в зависимости от природы хозяина могут быть зоофагами или фитофагами. Например, гриб спорынья – паразит растений, аскарида – паразит животных.

Сапротрофы могут питаться:

  • детритом (детритофаги) – некоторые грибы, дождевые черви;
  • трупами животных (некрофаги) – грифы, шакалы;
  • экскрементами (копрофаги) – личинки мух, жуки-скарабеи.

Рис. 3. Виды гетеротрофов.

Автотрофные и гетеротрофные типы питания тесно взаимосвязаны в системе пищевой цепочки. От выживаемости автотрофов зависит жизнь всей последующей цепочки гетеротрофов.

Сравнение

В таблице «Автотрофы и гетеротрофы» приведены сравнительные характеристики двух типов питания.

Признак

Автотрофы

Гетеротрофы

Звено пищевой цепочки

Продуценты

Консументы, редуценты

Способ получения органических веществ

Фотосинтез, хемосинтез

Потребление других организмов

Источник энергии

Солнечный свет, окисление неорганических веществ

Готовые органические вещества, в первую очередь углеводы и жиры

Некоторые организмы практикуют оба вида питания и называются миксотрофами. К ним относятся моллюск восточная изумрудная элизия, эвглена зелёная.

Что мы узнали?

Из урока 9 класса узнали об особенностях типов питания, а также о том, чем отличаются автотрофы от гетеротрофов. Автотрофы способны самостоятельно производить органические вещества, гетеротрофы питаются готовыми органическими веществами, поедая другие организмы. Некоторые живые существа одновременно способны к автотрофному и гетеротрофному питанию.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 10

    Какие организмы относятся к автотрофам?</h3>

    • <label>Водоросли</label>
    • <label>Грибы</label>
    • <label>Дрожжи</label>
    • <label>Простейшие</label>

(новая вкладка) —>

ЛИТОТРОФЫ ОРГАНОТРОФЫ

САПРОФИТЫ ПАРАЗИТЫ

С Р Е Д А

ЖИДКИЕ ПЛОТНЫЕ НАТУРАЛЬНЫЕ СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПРОСТЫЕ СЛОЖНЫЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ

(ПОЛУЖИДКИЕ) (ПОЛУСИНТЕТИЧЕСКИЕ)

транспорт. Он тоже происходит с участием субстратных белков ферментов, но при этом затрачивается энергия, а проникшие в клетку вещества накапливаются в ней. Молекулы, проникшие в клетку путем активного транспорта через мембрану, претерпевают химические превращения, например, фосфорилирование.

Выход продуктов метаболизма из бактериальной клетки в окружающую среду так же осуществляется путем неконтролируемой диффузии или при участии транспортных систем – в тех случаях, когда в результате процессов брожения, неполного окисления или нарушений метаболизма вещества накапливаются в клетке в количествах, превышающих физиологическую норму.

Для роста и размножения бактерий, а, следовательно, и для их питания, необходимы различные химические соединения, растворенные в воде. По количественному вкладу в построение клетки различают макро- и микроэлементы. К макроэлементам относят 10 элементов таблицы Менделеева: углерод, водород, кислород, азот, серу, калий, кальций, фосфор, магний, железо. Микроэлементы нужны бактериям в очень малых, следовых, количествах, они представлены марганцем, молибденом, цинком, медью, кобальтом, никелем, хлором, бромом и некоторыми другими металлами и неметаллами. Большинство из них содержится в виде примесей в макроэлементах или может попадать в питательные среды из стеклянной посуды, воды или воздуха. Некоторые бактерии могут обходится и без микроэлементов.

По потребности в углероде бактерии делятся на две большие группы: автотрофы или литотрофы и органотрофы или гетеротрофы.

Бактерии — автотрофы способны получать энергию путем окисления неорганических соединений, они, как правило, используют СО2 как основной источник, содержащий углерод в наиболее окисленной форме. Поэтому при культивировании автотрофов необходимо обеспечить клетки углекислотой, так как концентрация СО2 в воздухе не превышает 0,03%, и ее поступление в среду за счет диффузии недостаточно для роста микроорганизмов. В питательные среды для культивирования автотрофов вносят карбонат кальция (СаСО3) или бикарбонат натрия (NaНСО3). Иногда через питательную среду продувают воздух, обогащенный 1-5% СО2.

Бактерии — гетеротрофы получают углерод из органических соединений. В зависимости от индивидуальных особенностей микроорганизмов источником углерода могут быть разные органические соединения – спирты, углеводы, ароматические соединения, органические кислоты.

Гетеротрофы, в свою очередь, разделяются на сапрофитов (метатрофов), живущих за счет органических соединений, поступающих в бактериальную клетку из внешней среды и паразитов (паратрофов), способных утилизировать только продукты метаболизма внутри живой клетки. Паразитизм может быть факультативным и абсолютным или облигатным.

Для роста микроорганизмов так же необходим азот, который входит в состав органических соединений или солей в разной степени восстановления. Это могут быть соли аммония, нитраты или отдельные аминокислоты. Для удовлетворения потребности бактерий в азоте используют также продукты неполного расщепления белков животного происхождения — гидролизаты, пептоны и сложные белковые смеси – нативную сыворотку животных, асцитическую жидкость и др.

Кроме углерода, азота и других химических элементов, многие бактерии нуждаются в факторах роста, к которым относятся витамины, основания нуклеиновых кислот и другие биологически активные вещества. По этому признаку микроорганизмы можно разделить на две группы: ауксотрофы, для которых в среде необходимо наличие одного или нескольких факторов роста и прототрофы, они в факторах роста не нуждаются.

В среде обитания бактерий кроме биосинтетического должен находиться и энергетический материал. По способу получения энергии бактерии также принято делить на две группы: хемотрофы и фототрофы. Хемотрофы используют энергию окисления различных соединений. В зависимости от окисляемого субстрата среди хемотрофных организмов выделяют хемолитотрофы и хемоорганотрофы. Фототрофы для удовлетворения энергетических потребностей используют энергию света.



Способ питания организма является одной из характеристик, позволяющих разнести живые существа по таксономическим категориям. Конечно, можно шутить на тему, что способ питания определяет сознание, но сегодня на планете существует всего три способа получения жизненной энергии.

Содержание статьи

Хемотрофы

Хемотрофы существуют благодаря своей способности получать энергию в процессе окислительных или восстановительных реакций органических и неорганических веществ. В качестве «пищи» хемотрофам подойдет все: сероводород и метан, сера и углеводы,  двухвалентное железо и белок, жиры и углеводороды. Желательно, чтобы в процессе хемосинтеза участвовала вода и газ. Одним хемотрофам обязательно нужен кислород, другим хватит метана.

Классическими представителями хемотрофов являются бактерии. Благодаря своей «всеядности» эти организмы могут существовать  практически в любой среде, от впадины  термального или сильно минерализированного водоема до внутренних органов человека, от  куска хлеба или плоти до колбы с нефтью. Кстати, примером полезной деятельности хемотрофов может стать история про образование минеральной воды типа «Нафтуся». Атмосферные осадки просачиваются в насыщенные нефтью подземные полости. Десяток лет и бактерии полностью перерабатывают смесь жидкостей, превращая их в целебный напиток.

к содержанию ↑

Автотрофы

Автотрофы живут благодаря тому, что в процессе эволюции они приспособились самостоятельно получать жизненную энергию, используя для этого солнечный свет и углекислый газ. Типичными примерами автотрофов являются растения и зеленые бактерии. И, естественно, процесс преобразования CO2 и воды под действием солнечных квантов в органические вещества, в большинстве случаев в глюкозу, называется фотосинтезом.

chem-otlichayutsya-xemotrofy-avtotrofy-i-geterotrofy.jpg
Драцена. Характерный представитель автотрофов

Благодаря своей способности самостоятельно продуцировать необходимую им энергию растения-автотрофы лежат в основе пищевой пирамиды.

Рекламак содержанию ↑

Гетеротрофы

Гетеротрофы сами энергию не продуцируют, а занимаются тем, что поедают тех, кто это делает. Чтобы выжить, они должны «заправиться» веществами экзогенного происхождения. Их пищеварительная система ориентирована на расщепление полимеров, произведенных другими организмами, до удобоваримых мономеров.

В списке гетеротрофов значатся все животные, грибы, некоторые виды бактерий и отдельные растения. Например, 30 видов хищницы раффлезии, заразиха или петров крест.

chem-otlichayutsya-xemotrofy-avtotrofy-i-geterotrofy-2.jpg
Петров крест. Гетеротроф. Питается корнями деревьев, врастая в них

Сами гетеротрофы поделены на 2 группы: консументы и редуценты. Консументы только потребляют произведенные автотрофами органические вещества. Редуценты же способны разлагать потребленные органические вещества до уровня неогранических.

Группа консументов поделена на несколько уровней. Например, консументом первого уровня будет антилопа, поедающая зеленую траву, или мышка, объедающая пшеничный колосок. Консументом второго порядка может стать лев, поужинавший антилопой, или сова, словившая мышку. Консументом третьего порядка станет гиена, доевшая убитого льва, или рысь, поймавшая сову.

Редуцентами являются грибы и бактерии гниения. Их  задача – разложить остатки живых существ до уровня простых органических или неогранических соединений, пригодных для употребления автотрофами и хемотрофами.

к содержанию ↑

Выводы TheDifference.ru

  1. Главное отличие хемотрофов и автотрофов от гетеротрофов заключается в способности или неспособности производства жизненной энергии. Первая пара делает это самостоятельно, используя энергию Солнца или химические реакции.
  2. Хемотрофы и автотрофы теоретически могут существовать без гетеротрофов, последние же без чужой жизненной энергии не проживут.
  3. Хемтрофы имеют самый примитивный уровень организации и микроскопические размеры. Большинство гетеротрофов, за исключением грибов и пары десятков видов растений, имеют самую сложную организацию и являются вершиной пищевой пирамиды.

Дата публикации: 19.06.2013Используемые источники:

  • https://voprosblog.ru/chto-takoe-avtotrofy/
  • https://nauka.club/biologiya/avtotrofovi-i-geterotrofovi.html
  • https://obrazovaka.ru/biologiya/avtotrofy-i-geterotrofy-tablica-9-klass.html
  • https://studopedia.ru/4_121738_prototrofi-auksotrofi.html
  • https://thedifference.ru/chem-otlichayutsya-xemotrofy-avtotrofy-i-geterotrofy/

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий