Екологія ДОВІДНИК

Гетеротрофи мають більш багате видове розмаїття, ніж автотрофи, проте загальна їхня біомаса істотно менше. Гетеротрофні організми виконують в екологічних системах роль консументів (до них відносять всіх тварин, частина мікроорганізмів, паразитичних та комахоїдних рослин) та редуцентів (головним чином грибів та бактерій). Останні в процесі свого харчування перетворюють їжу - органічні залишки - на неорганічні речовини, повертаючи таким чином їх у біосферу. Біомасу, яку утворюють гетеротрофи, називають вторинною. ]

Гетеротрофні організми споживають лише готові органічні речовини. До них відносяться всі тварини і людина, гриби та ін. Гетеротрофи, що споживають мертву органіку, називаються сапротрофами (наприклад, гриби), а здатні жити і розвиватися в живих організмах за рахунок живих тканин - паразитами (наприклад, кліщі). ]

Гетеротрофи споживають або живі, або відмерлі тканини інших організмів. Ця органіка забезпечує хімічною енергією гетеротрофні організми реалізації реакцій вторинного фотосинтезу.[ . ]

Гетеротрофи (гетеротрофні організми) — організми, які використовують як джерело вуглецю органічні сполуки (тварини, гриби та більшість бактерій). Інакше висловлюючись, це організми, неспроможні створювати органічні речовини з неорганічних, а які потребують готових органічних веществах.[ . ]

Крім автотрофів та гетеротрофів існують організми зі змішаним типом харчування. В одних умовах вони харчуються як автотрофи, а в інших як гетеротрофи.Так, синьо-зелені водорості і деякі види бактерій при сонячному освітленні здійснюють фотосинтез, тобто поводяться як фотоавтотрофи. За відсутності світла вони переключаються на гетеротрофне харчування, тобто стають гетеротрофами. ]

За своїми потребами гетеротрофи дуже різноманітні: деякі з них потребують великого набору амінокислот, вітамінів, вуглеводів тощо; інші вимагають наявності серед лише невеликої кількості готових амінокислот, потреби у вітамінах вони можуть бути обмежені. Є і такі форми, які можуть самі синтезувати всі речовини: білки, цукру, жири і т. д., якщо в середовищі, де відбувається їх розвиток, є лише одна або кілька простих органічних сполук. Такі гетеротрофні організми ближче стоять до автотрофів. ]

На відміну від автотрофних мікроорганізмів гетеротрофи потребують готових органічних сполук. Більшість гетеротрофних мікроорганізмів використовують органічні речовини різних субстратів тваринного та рослинного походження. Вони називаються сапрофітами, чи метатрофами. До них відносяться всі мікроорганізми, що розкладають різні органічні речовини у ґрунті, у воді, що беруть участь у процесі біологічного очищення стічних вод, мікроорганізми, що використовуються для переробки рослинної та тваринної сировини. Деякі гетеротрофи потребують живого рослинного або тваринного білка. Ці мікроорганізми називаються паратрофами, вони паразитують в організмі рослин або тварин і викликають їх захворювання. ]

У функціонуванні агробіоценозу велику роль грають гетеротрофні організми. Деякі з них, наприклад бджоли та джмелі, служать запилювачами культурних рослин (гречки, соняшнику та ін.).Інші види гетеротрофів, навпаки, можуть надавати негативну, іноді згубну дію на сільськогосподарські культури. Чисельність популяцій гетеротрофних організмів (наприклад, сарани, мишоподібних гризунів) може різко зростати, і вони спричиняють знищення посівів сільськогосподарських культур. Особливе місце в агробіоценозі відводять організмам-патогенам (хвороботворним бактеріям, вірусам та ін.). Патогени можуть викликати масові хвороби культурних рослин (епіфітотії). ]

В інших випадках водорості-симбіонти активно забезпечують організм гетеротрофного партнера продуктами фотосинтезу. При цьому їхня роль у процесі метаболізму та продукції гетеротрофів може бути досить великою. Гіди Hydra viridis хлорели, що поселяються в ектодермі, до 30 % продукції фотосинтезу віддають в організм поліпа, який захищає їх від несприятливих впливів середовища. Зелені водорості, що поселяються в інфузоріях Paramecium bursaria, віддають господареві половину продуктів фотосинтезу;, одержуючи натомість, крім захисту та стійкого довкілля, також і СОг для фотосинтезу (A. Hauck, 1990). Підраховано, що зооксантели забезпечують 63-69% добової витрати енергії коралів; решта визначається гетеротрофним харчуванням та поглинанням розчинених органічних речовин (L. Muscatine et al., 1981). Асцидії з симбіонтами на світлі включають у тканини в 4-5 разів більше міченої С02, ніж у темряві. Для деяких рифоутворюючих коралів показано можливість нормального зростання лише за рахунок зооксантел. Тільки за рахунок симбіонтів живе турбеллярія Convoluta roscoffensis.Зелена водорість Platymonas convo-lutae, що поселяється в міжклітинних просторах, забезпечує обмін вуглеводів та амінокислот в організмі хробака, а останній сприяє створенню оптимальних умов для фотосинтезу (А. Hauck, 1990). ]

Процес асиміляції забезпечує зростання, розвиток, оновлення організму та накопичення запасів, що використовуються як джерело енергії. Гетеротрофні організми (за винятком деяких мікроорганізмів, здатних добувати енергію за рахунок хімічних реакцій) асимілюють готові органічні речовини, використовуючи їх як джерело енергії або пластичного матеріалу для побудови свого тіла. Так, при асиміляції білків їжі гетеротрофами (до яких належать тварини) відбувається спочатку розпад білків до амінокислот, тобто втрата біологічної індивідуальності, а потім - знову синтез білків, властивих тільки даному організму. У живих організмах безперервно відбувається процес оновлення його складових частин завдяки руйнуванню (дисиміляції чи катоболізму) та створенню органічних речовин, тобто асиміляції. Приміром, повне оновлення білків тіла дорослої людини відбувається приблизно 2,5 года.[ . ]

Бактерії ще однієї групи не належать до категорії автотрофних організмів; вони окислюють тіосульфат в тетратіонат, але одночасно з цим асиміляції вуглекислоти не відбувається, і ці бактерії аблігатно гетеротрофні; вони є зв'язуючою ланкою між автотрофами і гетеротрофами.[ . ]

За характером обміну речовин бактерії поділяються на автотрофні та гетеротрофні.Автотрофи отримують енергію при фото- або хемосинтезі, запозичуючи вуглець, необхідний для побудови клітин, С02, а водень, що відновлює С02 до органічних речовин, з води, Н28, та ін або використовують газоподібний водень. Гетеротрофи для побудови свого організму потребують готових органічних сполук, але в невеликих кількостях можуть використовувати і С02. Деякі види бактерій (факультативні автотрофи) здатні як до автотрофного, так і до гетеротрофного обміну. У підземних водах поширені обидві групи бактерій, але переважають гетеротрофы. ]

Вторинна продукція окреслюється швидкість утворення нової біомаси гетеротрофними організмами. На відміну від рослин бактерії, гриби та тварини не здатні синтезувати необхідні їм складні, багаті на енергію сполуки з простих молекул. Вони ростуть і одержують енергію, споживаючи рослинну речовину або прямо, або опосередковано - поїдаючи інших гетеротрофів. Рослини, первинні продуценти, становлять у співтоваристві перший трофічний рівень. На другому знаходяться первинні консументи; на третьому - вторинні консументи (хижаки) і т.д. ]

Через війну появи фотосинтезу відбулося перше важливе ускладнення екосистем, у яких виділилися організми, які виробляють органічне речовина, продуценти, та її споживачі, консументи. Синтез органічних речовин свого тіла на основі неорганічних, або автотрофний тип харчування, на думку більшості біологів, є більш пізнім придбанням життя, ніж харчування готовими органічними речовинами, або гетеротрофний тип харчування.Освоєння фотосинтетиками нових джерел речовини та енергії з неминучістю мало призвести до їх швидкого розмноження та щодо швидкого утворення нових форм. Створюючи нові запаси органічної речовини, фотосинтезуючі організми-продуценти забезпечували їжею гетеротрофів-консументів, які також отримали можливість посиленого розмноження та формоутворення. ]

Приблизний склад системи життєзабезпечення, здатної функціонувати тривалий час, є таким: людина, автотрофні організми, гетеротрофні організми (для тваринної їжі людини), ланка мінералізації та утилізації відходів. На даний момент йде експериментальний пошук організмів, придатних для створення штучних екосистем. Поки що автотро-фов припускають використовувати тропічні коренеплоди (батат та інших.), а гетеротрофів — деяких всеїдних риб, і навіть птахів.[ . ]

Функціонування автотрофів і гетеротрофів частково розділене також у зв'язку з використання продукції автотрофних організмів гетеротрофами може відбуватися з істотною затримкою. Наприклад, у лісовій екосистемі фотосинтез превалює у листовому пологу. Лише частина продуктів фотосинтезу, часто дуже невелика, негайно і безпосередньо використовується рослиною та гетеротрофами - фітофагами та паразитами, що харчуються листям та молодою деревиною. Більшість синтезованої речовини (у формі листя, деревини та запасних поживних речовин у насінні і коренях) зрештою потрапляє в підстилку і грунт, що утворюють разом чітко визначену гетеротрофну систему. ]

На думку Греля (Grell, 1968), джгутиконосці можуть не тільки перейти від фотосинтезу до органічної їжі (міксотрофи), але й мають здатність переходити від згаданих вище способів харчування до гетеротрофного (амфітрофи). Автор вважає, що найпростіші здебільшого гетеротрофи. У багатьох випадках міксо-, амфі-або гетеротрофні найпростіші можуть бути вирощені аксенічно, тобто без супутніх організмів на поживних середовищах І перейти, наприклад, від харчування бактеріями до харчування синтетичним поживним розчином. ]

Живі істоти, не здатні будувати своє тіло на основі використання неорганічних речовин, що вимагають надходження органічної речовини ззовні, у складі їжі, належать до групи гетеротрофних організмів, що живуть за рахунок продуктів, синтезованих фото-або хемосинтетиками. Їжа, що видобувається тим чи іншим способом із зовнішнього середовища, використовується гетеротрофами на побудову власного тіла і як джерело енергії для різних форм життєдіяльності. ]

У кількох роботах було показано, що структура харчового ланцюга може впливати на її еластичність (швидкість повернення до рівноважного стану) в умовах коливань припливу енергії та біогенних елементів. О'Ніл (O'Neill, 1976) розглядав співтовариство як трикомпонентну систему, що складається з активної рослинної тканини (Р), гетеротрофних організмів (Я) та неактивної мертвої органічної речовини (D (рис. 21.10). Швидкість зміни біомаси кожного з цих блоків залежить від перенесення енергії між ними. Так, у Р вона поповнюється від одного джерела (чиста) первинна продукція) і втрачається двома шляхами (споживання гетеротрофами та перехід до D у вигляді підстилки).Зміни Н визначаються двома способами як надходження (поглинання біомаси живих рослин та мертвої органічної речовини), так і втрат (дефекація та витрати на дихання). Нарешті, біомаса блоку D також двома шляхами поповнюється (рослинний спад і дефекація) і витрачається (споживання гетеротрофами та фізичний винос за межі системи). Підставляючи в розрахунки реальні дані по шести спільнотах, що характеризують тундру, тропічний ліс, листопадний ліс помірного пояса, солоний марш, прісноводний струмок і ставок, О'Ніл вивчав на моделях цих співтовариств стандартні порушення (скорочення вихідної біомаси на корені активної рослинної тканини. %). Він стежив за швидкостями відновлення систем до рівноважного стану, зіставляючи їх із припливом енергії на одиницю біомаси живої тканини (рис. 21.11). ]

Хижацтво та паразитизм: відносини хижак — жертва та паразит — господар є результатом прямих харчових зв'язків, які для одного з партнерів мають негативні наслідки, а для іншого — позитивні. Усі варіанти харчових екологічних зв'язків можна зарахувати до цих типів взаємодії, зокрема і корову, поедающую траву. Будь-який гетеротрофний організм у співтоваристві існує з допомогою поїдання іншого гетеротрофа чи автотрофа.[ . ]

Планктонні водорості виділяють у воду суттєву частину органічної речовини, яку вони синтезують. Через цей витік речовини з клітин рослин, що доповнюється екскрецією тварин і впливом ферментів бактерій, що живуть на поверхні частинок мертвої органічної речовини, вода в морях і озерах, як правило, містить значно більше органічної речовини в розчині, ніж її укладено в живих організмах і у їхніх останках.Багато водних рослин і тварин можуть поглинати частину таких розчинених речовин і використовувати їх як їжу на додаток до фотосинтезу або до поїдання (у тварин). Споживання їжі, а також вітамінів безпосередньо з води – акт особливо важливий для багатьох одноклітинних організмів. Такі протисти активно втрачають органічні речовини у воду, так і активно поглинають органічні речовини з води, при цьому виділяються і поглинаються головним чином різні сполуки. Навіть серед форм, що мають хлоропласти, багато хто залежить від наявності розчинених у воді органічних речовин; вони живуть на комбінованому автотрофно-гетеротрофному харчуванні, причому в рамках цієї комбінації види відрізняються один від одного за часткою гетеротрофії та ідентичності органічних сполук, що отримуються з води. Таким чином, існує активна циркуляція органічної речовини в планктоні поза класичними харчовими ланцюгами. Це так само правильно, як і те, що на динаміку популяцій планктону впливає органічна речовина, розчинена у воді, причому по-різному на зростання різних видів. ]

Горизонтальна структура біоценозів виражена їх мозаїчністю та реалізується у вигляді нерівномірного розподілу популяцій окремих видів за площею. Це визначається, з одного боку, особливостями біотопів - неоднаковість ґрунтово-ґрунтових умов, мікроклімату і т.д. п., - а з іншого - взаємини окремих видів як усередині їх популяцій, так і між собою. На цій основі формуються різного роду угруповання, в яких видові популяції пов'язані між собою тіснішими функціональними відносинами, ніж з рештою біоценозу.У наземних біоценозах найбільш функціонально значущі консорції1 - угруповання вцдов-автотрофів і гетеротрофів, що виникають на основі тісних просторових і трофічних зв'язків. Характерною для таких угруповань є та обставина, що вони зазвичай формуються на основі особин одного виду, що має середотворчу дію. Основою консорції може бути, наприклад, сосна з усіма пов'язаними з нею видами мікроорганізмів, мікоризних грибів, лишайників, комах, птахів і т. д. Детермінантом консорції може виявитися і гетеротрофний організм що використовують одного господаря). По біологічної участі у консорціях розрізняються детермінанти і власне консорти, пов'язані з конкретною особиною виду-детермінанту; виділяються також «суперконсорти», пов'язані з населенням детермінанту. Консорції пов'язані між собою у биоценогической системі через популяції видів, які є власне консортами, але які у різні форми відносин із окремими внутрибиоценотическими угрупованнями.[ . ]

Які рослини та чому харчуються гетеротрофно?

Є рослини, які самі не можуть синтезувати органічні речовини, тому використовують для харчування готові органічні сполуки. Такі рослини називають гетеротрофними.

Серед рослин є гетеротрофи-паразити та комахоїдні рослини. Такі рослини-гетеротрофи, як зараза і повіліка повністю або майже повністю позбавлені хлорофілу. Вони харчуються, проростаючи в тіло рослини-господаря.!

До комахоїдних відносяться такі рослини, як росянка, жирянка, венерина мухоловка, непентес та інші.

Але і в житті рослин-автотрофів (здатних до самостійного синтезу органічних речовин з неорганічних) бувають такі періоди, коли вони харчуються тільки за рахунок запасених органічних речовин, тобто гетеротрофно: проростання насіння, бульб, зростання пагонів з кореневищ, розвиток нирок та квіток у листопадних деревних рослин.

Коріння, нирки, квітки, плоди, насіння рослин, що формуються, гетеротрофні повністю або частково.

Всі тканини та органи рослини гетеротрофно харчуються в темряві (на цьому засновано вирощування рослинних клітин та тканин без світла на органо-мінеральному середовищі).