Гетеротрофы: что это за тип питания и основные группы гетеротрофных организмов

Гетеротрофы - это организмы, которые не могут усваивать углерод из неорганических соединений с помощью фотосинтеза или хемосинтеза. В отличие от автотрофов, синтезирующих органические вещества из CO₂, гетеротрофы используют в пищу готовые органические соединения, произведенные другими организмами - растениями, водорослями или хемотрофными бактериями.

Особенности питания и обмена веществ у гетеротрофов

Гетеротрофы - это организмы, которые не могут синтезировать органические вещества из неорганических, как это делают автотрофы. Для получения энергии и пластических веществ гетеротрофам необходимы готовые органические соединения, произведенные другими организмами. Гетеротрофы в процессе питания и обмена веществ расщепляют сложные органические полимеры с помощью ферментов до мономеров, которые затем усваивают.

Основными источниками органических веществ для гетеротрофов служат углеводы, жиры, белки. Эти соединения поступают в организм гетеротрофов с пищей. В процессе пищеварения под действием ферментов они расщепляются до мономеров - простых сахаров, аминокислот, жирных кислот, которые затем всасываются и используются для биосинтеза собственных органических веществ организма.

Таким образом, особенность обмена веществ гетеротрофов заключается в неспособности синтезировать органику из неорганики и потребности в готовых органических соединениях, получаемых извне с пищей.

Основные группы гетеротрофных организмов

К гетеротрофам относятся представители разных царств живой природы. Основными группами гетеротрофных организмов являются:

• Животные. Животные полностью относятся к гетеротрофам, поскольку не способны к фотосинтезу и используют в пищу готовые органические вещества. Животные в зависимости от типа питания делятся на растительноядных (фитофаги), плотоядных (зоофаги), всеядных (омнифаги), питающихся мертвыми органическими остатками (сапрофаги, некрофаги, копрофаги).
• Грибы. Большинство грибов являются гетеротрофами, питающимися готовым органическим веществом. Сюда относятся сапротрофные грибы, разрушающие мертвое органическое вещество, паразитические грибы, питающиеся живыми тканями хозяина, и микоризные грибы, живущие в симбиозе с корнями растений.
• Бактерии. Многие виды бактерий также относятся к гетеротрофам, поскольку используют в качестве источника углерода и энергии органические соединения. К таким бактериям относятся молочнокислые бактерии, уксуснокислые бактерии, гнилостные бактерии.
• Растения-паразиты. Некоторые виды растений также являются гетеротрофами. Это растения-паразиты, не осуществляющие фотосинтез, такие как повилика, заразиха, раффлезия. Они питаются готовыми органическими веществами, получая их от корней растений-хозяев.

Таким образом, основные группы гетеротрофных организмов - это животные, грибы, многие бактерии и некоторые виды растений-паразитов. Все они объединены неспособностью к автотрофному питанию и потребностью в готовых органических веществах.

Роль гетеротрофов в круговороте веществ и энергии

Гетеротрофные организмы играют важную роль в круговороте веществ и потоке энергии на Земле. Они выполняют следующие функции:

• Потребляют и трансформируют органическое вещество, произведенное автотрофами. Автотрофные организмы, такие как растения и некоторые бактерии, производят органические вещества из неорганических с использованием энергии света или окисления неорганических соединений. Это первичная продукция, которая служит пищей для гетеротрофов.
• Возвращают в окружающую среду минеральные соединения. Гетеротрофы потребляют и трансформируют органическое вещество автотрофов. Растительноядные животные поедают растения, сапротрофные грибы и бактерии разлагают отмершие остатки растений и животных. При этом часть органики расходуется гетеротрофами на дыхание, т.е. окисляется с выделением энергии. Другая часть идет на построение собственной биомассы организмов.
• Служат источником энергии для других организмов. В процессе жизнедеятельности гетеротрофы минерализуют органические вещества, превращая их в простые неорганические соединения - углекислый газ, воду, аммиак, сероводород и др. Эти вещества затем становятся доступны для повторного использования автотрофами.

Кроме того, тела отмерших гетеротрофов также подвергаются разложению сапротрофными организмами с высвобождением минеральных веществ. Таким образом происходит замыкание круговорота.

Гетеротрофы также передают энергию по пищевым цепям от продуцентов к консументам разных порядков. Часть энергии рассеивается в виде тепла, что обеспечивает постоянный расход энергии экосистемы.

Без гетеротрофов невозможно было бы разложение и минерализация огромного количества органического вещества, производимого автотрофами. Поэтому роль гетеротрофов в круговороте веществ является фундаментальной и незаменимой.

Таким образом, потребляя, трансформируя и минерализуя органическое вещество, а также передавая энергию по пищевым цепям, гетеротрофы поддерживают устойчивое функционирование биосферы.

Граница между автотрофами и гетеротрофами

Граница между автотрофными и гетеротрофными организмами достаточно условна. В природе существует много переходных форм между этими типами питания:

• Так, зеленые растения, являясь типичными автотрофами, способными к фотосинтезу, могут поглощать часть органических веществ из почвы через корневую систему. Это явление называется микотрофией.
• Некоторые растения, например росянки и пузырчатки, обладая хлорофиллом, дополнительно питаются насекомыми и другими беспозвоночными. Они комбинируют автотрофное питание с гетеротрофным.
• Многие цианобактерии и другие автотрофные микроорганизмы также могут переключаться на гетеротрофный тип питания в темноте или при недостатке неорганических субстратов для автотрофного синтеза.

С другой стороны, типичные гетеротрофы, такие как грибы и некоторые бактерии, обладают ограниченной способностью к фиксации СО₂ из атмосферы. Этот процесс называется анаплеротическим путем фиксации СО₂. Он обеспечивает до 10% всего органического углерода клетки.

Кроме того, в животных тканях также происходит небольшая фиксация СО2, встраивание его в органические молекулы. Это явление получило название гетеротрофной фиксации СО₂.

Таким образом, разделение организмов на автотрофов и гетеротрофов в большей степени условность. В природе существует множество переходных форм смешанного типа питания, а также возможность частичного переключения метаболизма в зависимости от условий среды.

Поэтому некоторые ученые предлагают классифицировать организмы скорее по источнику энергии, чем по типу углеродного питания. С этой точки зрения выделяют: фотоавтотрофов, хемоавтотрофов и хемогетеротрофов.