Типы питания организмов. Минеральное питание.

Общая характеристика процесса питания. Живым организмам для жизнедеятельности необходима энергия. При этом совершается разнообразная работа, например синтез веществ, нужных для роста и восстановления клеток и тканей; активный транспорт веществ в клетку и из клетки; электрическая передача нервных импульсов; механическое сокращение мышц (движение); поддержание постоянной температуры тела (у птиц и млекопитающих) и др. Процесс приобретения организмами энергии и вещества называется питанием. Одно из наиболее важных различий между животными, растениями, бактериями состоит в типе питания. Типы питания различаются по источнику используемого организмами углерода.

Автотрофное питание. Организмы, синтезирующие органические вещества из простых неорганических соединений, называют автотрофами (от греч. autos – сам, trophe – пища, питание). К автотрофам относят растения и некоторые бактерии. Автотрофные организмы подразделяют на фотосинтетиков (от греч. photos – свет, synthesis – соединение) и хемосинтетиков («хемо» – первая составная часть слова, соответствующая по значению слову «химический»). Фотосиитетики (растения, зеленые протисты и фотосинтезирующие бактерии) синтезируют органические вещества при участии углекислого газа и воды с использованием энергии света. Хемосинтетики (бактерии, участвующие в круговороте азота, серобактерии, железобактерии) синтезируют органические вещества из минеральных соединений, в качестве источника получения органического вещества они соответственно используют аммиак, сероводород, оксид железа (II), а энергию получают вследствие химических реакций. Бактерии играют важную роль в природе – участвуют в круговороте азота, таким образом поддерживая плодородие почвы, а также в круговороте серы и т. д. Гетеротрофное питание. Все животные, грибы, многие бактерии используют для своего питания готовые органические вещества. Эти организмы по способу питания принадлежат к гетеротрофам.

Гетеротрофы(от греч. heteros – другой) используют для питания углерод, входящий в состав сложных органических веществ. Эти вещества дают гетеротрофам энергию, необходимую для их жизнедеятельности. Они также служат источником атомов и молекул, идущих на обновление клеточных структур и новообразование цитоплазмы в процессе роста и размножения клеток. Вместе с пищей гетеротрофы получают витамины, которые не синтезируются в их организме, но абсолютно необходимы для многих процессов, происходящих в клетках. В конечном итоге выживание гетеротрофов зависит от активности синтеза органических веществ автотрофами.Способы добывания и поглощения пищи у гетеротрофных организмов разнообразны, но путь превращения питательных веществ в усвояемую форму у большинства из них очень сходен. Превращение питательных веществ осуществляется в два этапа. Первый этап: расщепление крупных и сложных молекул на более простые молекулы – переваривание. Второй этап: всасывание растворимых молекул и транспортировка их к собственным тканям организма.

Минеральное питание растений. Автотрофное питание включает не только синтез углеводов из углекислого газа и воды, но и полное удовлетворение всех потребностей организма в других органических веществах: белках, жирах, углеводах, нуклеиновых кислотах. В состав белков, нуклеиновых кислот входят атомы азота, серы, фосфора и др. Именно поэтому растения нуждаются в минеральных веществах: нитратах, фосфатах, сульфатах и т. д. Поглощение растворов минеральных солей связано с всасыванием воды корнями растений через корневые волоски.

Дыхание организмов. Газообмен.

Поддержание обмена веществ. Подавляющее большинство живых организмов для дыхания нуждаются в постоянном поступлении кислорода. Кислород усваивается организмом либо из атмосферного воздуха, либо из воды, в которой он растворен. Дыхание – это процесс, посредством которого живые организмы высвобождают энергию из питательных веществ. Когда дыхание протекает в клетках, его называют клеточным (тканевым) или внутренним дыханием. (Процесс клеточного дыхания был рассмотрен в § 13.) Если для этого процесса требуется кислород, то дыхание называют аэробным. Если же реакции происходят в отсутствие кислорода, то дыхание анаэробное. Анаэробными организмами являются некоторые бактерии, получающие энергию в процессе бескислородного расщепления углеводов или аминокислот. Анаэробами являются, например, такие бактерии, как палочки ботулизма и гангрены. Клеточное (внутреннее) дыхание не следует путать с двумя процессами: поглощением кислорода из окружающей среды и выделением углекислого газа в среду. В совокупности эти два процесса составляют газообмен, или внешнее дыхание.

Газообмен. Внешнее дыхание, или газообмен, представляет собой совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода для использования его в биологическом окислении органических веществ и удаление из организма углекислого газа, образовавшегося в процессе окисления. Каким бы ни был процесс дыхания – аэробным или анаэробным, между организмом и средой непрерывно должен происходить обмен газами. Аэробным организмам для окисления питательных веществ и получения энергии нужен поступающий из окружающей среды кислород, а в окружающую среду аэробы и большинство анаэробов выделяют конечный продукт дыхания – углекислый газ.

Газообмен у растений. Интенсивность обмена веществ у растений меньше, чем у животных. Процесс газообмена у растений, с одной стороны, обеспечивает дыхание (т. е. поступление кислорода и выделение углекислого газа), а с другой – снабжает углекислым газом и выводит кислород при фотосинтезе. У некоторых низших растений (у водорослей) газообмен осуществляется путем диффузии газов через всю поверхность, а у крупных цветковых растений кислород в основном поступает через устьица листьев (и зеленых стеблей у травянистых растений). Внутри растения кислород поступает в воздухоносные межклетники, а затем достигает клеток и растворяется во влаге, покрывающей клеточные стенки. Отсюда кислород диффундирует уже внутрь клеток. Углекислый газ движется по растению тем же путем, но в обратном направлении. Таким образом, все растения, животные и бактерии (за исключением организмов-анаэробов) поглощают кислород из внешней среды и в нее же выделяют углекислый газ, хотя пути газообмена у разных организмов различны.