Гетеротрофный организм¶
Гетеротрофный организм — организм, получающий готовые органические вещества из внешней среды, в отличие от автотрофов, синтезирующих органику из неорганических соединений. Гетеротрофы составляют основную массу биомассы биосферы и выполняют роль консументов и редуцентов в экосистемах. К ним относятся большинство животных, грибов, многие бактерии, а также растения-паразиты и редкие сапрофиты среди зелёных растений.
¶Происхождение термина
Термин «гетеротроф» происходит от греческих слов heteros («другой, иной») и trophe («питание»). Понятие было введено в научный оборот в 1890-х годах немецким ботаником и микробиологом Паулем Крукером (Paul Krüger), который предложил классификацию микроорганизмов по типу питания. Крукер разделил бактерии на автотрофов, использующих неорганические источники углерода, и гетеротрофов, нуждающихся в готовых органических соединениях. Позднее, в 1920-х годах, русский микробиолог Сергей Виноградский развил эту классификацию, предложив понятия хемоавтотрофов и хемогетеротрофов и описав жизненные стратегии микроорганизмов.
¶Типы гетеротрофного питания
По способу получения органических веществ гетеротрофы подразделяются на несколько групп:
| Тип | Источник органики | Примеры |
|---|---|---|
| Гетеротрофы-консументы | Поглощение готовых органических веществ живых организмов | Животные, растения-паразиты |
| Сапрофиты (сапротрофы) | Разложение мёртвой органики | Грибы, многие бактерии, землеройные животные |
| Паразиты | Использование живого хозяина | Плоские черви, вирусы, растения-паразиты (омела, ваточник) |
| Симбионты | Совместное питание с другим организмом | Лишайники (гриб + водоросль), корневые клубеньковые бактерии |
По типу дыхания различают аэробных гетеротрофов, использующих кислород, и анаэробных, обходящихся без него (например, молочнокислые бактерии, дрожжи при спиртовом брожении).
¶Метаболизм гетеротрофов
Гетеротрофы усваивают органические вещества путём гетеротрофного дыхания или брожения. В отличие от автотрофов, они не могут фиксировать углекислый газ и строить органику из неорганических предшественников. Основной путь — окисление сложных органических молекул (белков, жиров, углеводов) до углекислого газа и воды с выделением энергии в виде АТФ.
У гетеротрофов, как правило, отсутствуют пластиды и ферменты фиксации углерода (RuBisCO). Исключение составляют некоторые бактерии, способные к анаэробной фиксации CO₂, и растения-паразиты, утратившие хлорофилл.
¶Роль в экосистемах
Гетеротрофы занимают в пищевых цепях позиции консументов (потребителей) и редуцентов (разрушителей). Первичные консументы (травоядные) поедают автотрофов, вторичные — первичных консументов. Редуценты (грибы, бактерии, детритофаги) разлагают мёртвую органику, возвращая минеральные элементы в почву и замыкая круговорот веществ.
Общая биомасса гетеротрофов на Земле значительно уступает биомассе автотрофов (прежде всего фитопланктона и наземной растительности), однако их роль в круговороте веществ определяющая: без разрушителей органика накапливалась бы бесконечно, а биогенные элементы выходили бы из обращения.
¶Гетеротрофы среди растений
Большинство растений — автотрофы, однако известны исключения. Полностью гетеротрофные растения утратили хлорофилл и не способны к фотосинтезу: примеры — орхидеи-микогетеротрофы (например, гнездовка, Neottia nidus-avis), погружённые водные растения рода раффлезия. Частично гетеротрофные растения — эпифиты, живущие на других растениях и получающие часть питательных веществ от хозяина, а также растения-паразиты (омела, ваточник, повилика).
¶Гетеротрофные бактерии
Среди прокариотов гетеротрофы составляют большинство. К ним относятся:
- Сапрофитные бактерии — разлагают остатки растений и животных (бациллы, псевдомонады).
- Паразитические бактерии — вызывают заболевания растений, животных и человека (возбудители туберкулёза, чумы, холеры).
- Симбиотические бактерии — азотфиксирующие клубеньковые бактерии, молочнокислые бактерии кишечника.
Многие гетеротрофные бактерии имеют промышленное значение: используются в производстве кисломолочных продуктов, антибиотиков, ферментов, а также в биоремедиации — очистке загрязнённых почв и вод.
¶Гетеротрофы и человек
Человек — гетеротрофный организм: пищеварительная система расщепляет сложные органические молекулы пищи до простых соединений, которые всасываются в кишечнике и используются для построения собственных тканей и получения энергии. Невозможность синтезировать ряд незаменимых аминокислот и витаминов определяет необходимость поступления их с пищей.
¶Значение для биологии
Концепция автотрофии и гетеротрофии лежит в основе современной классификации живых организмов и понимания энергетических потоков в биосфере. Понятие гетеротрофии применяется в микробиологии, экологии, физиологии, агрономии и медицине. Учение о типах питания разработано в трудах С. Н. Виноградского, В. И. Вернадского и их последователей.
¶Источники
- Виноградский С. Н. «Автотрофия микроорганизмов» (1946)
- Вернадский В. И. «Биосфера» (1926)
- Крукер П. «О классификации бактерий» (1894)
- Биологический энциклопедический словарь (1986)
- Микробиология: учебник под редакцией А. С. Сонина