Автотрофы, консументы, редуценты - Экологический фактор

Живое население экосистемы называется биотой, которая различается в разных экосистемах. Эколога интересует в первую очередь не систематический состав биоты, а та роль, которую играют организмы разных видов в функционировании экосистемы.

Организмы, которые способны синтезировать органические вещества, необходимые для жизнедеятельности, из неорганических соединений, принято называть автотрофами.

Автотрофные организмы образуют так называемую первичную продукцию - биомассу органического вещества, которая в дальнейшем утилизируется другими организмами. К автотрофам относятся некоторые бактерии и все без исключения виды зеленых растений [6].

Автотрофные организмы способны усваивать углекислый газ из воздуха и превращать его в сложные органические соединения. Таким образом автотрофы строят свое "тело" из неорганических соединений. Каскад биохимических реакций, конечным продуктом которых являются белки и другие органические вещества, необходимые для жизнедеятельности, требует значительных затрат энергии. По способу получения энергии автотрофы подразделяются на фотоавтотрофы и хемоавтотрофы.

Фотоавтотрофные бактерии используют энергию солнечных лучей при синтезе органических веществ из двуокиси углерода по типу фотосинтеза у растений. Важным компонентом цитоплазмы таких микробов являются пигменты: бактериопурпурин, бактериохлорин и др. Основная функция пигментов - поглощение и аккумуляция энергии солнечного света. Наиболее типичными представителями группы фотоавтотрофов являются цианобактерии, пурпурные и зеленые серные бактерии.

Явление хемосинтеза у бактерий было открыто в 1888 г. выдающимся русским микробиологом С. Н. Виноградским, показавшим, что в клетках нитрофицирующих бактерий одновременно могут протекать процессы окисления аммиака в азотную кислоту и двуокиси углерода в различные органические соединения. Такие микроорганизмы стали называть хемоавтотрофами, т. е. получающими энергию в результате химических реакций. Хемоавтотрофы способны существовать только в присутствии неорганических соединений, при этом определенные виды бактерий способны окислять определенные минеральные вещества. Единственным источником углерода для хемоавтотрофов служит углекислый газ. К группе хемоавтотрофов относятся бесцветные серные бактерии, нитрифицирующие бактерии, железобактерии и др. Все автотрофные микроорганизмы являются свободноживущими формами и не патогенны для животных и человека.

У зеленых растений в основе автотрофного типа питания лежит процесс фотосинтеза. Фотосинтез характерен как для высших растений, так и для водорослей, и, как уже упоминалось, фотосинтезирующих бактерий. Но наибольшего совершенства фотосинтез достиг все-таки у зеленых растений.

Под фотосинтезом понимают процесс образования необходимых для жизнедеятельности как самих фотосинтезирующих организмов, так и всех других организмов, сложных органических соединений из простых веществ за счет энергии света, поглощаемой хлорофиллом или другими фотосинтетическими пигментами [11].

Значение фотосинтеза очень огромно. В результате фотосинтеза растительность Земли ежедневно образует более 100 млрд. т. органических веществ (около половины приходится на долю растений морей и океанов), усваивая при этом около 200 млрд. т. углекислого газа, и выделяет во внешнюю среду около 145 млрд. т. свободного кислорода.

Консументы - организмы, потребляющие готовые органические вещества, создаваемые продуцентами, но в ходе потребления, не доводящие разложение органических веществ до простых минеральных составляющих.

Живые существа, не способные строить свое тело на базе использования неорганических веществ, требующие поступления органического вещества извне, в составе пищи, относятся к группе гетеротрофных организмов, живущих за счет продуктов, синтезированных фото или хемосинтетиками. Пища, извлекаемая тем или иным способом из внешней среды, используется гетеротрофами на построение собственного тела и как источник энергии для различных форм жизнедеятельности. Таким образом, гетеротрофы используют энергию, запасенную автотрофами в виде химических связей синтезированных ими органических веществ. В потоке веществ по ходу круговорота они занимают уровень потребителей, облигатно связанных с автотрофными организмами (консументы I порядка) или с другими гетеротрофами, которыми они питаются (консументы II порядка).

К консументам относится огромное количество живых организмов из разных таксонов. Их нет лишь среди цианобактерии и водорослей. Из высших растений к консументам относятся бесхлорофилльные формы, паразитирующие на других растениях; частично положение консументов занимают и растения со смешанным питанием. Все животные - консументы, и их роль в поддержании устойчивого биогенного круговорота очень велика.

Редуценты, к этой экологической категории относятся организмы гетеротрофы, которые, используя в качестве пищи мертвое органическое вещество, в процессе метаболизма разлагают его до неорганических составляющих.

Полный цикл редукции органического вещества более сложен и вовлекает большее число участников. Он состоит из ряда последовательных звеньев, в череде которых разные организмы - разрушители поэтапно превращают органические вещества сначала в более простые формы и только после этого в неорганические составляющие действием бактерий и грибов [9].

Или в более полном виде: автотрофы консументы редуценты.

Таблица 1 - Представители разных трофических групп некоторых экосистем

Трофическая группа

Экосистема

Лес

Озеро

Сельскохозяйственное предприятие

Продуценты

Ель, сосна, береза

Водоросли, рдест, кувшинка, ряска

Пшеница, рожь, картофель, осот, марь белая

Консументы - фитофаги

Лось, заяц, белка

Дафнии,

Толстолобик,

Ондатра

Человек, корова, овца, мышь, полевка, долгоносик, тля

Консументы - зоофаги

Волк, лиса, хорек

Рачки-циклопы, окунь, язь, щука, сом, чайка

Человек, скворец, божья коровка

Консументы - детритофаги

Жук-мертвоед, кивсяк, дождевой червь

Перловица, мотыль, дафнии

Личинки жуков и мух, дождевой червь

Редуценты

Грибы и бактерии

Бактерии

Бактерии и грибы

В наземной среде основная часть процесса деструкции органических веществ идет в почве - еще один пример целостности биосферных процессов и функциональной связи разных сфер обитания жизни. Первичные стадии разложения проходят с участием животных, которые измельчают ткани пищевых объектов, в процессе пищеварения разлагают сложные молекулы белков, углеводов и других веществ на более простые, легко доступные для окончательной деструкции с помощью бактерий и грибов. Биомасса наиболее активных животных - участников разложения органики достигает больших величин.

Частично минерализация органических веществ идет у всех живых организмов. Так, в процессе дыхания выделяется СО2, из организма выводятся вода, минеральные соли, аммиак и т. д. Истинными редуцентами, завершающими цикл разрушения органических веществ, следует поэтому считать лишь такие организмы, которые выделяют во внешнюю среду только неорганические вещества, готовые к вовлечению в новый цикл.

В экосистеме пищевые и энергетические связи между категориями всегда однозначны и идут в направлении: автотрофы гетеротрофы.

Организмы, участвующие в различных процессах круговорота, частично разделены в пространстве. Автотрофные процессы наиболее активно протекают в верхнем ярусе ("зеленом поясе"), где доступен солнечный свет. Гетеротрофные процессы наиболее интенсивно протекают в нижнем ярусе ("коричневом поясе"), где в почвах и осадках накапливаются органические вещества. Основные функции компонентов экосистемы отчасти разделены и во времени, так как возможен значительный разрыв во времени между продуцированнием органического вещества автотрофными организмами и его потребление гетеротрофами. В целом же три живых компонента экосистем (продуценты, консументы и редуценты) можно рассматривать как три функциональных царства природы, так как их разделение основано на типе питания и используемом источнике энергии [13].

Похожие статьи




Автотрофы, консументы, редуценты - Экологический фактор

Предыдущая | Следующая