Procesul heterotrofic care are loc în BGC în întreaga biogeosferă echilibrează aproximativ acumularea autotrofă de materie. În timpul respirației, care este un proces de oxidare biologică, se eliberează energie. Pe baza respirației, există lanțuri trofice ale saprofagelor.
Există trei forme de respirație:
respirație aerobă - oxidant (acceptor) - oxigen;
Respirația anaerobă are două tipuri:
Când o substanță anorganică servește ca agent oxidant
Când acceptorul este o materie organică.
Bacteriile, drojdia, mucegaiurile și unele protozoare își desfășoară metabolismul cu ajutorul respirației anaerobe. Uneori, fermentația anaerobă este o componentă critică a unui ecosistem. De exemplu, datorită activității bacteriilor reducătoare de sulfat, există un echilibru stabil în Marea Neagră, care are doar 2000 de ani. Din punct de vedere biologic, această mare este foarte productivă - volumul anual de producție este de 1x10 14 g în greutate uscată, ceea ce corespunde unei productivități de aproximativ 100 g de carbon la 1 m 2 de suprafață pe an. Și întrucât amestecul apelor din Marea Neagră este foarte slab din cauza intensității slabe a curenților, există doar suficient oxigen pentru procesele biologice din apele de suprafață. În adâncuri nu este suficient și existența populațiilor biologice este imposibilă. Sub 50 m adâncime, concentrația de oxigen începe să scadă catastrofal și ajunge la un marcaj deja la adâncimea de 175 m. Aici începe activitatea bacteriilor sulfato-reducătoare, care descompun materia organică venită de sus, eliberând hidrogen sulfurat și dioxid de carbon. Datorită acestui fapt, apele Mării Negre la o adâncime de 200 m și mai jos sunt saturate cu hidrogen sulfurat.
În biogeocenozele de mlaștină, un rol important joacă activitatea bacteriilor metanice, care, prin reducerea carbonului organic sau a carbonului conținut în carbonați, distrug compușii organici cu formarea metanului. Metanul sau gazul de mlaștină se ridică la suprafață și se oxidează, uneori aprinzându-se, formând în aerul nopții nori luminoși ciudați de figuri bizare. Aceste bacterii există și în stomacul rumegătoarelor, unde descompun materia vegetală.
Procesele de descompunere anaerobă sunt mai lente decât cele aerobe. Cu toate acestea, în natură au o importanță deosebită, deoarece trec în locuri greu accesibile și sunt furnizori suplimentari de materie și energie, făcându-le disponibile anaerobilor. Astfel, ca urmare a activității bacteriilor reducătoare de sulfat, hidrogenul sulfurat și dioxidul de carbon intră în apele de suprafață, unde sunt folosite de fitoplancton.
Descompunerea biologică are loc întotdeauna în timpul hrănirii, treptat, deoarece niciunul dintre saprotrofe nu poate finaliza descompunerea. Există trei etape de descompunere biologică:
1. Măcinarea detritusului prin acțiune fizică sau biologică;
2. Formarea humusului și eliberarea materiei organice solubile
3. Mineralizarea lentă a humusului.
Acest lucru confirmă strategia generală a naturii de a mânca plăcinta, astfel încât să rămână întotdeauna întreagă.
Etapa 1 de descompunere - măcinarea detritusului - are loc ca urmare a hrănirii fitofagelor. Aceasta include vertebrate și organisme nevertebrate erbivore.
A. Erbivorele, consumatoare de vegetatie, o transforma in grasimi, proteine si zaharuri de origine animala. Aceste substanțe se descompun foarte repede dacă animalele înseși se transformă în cadavre. Așadar, Odum a efectuat un experiment prin plasarea cadavrelor de crabi în pungi de plastic și, pentru control, iarba de mlaștină. În 10 luni, crabii s-au descompus complet, iar iarba doar 60%.
B. Partea din hrana nedigerată de ierbivore, care trece prin tractul digestiv, este aruncată sub formă de excremente. Această parte a materiei organice detritice devine proprietatea verigilor din lanțul trofic al coprofagilor. Dintre artropodele coprofage, se face o distincție între ectocoprofage, care se dezvoltă chiar în grămada de bălegar, și animalele telecoprofage, care se dezvoltă în afara haldului de bălegar. Aceștia sunt de obicei gândaci care fac bile de bălegar, le rostogolesc pe o distanță considerabilă și le îngroapă în sol. În mod sistematic, aparțin familiei Geotrupiidae și Scarabaeidae. Își clocesc larvele în aceste bile de bălegar îngropate. Îngroparea gunoiului de grajd are un efect benefic asupra naturii - crește fertilitatea solului și crește creșterea plantelor de pășune. În plus, sunt suprimate populațiile de muște infecțioase, care sunt lipsite de locuri favorabile pentru depunerea ouălor și descompune helminții la bovine.
ÎN. Insectele sunt coprofe, consumă gunoi de grajd și îl trec prin intestine, crescând gradul de fragmentare a acestuia. Excrementele coprofagelor sunt ușor procesate de flora bacteriană, iar pe ele se dezvoltă bine diverse ciuperci. Mediul de excrement al nevertebratelor de bălegar are activitate mare de fosfatază. Prin urmare, există expresia „factorul fecal al coprofagelor”, care este de o importanță nu mică în dezvoltarea microflorei solului.
Multe nevertebrate din sol sunt importante în reducerea materialului. În fauna solului se remarcă două grupe de nevertebrate: artropode și anelide.
Artropodele din sol sunt împărțite în macroartropode și microartropode. Macroartropode - mai mari de 2 mm - păduchi, gândaci, centipede, diptere - în principal detritivore și prădătorii lor. Microartropodele - în principal acarienii și codalii - sunt și ele detritivore. Mulți detritivori nu pot digera singuri celuloza. În acest caz, ei recurg la ajutorul microflorei. Astfel, larvele gândacilor scarab reproduc bacterii în intestinele lor. Bacteriile se hrănesc cu gunoi de grajd și se înmulțesc, ceea ce se hrănește larvele. Pe de altă parte, în bila de gunoi de grajd se dezvoltă bacterii amonifiante, cu care și larvele se hrănesc. Multe detritivore eliberează proteine și substanțe de creștere în detritus cu excrementele lor, care stimulează creșterea microorganismelor. La rândul lor, prin distrugerea bacteriilor, ele stimulează creșterea accelerată a populației bacteriene.
Anelidele sunt un filum care conține 8.000 de specii, dintre care două familii sunt deosebit de importante în viața solului: Lumbricidae și Enchytraeidae.
Lumbricidae, sau adevăratele râme, ajung la un număr de până la 500 de indivizi. pe m2. Charles Darwin a fost primul care a acordat o mare importanță rolului râmelor în procesele de formare a solului. El a prezentat o cantitate imensă de material despre amploarea activității viermilor, despre faptul că aceștia trec prin intestine întregul sol al unei pajiști în câțiva ani. Nu a exagerat deloc importanța viermilor, ci chiar i-a subestimat, pentru că... el pe baza numărului de viermi la 1 hectar de luncă fiind de 60-133 mii de indivizi, în timp ce poate ajunge până la 2 milioane la hectar, și maximum 20 de milioane.Se estimează că în medie pe an toți viermii din lume aruncă la suprafață cât mai mult pământ decât poate acoperi întregul pământ cu un strat de trei mm.
Enchitreidele cu dimensiuni cuprinse între 2 și 45 mm se reproduc în sol în cantități uriașe - până la 150 mii pe 1 mp.
Rolul și semnificația bacteriilor saprotrofe în natură
Nișe ecologice
Bacteriile saprofite sunt una dintre cele mai numeroase grupuri de microorganisme. Dacă vorbim despre locul saprotrofelor în sistemele ecologice, ei înlocuiesc întotdeauna heterotrofei. Heterotrofele sunt organisme care nu pot produce compuși organici în sine, ci sunt angajate doar în procesarea materialului existent.
Grupul de saprotrofe include reprezentanți ai multor familii și genuri de bacterii:
- Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas);
- Escherichia coli (Proteus, Escherichia);
- Morganella;
- Klebsiella;
- Bacil;
- Clostridia (Clostridium) și multe altele.
Saprotrofele locuiesc în toate mediile în care este prezentă materia organică: organisme pluricelulare (plante și animale), soluri, se găsesc în praf și în toate tipurile de corpuri de apă (cu excepția izvoarelor termale).
Rezultatul acțiunii organismelor saprofite, evident pentru oameni, este formarea putregaiului - așa arată procesul de hrănire a acestora. Putrerea materialului organic este dovada că saprotrofele au preluat controlul.
În timpul procesului de degradare, azotul este eliberat din compușii organici și returnat în sol. Reacțiile sunt însoțite de un miros caracteristic de hidrogen sulfurat sau amoniac. Prin acest miros se poate identifica începutul procesului de descompunere putrefactiv a unui organism mort sau a țesuturilor sale.
Mineralizarea azotului organic (amonificare) și transformarea acestuia în compuși anorganici - un astfel de rol cheie în natură este atribuit organismelor saprofite.
Procese fiziologice
Saprotrofii, ca unul dintre cele mai numeroase grupuri, au în rândurile lor reprezentanți cu nevoi fiziologice foarte diferite:
- Anaerobi. De exemplu, putem lua în considerare E. coli, care își desfășoară procesele de viață fără participarea oxigenului, deși poate trăi într-un mediu cu oxigen.
- Aerobii sunt bacterii implicate în descompunerea materiei organice în prezența oxigenului. Astfel, diplococii putrefactivi și bacteriile cu trei membri sunt prezenți în carnea proaspătă. În etapa inițială, conținutul de amoniac (un produs rezidual al microflorei putrefactive) în carne nu depășește 0,14%, iar în carnea deja putredă - 2% sau mai mult.
- Un exemplu de bacterii formatoare de spori este Clostridia.
- Bacteriile care nu formează spori sunt Escherichia coli și Pseudomonas aeruginosa.
În ciuda diversității grupelor fiziologice, unite în funcție de caracteristicile saprofitului, produsele finale ale activității acestor bacterii au aproape aceeași compoziție:
- otrăvuri cadaverice (amine biogene cu miros cadaveric puternic neplăcut; ca atare, toxicitatea acestor compuși este scăzută);
- compuși aromatici cum ar fi skatol și indol;
- hidrogen sulfurat, tioli, dimetil sulfoxid etc.
Dintre toate produsele de degradare enumerate, cele mai periculoase și toxice pentru oameni sunt acestea din urmă (hidrogen sulfurat, tioli și dimetil sulfoxid). Ele provoacă otrăviri severe, chiar moarte.
Interacţiune
Dar, de îndată ce cantitatea necesară de acid lactic încetează să fie produsă în intestine, apar condiții favorabile pentru nutriția, creșterea și reproducerea microflorei putrefactive, care începe imediat să otrăvească o persoană cu produsele activității sale vitale, ceea ce implică o severă. deteriora.
Lemnul putrezind
Prelucrarea lemnului mort și returnarea compușilor anorganici din care a constat în sol se efectuează, de asemenea, cu participarea bacteriilor saprotrofe. Dar dacă joacă un rol cheie în descompunerea materiei organice animale, atunci lemnul este descompus în principal de ciuperci.
Procesele de putrefacție din lemn nu sunt cauzate de ciuperci de mucegai. Infectarea lemnului cu ciuperci de mucegai are un efect redus asupra integrității fibrelor lemnoase și asupra aspectului general al lemnului. Daunele cauzate lemnului de mucegai pot fi îndepărtate cu ușurință.
Adevăratul inamic al lemnului este ciuperca distructivă a casei. Acest microorganism (eucariot) transformă lemnul în praf, nepotrivit pentru utilizare ulterioară. Prezența ciupercii casei reale în țesuturile copacului reduce calitatea lemnului de mai multe ori. Un astfel de material nu mai este folosit pentru a produce produse din lemn fiabile și frumoase.
Saprotrofele (atât bacteriile, cât și ciupercile) se hrănesc cu acele obiecte care au o anumită valoare materială pentru oameni. De fapt, ele strică sănătatea umană, casele, alimentele, îmbrăcămintea și recoltele. Dar natura nu se poate descurca fără acest grup foarte important al comunității bacteriene. De aceea, o persoană trebuie să caute o modalitate nu de a distruge saprotrofei, ci de a se proteja de produsele activității lor vitale.
Mai multe informatii
În biologie, heterotrofele sunt organisme care primesc nutrienți din alimentele preparate. Spre deosebire de autotrofe, heterotrofele nu sunt capabile să formeze în mod independent substanțe organice din compuși anorganici.
descriere generala
Exemple de heterotrofe în biologie sunt:
- animale de la protozoare la oameni;
- ciuperci;
- unele bacterii.
Structura heterotrofelor sugerează posibilitatea descompunerii substanțelor organice complexe în compuși mai simpli. În organismele unicelulare, substanțele organice sunt descompuse în lizozomi. Animalele multicelulare mănâncă alimente cu gura și o descompun în tractul gastrointestinal cu ajutorul enzimelor. Ciupercile absorb substanțe din mediul extern precum plantele. Compușii organici sunt absorbiți împreună cu apa.
feluri
În funcție de sursa de nutriție, heterotrofii sunt împărțiți în două grupuri:
- consumatori - animale care mănâncă alte organisme;
- descompunetori - organisme care descompun resturile organice.
După metoda de hrănire (absorbția alimentelor), consumatorii sunt clasificați ca fagotrofi (holozoare). Acest grup include animale care mănâncă organisme în parte. Reductorii sunt osmotrofe și absorb substanțele organice din soluții. Acestea includ ciuperci și bacterii.
TOP 4 articolecare citesc împreună cu asta
Heterotrofele pot folosi organisme vii și nevii ca hrană.
În acest sens, se evidențiază următoarele:
- biotrofe - se hrănesc exclusiv cu vieţuitoare (erbivore şi carnivore);
- saprotrofe - se hrănesc cu plante și animale moarte, cu rămășițele și cu excrementele acestora.
Biotrofele includ:
Orez. 1. Biotrofe.
Saprotrofele includ animale care mănâncă cadavre (hiene, vulturi, diavoli tasmanieni) sau excremente (larve de muște), precum și ciuperci și bacterii care descompun resturile organice.
Unele viețuitoare sunt capabile de fotosinteză, de ex. Sunt atât autotrofe, cât și heterotrofe în același timp. Astfel de organisme sunt numite mixotrofe. Acestea includ elysia de smarald de est (moluște), cianobacteriile, unele protozoare și plante insectivore.
Consumatori
Animalele multicelulare sunt consumatori mai multe ordine de mărime:
- primul - se hrănesc cu alimente vegetale (vacă, iepure de câmp, majoritatea insectelor);
- al doilea - se hrănesc cu consumatori de prim ordin (lup, bufniță, om);
- al treilea - mâncați consumatori de ordinul trei etc. (șarpe, șoim).
Un organism poate fi simultan consumator de ordinul întâi și al doilea sau al doilea și al treilea. De exemplu, aricii mănâncă în principal insecte, dar nu vor refuza șerpii și fructele de pădure, de exemplu. Aricii sunt simultan consumatori de ordinul întâi, al doilea și al treilea.
Orez. 2. Exemplu de lanț alimentar.
Descompunetoare
Drojdiile, ciupercile și bacteriile heterotrofe sunt împărțite în funcție de metoda de nutriție trei tipuri:
Orez. 3. Ciuperci saprofite.
Saprofitele joacă un rol important în ciclul substanțelor și sunt descomponenți în lanțul trofic. Datorită descompozitorilor, toate resturile organice sunt distruse și transformate în humus - un mediu nutritiv pentru plante.
Virușii nu sunt nici heterotrofe, nici autotrofe, pentru că au proprietățile materiei neînsuflețite. Nu au nevoie de nutrienți pentru a se reproduce.
Ce am învățat?
Heterotrofei se hrănesc cu substanțe organice gata preparate, pe care le obțin mâncând alte organisme - plante, ciuperci, animale. Astfel de organisme se pot hrăni cu organisme vii sau cu rămășițele acestora (biotrofe și saprotrofe). Majoritatea animalelor sunt consumatori care mănâncă alte organisme (plante, animale). Descompozitorii care descompun resturile organice includ ciuperci și bacterii.
Test pe tema
Evaluarea raportului
Rata medie: 4.5. Evaluări totale primite: 66.
Organismele pot supraviețui numai în detrimentul gazdei, hrănindu-se cu țesuturile unei creaturi vii sau ale unei plante. Habitatul este ales în interiorul sau în afara gazdei: frunziș, fructe, derm, organe interne, mucoasă. Aproape toate tipurile de microorganisme sunt periculoase pentru oameni. Virușii amenință viața, helminții otrăvesc corpul cu secreții toxice, ciuperca distruge microflora și provoacă necroză. În unele cazuri, lipsa îngrijirii medicale duce la deces.
Fapt! Când sunt infectați cu paraziți, este întotdeauna necesar un tratament terapeutic. Aceasta poate fi o metodă tradițională sau o intervenție medicală sau chirurgicală.
Organisme vii înrudite cu saprofite
Saprofitele sunt bacterii și microorganisme care se hrănesc cu rămășițele de animale și plante. Fiind ființe inferioare, aproape toate microorganismele sunt sigure pentru oameni. Dar există și acelea care pot provoca daune, de exemplu, acarienii de praf. Acest locuitor trăiește pe orice suprafață și se hrănește cu praf. Un alt exemplu de bacterii dăunătoare este E. coli, care provoacă patologii severe atunci când intră într-un organism viu. Prin provocarea unei boli infecțioase, bacilul poate provoca pneumonie, meningită, sepsis - boli cu risc ridicat de deces.
Important! Habitatul speciilor de protozoare sunt carcasele moarte de bovine și alte animale. Chiar dacă organismele nu se hrănesc cu țesut viu, hrana trebuie să fie totuși organică. Microorganismele nu se instalează niciodată în substanțe chimice și alte substanțe - acest mediu este distructiv pentru ele. De aceea, măsurile preventive împotriva căpușelor și E. coli includ spălarea mâinilor și curățarea umedă cu soluții de săpun.
Ciclul de viață al organismelor nu este complex. În procesul de simbioză, se formează un individ viabil, capabil să se reproducă în continuare prin spori.
Bacteriile sunt prezente peste tot: în apă, aer, sol, în zonele muntoase și chiar în gheizere fierbinți. Ei pot alege plante, animale și chiar oameni ca habitat. Bacteriile au dimensiuni foarte mici și forme variate, datorită cărora pot pătrunde chiar și în cele mai inaccesibile locuri și sunt rezistente la temperaturi și alte condiții de viață nefavorabile. După metoda de nutriție, acestea sunt autotrofe și heterotrofe. Aceștia din urmă, la rândul lor, sunt împărțiți în saporotrofi (saprofiti) și simbioți. Să aruncăm o privire mai atentă asupra bacteriilor saprofite.
Proprietățile de bază ale saprofitelor
Saprotrofele sunt organisme heterotrofe care folosesc produse reziduale, descompunerea și degradarea altor organisme vii ca nutrienți. Procesul de absorbție a alimentelor are loc datorită eliberării unei enzime speciale pe produsul consumat, care îl descompune.
Nutriția este procesul de stocare a energiei și a nutrienților. Pentru existența normală, bacteriile necesită o serie de nutrienți, cum ar fi:
- azot (sub formă de aminoacizi);
- proteine;
- carbohidrați;
- vitamine;
- nucleotide;
- peptide.
În condiții de laborator, pentru înmulțirea saprofitelor se folosesc ca medii nutritive autolizatul din drojdie, zerul din lapte, hidrolizatele de carne și unele extracte de plante.
Un proces indicativ al prezenței saprofitelor în produse este formarea putregaiului. Pericolul provine din deșeurile acestor microorganisme, acestea fiind destul de toxice. Saprofitele sunt un fel de ordonanți în mediu.
Principalii reprezentanți ai saprofitelor:
- Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas);
- Escherichia coli (Proteus, Escherichia);
- Morganella;
- Klebsiella;
- Bacil;
- Clostridii (Clostridium);
- unele tipuri de ciuperci (Penicilum etc.)
Procesele fiziologice ale bacteriilor saprotrofe
Printre aceste microorganisme se numără:
parerea doctorului..."- anaerobi (Escherichia coli, poate trăi într-un mediu care conține oxigen, dar toate procesele de viață au loc fără participarea oxigenului);
- aerobi (bacteriile putrefactive care folosesc oxigenul în procesele lor de viață);
- bacterii formatoare de spori (genul Clostridia);
- microorganisme neformatoare de spori (Escherichia coli și Pseudomonas aeruginosa).
Aproape întreaga varietate de saprofite, ca urmare a activității lor vitale, produce diverse otrăvuri cadaverice, hidrogen sulfurat și compuși aromatici ciclici (de exemplu, indol). Cele mai periculoase pentru oameni sunt hidrogenul sulfurat, tiolul și dimetilsulfoxidul, care pot duce la otrăviri severe și chiar la moarte.
Saprotrofele își iau rolul în procesul de degradare.
Deoarece prin natura lor aceste specii sunt destul de greu de distins, a apărut următoarea clasificare:
Saprofite facultative
Rol saprotrofeÎn viața umană
Acest tip de bacterii joacă un rol foarte important în ciclul naturii. În același timp, obiectele pentru alimentația lor sunt lucruri care sunt, într-o măsură sau alta, importante pentru oameni.
Saprotrofele joacă un rol foarte important în prelucrarea reziduurilor organice. Deoarece orice organism moare la sfârșitul vieții sale, mediul nutritiv pentru aceste microorganisme va exista continuu. Saprofitele produc, sub formă de produse ale activității lor vitale, multe substanțe constitutive necesare pentru alimentația altor organisme (procese de fermentare, transformarea compușilor sulfului, azotului, fosforului etc. în natură).
Profesor asociat, candidat la științe medicale - Victoria Vladimirovna Dvornichenko:
