Sinh vật dị dưỡng là một nhóm sinh vật tiêu thụ hoặc hấp thụ cacbon hữu cơ [thay vì cố định cacbon từ các nguồn vô cơ như cacbon dioxide] để có thể sản xuất năng lượng và tổng hợp các hợp chất để duy trì sự sống. Kiểu dinh dưỡng này khác với dinh dưỡng của các sinh vật tự dưỡng như thực vật và tảo, chúng là những loài có thể dùng năng lượng từ ánh sáng mặt trời hoặc các hợp chất vô cơ để tạo ra các hợp chất hữu cơ như cacbohydrat, mỡ, và protein từ cacbon dioxide vô cơ. Các hợp chất cacbon bị khử này có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng cho quá trình tự dưỡng và cung cấp năng lượng ở dạng thực phẩm được tiêu thụ bởi các sinh vật dị dưỡng.
Phân loại[sửa | sửa mã nguồn]
Sinh vật dị dưỡng có thể được chia ra loài vô cơ dưỡng hoặc hữu cơ dưỡng. Loài vô cơ dưỡng dùng các chất vô cơ làm nguồn dinh dưỡng, trong khi đó loài hữu cơ dưỡng dùng các chất hữu cơ. Cũng có một cách chia khác là loài quang dưỡng và hóa dưỡng. Loài quang dưỡng sử dụng nguồn năng lượng từ ánh sáng cho các Trao đổi chất chuyển đổi thức ăn/nhiên liệu thành năng lượng để sử dụng cho các quá trình của tế bào, biến đổi thức ăn/nhiên liệu thành các đơn vị để tạo nên protein, lipid, axit nucleic cùng một số carbohydrate và loại bỏ chất thải nitơ, còn loài hóa dưỡng lấy năng lượng từ các phản ứng oxy-hóa bao gồm tập hợp các phản ứng và quá trình trao đổi chất diễn ra trong các tế bào của sinh vật để chuyển đổi năng lượng hóa học có trong chất dinh dưỡng.
2 cách phân loại trên cho ta nhiều phân loại nhỏ hơn như sau:
Quang hữu cơ dưỡng là loài vừa dùng ánh sáng làm nguồn năng lượng, vừa dùng năng lượng từ phản ứng oxy-hóa và xây dựng tế bào bằng chất hữu cơ trong môi trường. Hóa vô cơ dưỡng là loài dùng năng lượng từ phản ứng oxy-hóa các chất vô cơ. Hỗn dưỡng là loài đứng giữa dị dưỡng và tự dưỡng, do đó có thể sống trong điều kiện cần tự dưỡng và dị dưỡng.
Sinh vật dị dưỡng sử dụng toàn bộ năng lượng cho quá trình phát triển và sinh sản, khác với các sinh vật tự dưỡng phải dùng một phần năng lượng để tổng hợp cacbon.
Sinh thái[sửa | sửa mã nguồn]
Nhiều loài sinh vật dị dưỡng cũng là loài hóa hữu cơ dưỡng, chúng sử dụng hợp chất cacbon hữu cơ làm nguồn cacbon, và chất hữu cơ làm chất khử và nguồn năng lượng. Sinh vật dị dưỡng trong đa số trường hợp là sinh vật tiêu thụ trong chuỗi thức ăn, chúng nhận dinh dưỡng mà các loài hủ sinh, kí sinh, và hoàn sinh. Chúng phân rã các chất hữu cơ phức tạp [tinh bột, protein, chất béo] do các loài tự dưỡng tổng hợp thành các chất hữu cơ đơn giản hơn [đường glucozo, amino acid, axit béo và rượu glycerol].Những sinh vật phân giải chất hữu cơ trên xác sinh vật để tổng hợp chất hữu cơ của bản thân gọi là dị dưỡng hoại sinh.
Chu trình dinh dưỡng là chìa khóa của tất cả sự sống trên trái đất. Trong khi có 6 chu kỳ dinh dưỡng chính, tất cả chúng đều phụ thuộc vào cùng một thứ. Sự chuyển giao năng lượng và vật chất từ hóa chất không sống sang cơ thể sống.
Tất cả các chu trình dinh dưỡng đều có chung một yếu tố quan trọng khác. Tất cả chúng đều yêu cầu vi sinh vật hoạt động bình thường.
Vi sinh vật tham gia vào tất cả 6 chu trình dinh dưỡng chính. Và, trên thực tế, vi sinh vật là những nhà tái chế chính trên hành tinh. Nói cách khác, chúng là yếu tố tái chế chất dinh dưỡng chính giữa các sinh vật sống.
6 chu kỳ dinh dưỡng chính
- Chu kỳ carbon
- Vòng tuần hoàn nước
- Chu trình nitơ
- Chu trình lưu huỳnh
- Chu kỳ phốt pho
- Chu trình oxy
Chu kỳ carbon
- Giống như tất cả các chu trình dinh dưỡng, chúng ta sẽ nói về chu trình carbon liên quan đến cả các hóa chất không sống và các sinh vật sống.
- Các chu kỳ carbon là quá trình trong đó cacbon đi từ không khí vào các sinh vật và Trái đất và sau đó trở lại vào khí quyển. Thực vật lấy khí cacbonic từ không khí và sử dụng nó để làm thực phẩm. Sau đó, động vật ăn thức ăn và carbon được lưu trữ trong cơ thể chúng hoặc thải ra dưới dạng CO2 thông qua quá trình hô hấp.
Vi sinh vật và chu trình cacbon
- Các vi sinh vật bổ sung vào chu trình carbon. Một nhóm vi khuẩn [sinh vật dị dưỡng] có thể phân hủy các phân tử hữu cơ. Khi điều này xảy ra, chúng thải CO2 vào khí quyển. Cũng giống như thực vật.
- Một nhóm vi khuẩn khác, sinh vật tự dưỡng, cố định CO2 trong khí quyển và tạo ra các hợp chất hữu cơ, như carbohydrate [đường].
- Một tầm quan trọng khác của vi sinh vật đất trong chu trình cacbon là làm suy thoái hoặc phân hủy động vật và thực vật, giải phóng chất dinh dưỡng của chúng, bao gồm cả cacbon trở lại hệ sinh thái. Ngoài ra, chúng tích tụ một số carbon vào cấu trúc tế bào của chúng. Theo cách này, Carbon được tuần hoàn và tái chế thông qua hệ sinh thái của trái đất.
Chu trình nước một phần của Chu trình dinh dưỡng
Có 4 phần chính trong chu trình nước, còn được gọi là chu trình thủy văn:
- Sự bay hơi – xảy ra khi nước được làm nóng bởi mặt trời. Thoát hơi nước có thể được coi là một dạng bay hơi.
- Đối lưu – Đối lưu trong chu trình nước là khi không khí ở gần bề mặt được đốt nóng, sau đó bốc lên và tỏa nhiệt với nó. Hơi nước trong không khí lạnh đi và chuyển trở lại thành chất lỏng, tạo thành các đám mây. Đây được gọi là sự ngưng tụ
- Lượng mưa – Tất cả chúng ta đều quen thuộc với các loại mưa; mưa, mưa đá, tuyết, mưa đá.
- Lưu trữ / Thu thập – hầu hết nước trên Trái đất được lưu trữ. Trên thực tế, khoảng 96% lượng nước được lưu trữ trong đại dương.
Vi sinh vật và chu trình nước – Chu trình chất dinh dưỡng
- Gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng vi khuẩn đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành băng trong các đám mây. Chúng là những chất xúc tác tạo băng hiệu quả nhất. Sự hình thành của băng trong các đám mây là rất quan trọng vì đây là cách tuyết và mưa bắt đầu.
Chu trình Nitơ – Chu trình chất dinh dưỡng
- Chu trình nitơ là một chu trình sinh địa hóa, theo đó Nitơ được chuyển đổi về mặt hóa học thành nhiều dạng. Sau đó, nó luân chuyển giữa các hệ sinh thái biển, hệ sinh thái trên cạn và khí quyển. Nitơ có thể được chuyển đổi bằng các quá trình hóa học, vật lý và sinh học.
- Phần lớn Nitơ trong khí quyển ở dạng N2. Trên thực tế, bầu khí quyển được tạo thành từ khoảng 78% N2.
- Vấn đề là hầu hết các loài thực vật và động vật không thể sử dụng Nitơ có trong khí quyển. Và Nitơ là nguyên tố cần thiết cho cơ thể sống.
- Nitơ được yêu cầu trong các axit amin [các khối cấu tạo của protein] và trong các axit nucleic [RNA và DNA].
Vi sinh vật và chu trình nitơ
- Có cả một nhóm vi sinh vật trong đất có thể chuyển hóa N2 trong khí quyển thành dạng NH3 [amoniac] có thể sử dụng được. Amoniac này sau đó được sử dụng cho một nhóm vi khuẩn đất khác, vi khuẩn nitrat hóa.
- Vi khuẩn nitrat hóa có thể chuyển đổi amoniac thành N02 [nitrat] hoặc NO3 [nitrit]. Cả ba dạng nitơ, amoniac, nitrat và nitrit đều có thể được cây trồng sử dụng.
- Bước cuối cùng của chu trình nitơ cũng được thực hiện bởi vi khuẩn, khử nitơ. Khử nitrat là sự chuyển đổi sinh học của nitrat thành N2. Sau đó N2 trở lại khí quyển để hoàn thành chu trình dinh dưỡng nitơ.
Chu trình lưu huỳnh – Chu trình dinh dưỡng
- Chu trình lưu huỳnh cũng là một chu trình sinh địa hóa, theo đó lưu huỳnh lưu thông trong tự nhiên dưới nhiều hình thức khác nhau.
- Lưu huỳnh là một chất dinh dưỡng quan trọng đối với cả thực vật và động vật vì nó là thành phần của một số axit amin, chẳng hạn như cysteine và homocysteine. Như chúng ta đã thấy trước đây, axit amin là khối cấu tạo của protein.
Vi sinh vật và chu trình lưu huỳnh – Tái chế chất dinh dưỡng
- Một số vi khuẩn có khả năng khử lưu huỳnh thành H2S. Một số khác có thể oxy hóa Lưu huỳnh thành SO4.
- Quá trình khử lưu huỳnh thành axit sulfuric rất thú vị và có thể gây ra các vấn đề về môi trường. Tuy nhiên, đây không phải là trọng tâm chính của chúng tôi.
- Đó là SO4 mà chúng tôi quan tâm nhất vì đây là dạng Lưu huỳnh có thể được hấp thụ bởi rễ cây.
- Sau khi được rễ hấp thụ, SO4 có thể được kết hợp thành các axit amin và sau đó là protein.
- Điều quan trọng là quá trình oxy hóa lưu huỳnh nguyên tố cần cả nước và oxy.
Chu kỳ phốt pho
- Phốt pho có nhiều trên bề mặt Trái đất dưới dạng phốt phát thường được tìm thấy trong đá.
- Thực vật cần phốt pho để quang hợp, trong DNA và RNA và trong các phản ứng năng lượng cho ATP và ADP.
- Thực vật có thể hấp thụ phốt phát vô cơ và sau đó chuyển sang động vật khi chúng ăn vào thực vật.
- Các vi sinh vật hỗ trợ trong chu trình bằng cách trả lại phốt pho cho đất trong quá trình phân hủy của thực vật và động vật.
Chu trình oxy
Chu trình oxy là cách oxy luân chuyển giữa môi trường không sống và các sinh vật sống như thực vật và động vật. Chu trình Oxy có thể được chia thành ba bước chính:
- Thực vật, như một sản phẩm phụ của quá trình quang hợp, thải O2 vào khí quyển.
- Các sinh vật hiếu khí, như động vật và hầu hết các vi sinh vật sử dụng O2 tự do trong quá trình hô hấp. Cuối cùng, các sinh vật hiếu khí giống nhau, thải CO2 vào khí quyển. Thực vật sử dụng CO2 trong quá trình quang hợp và chu trình bắt đầu lại.