Аеробні та анаеробні організми
Аеробними організмами називаються такі організми, які здатні жити і розвиватися тільки за наявності в середовищі вільного кисню, що використовується як окислювач. До аеробних організмів належать всі рослини, більшість найпростіших і багатоклітинних тварин, майже всі гриби, тобто переважна більшість відомих видів живих істот.
У тварин життя без кисню (анаеробіоз) зустрічається як вторинне пристосування. Аеробні організми здійснюють біологічне окислення головним чином у вигляді клітинного дихання. У зв'язку з утворенням при окисленні токсичних продуктів неповного відновлення кисню, аеробні організми мають ряд ферментів (каталазу, супероксиддисмутазу), що забезпечують їх розкладання і відсутні або слабко функціонують у облігатних анаеробів, для яких кисень виявляється внаслідок цього токсичним.
Найбільш різноманітний дихальний ланцюг у бактерій, що мають не тільки цитохромоксидазу, але й інші термінальні оксидази.
Особливе місце серед аеробних організмів займають організми, здатні до фотосинтезу - ціанобактерії, водорості, судинні рослини. Виділяється цими організмами кисень забезпечує розвиток решти аеробних організмів.
Організми, здатні розвиватися при низькій концентрації кисню (≤ 1 мг/л), називаються мікроаерофілами.
Анаеробні організми здатні жити і розвиватися за відсутності у середовищі вільного кисню. Термін «анаероби» запровадив Луї Пастер, який відкрив у 1861 році бактерії маслянокислого бродіння. Поширені вони переважно серед прокаріотів. Метаболізм їх обумовлений необхідністю використовувати інші окислювачі, ніж кисень.
Багато анаеробних організмів, що використовуютьорганічні речовини (всі еукаріоти, які одержують енергію в результаті гліколізу), здійснюють різні типи бродіння, при яких утворюються відновлені сполуки – спирти, жирні кислоти.
Інші анаеробні організми - денітрифікуючі (частина з них відновлює окисне залізо), сульфатвідновлювальні, метаноутворюючі бактерії - використовують неорганічні окислювачі: нітрат, сполуки сірки, СО2.
Анаеробні бактерії поділяються на групи маслянокислих і т.д. відповідно до основного продукту обміну. Особливу групу анаеробів становлять фототрофні бактерії.
По відношенню до О2 анаеробні бактерії діляться наоблігатних, які нездатні використовувати його в обміні, іфакультативних (наприклад, денітрифікуючі), які можуть переходити від анаеробіозу до зростання в середовищі з О2 .
На одиницю біомаси анаеробні організми утворюють багато відновлених сполук, основними продуцентами яких у біосфері є.
Послідовність утворення відновлених продуктів (N2, Fe 2+, H2S, CH4), що спостерігається при переході до анаеробіозу, наприклад, у донних відкладах, визначається енергетичним виходом відповідних реакцій.
Анаеробні організми розвиваються в умовах, коли О2 повністю використовується аеробними організмами, наприклад, у стічних водах, мулах.
Вплив кількості розчиненого кисню на видовий склад та чисельність гідробіонтів.
Ступінь насиченості води киснем обернено пропорційна її температурі. Концентрація розчиненого О2 у поверхневих водах змінюється від 0 до 14 мг/л і схильна до значних сезонних та добових коливань, які в основному залежать від співвідношення інтенсивності процесів його продукування та споживання.
У разі високогоІнтенсивність фотосинтезу вода може бути значно пересичена О2 (20 мг/л і вище). У водному середовищі кисень є фактором, що обмежує. О2 становить в атмосфері 21% (за обсягом) та близько 35% від усіх газів, розчинених у воді. Розчинність його у морській воді становить 80% від розчинності у прісній воді. Розподіл кисню у водоймі залежить від температури, переміщення шарів води, а також від характеру і кількості організмів, що в ньому живуть.
Витривалість водних тварин до низького вмісту кисню у різних видів неоднакова. Серед риб встановлено чотири групи щодо їх кількості розчиненого кисню:
1) 7 – 11 мг/л – форель, гольян, подкаменщик;
2) 5 – 7 мг/л – харіус, піскар, голавль, минь;
3) 4 мг/л – плотва, йорж;
4) 0,5 мг/л – короп, лин.
Деякі види організмів пристосувалися до сезонних ритмів у споживанні О2, що з умовами життя.
Так, у рачка Gammarus Linnaeus виявили, що інтенсивність дихальних процесів зростає разом із температурою та змінюється протягом року.
У тварин, що у місцях, бідних киснем (прибережний мул, донний мул), виявлено дихальні пігменти, службовці резервом кисню.
Ці види здатні виживати, переходячи до уповільненого життя, до анаеробіозу або завдяки тому, що у них є d-гемоглобін, що має велику спорідненість до кисню (дафнії, олігохети, поліхети, деякі пластинчатожаберні молюски).
Інші водяні безхребетні піднімаються за повітрям на поверхню. Це імаго жуків-плавунців та водолюбів, гладиші, водяні скорпіони та водяні клопи, ставки та котушка (черевоногі молюски). Деякі жуки оточують себе повітряною бульбашкою, що утримується волоском, а комахи можуть використовувати повітряз повітроносних пазух водяних рослин.