הזנה הטרוטרופית
כיצד בעלי חיים משיגים אנרגיה ומרכיבי בנייה?
צרכנים - תלויים באחרים
הגוף כמפעל שזקוק לחומרי גלם
דמיינו מפעל ענק שמייצר מוצרים. המפעל לא יכול ליצור מוצרים מאוויר - הוא חייב חומרי גלם. משאיות מביאות חומרי גלם (עץ, מתכת, פלסטיק), המפעל מפרק אותם לחתיכות קטנות, ואז מרכיב מהם מוצרים חדשים.
הגוף שלנו עובד בדיוק כך: המזון הוא חומר הגלם, מערכת העיכול מפרקת אותו לחלקים קטנים, והתאים בונים מהחלקים הקטנים מולקולות חדשות - שרירים, אנזימים, קרומי תאים.
מדוע צריך עיכול?
הצורך בעיכול
המזון שאנחנו אוכלים מכיל מולקולות גדולות שלא יכולות לעבור דרך קרום התא.
מולקולות גדולות כמו חלבונים, עמילן ושומנים לא יכולות לעבור דרך הקרום. צריך לפרק אותן למולקולות קטנות:
- עמילן ← גלוקוז
- חלבונים ← חומצות אמינו
- שומנים ← גליצרול + חומצות שומן
רק המולקולות הקטנות יכולות לעבור דרך קרום התא, להיכנס לדם ולהגיע לתאים.
עיכול = פירוק מולקולות גדולות לקטנות כדי שייספגו ויגיעו לתאים.
עובדה מפתיעה!
אדם ממוצע אוכל כ-30 טון מזון במהלך חייו - משקל של כ-5 פילים! כל הכמות הזו עוברת פירוק במערכת העיכול, נספגת לדם, ומגיעה ל-37 טריליון תאים בגוף. מערכת העיכול עובדת ללא הפסקה כדי להפוך את הפיצה, הסלט והשניצל שלנו לאנרגיה ולחומרי בנייה.
אוטוטרופים מול הטרוטרופים
שני אופני הזנה בטבע
אוטוטרופים (יצרנים)
מייצרים חומר אורגני מחומרים אנאורגניים
משתמשים באנרגיית שמש (פוטוסינתזה) או אנרגיה כימית
דוגמאות: צמחים, אצות, חיידקים פוטוסינתטיים
נמצאים בבסיס שרשרת המזון
דוגמה: עץ תפוז מייצר סוכרים מ-CO2, מים ואור שמש
הטרוטרופים (צרכנים)
צורכים חומר אורגני מוכן
חייבים לאכול ולעכל מזון
דוגמאות: בעלי חיים, פטריות, רוב החיידקים
תלויים באוטוטרופים, ישירות או בעקיפין
דוגמה: אריה אוכל זברה שאכלה עשב - תלוי בצמח בעקיפין
כל האנרגיה בשרשרת המזון מקורה בשמש - האוטוטרופים לוכדים אותה, וההטרוטרופים מעבירים אותה הלאה
סוגי הטרוטרופים
אוכלי עשב
ניזונים מצמחים בלבד.
מערכת עיכול ארוכה ומותאמת לפירוק תאית.
דוגמאות: פרה, סוס, ארנב
אוכלי בשר
ניזונים מבעלי חיים אחרים.
מערכת עיכול קצרה, מתאימה לבשר.
דוגמאות: אריה, נשר, כריש
כל-יכול (אומניבור)
ניזונים גם מצמחים וגם מבעלי חיים.
מערכת עיכול גמישה.
דוגמאות: אדם, דוב, חזיר
השוואה מפורטת בין סוגי הטרוטרופים
| מאפיין | אוכלי עשב | אוכלי בשר | אומניבורים | מפרקים |
|---|---|---|---|---|
| מקור מזון | צמחים בלבד | בעלי חיים | צמחים + בע"ח | חומר אורגני מת |
| שיניים | שטוחות, טוחנות | חדות, ניבים | שילוב | אין (ברוב המקרים) |
| אורך מעי | ארוך מאוד | קצר | בינוני | אין מעי מובחן |
| בעיית עיכול | תאית קשה לפירוק | עצמות, שיער | גמישות נדרשת | פירוק חיצוני |
| דוגמה | פרה, כבשה | אריה, זאב | אדם, דוב | פטריות, חיידקים |
* מפרקים (דקומפוזרים) הם קבוצה ייחודית שמפרקת חומר אורגני מת ומחזירה חומרים למערכת האקולוגית
שלבי ההזנה ההטרוטרופית
שלבי ההזנה ההטרוטרופית:
1. אכילה - הכנסת מזון לגוף
2. עיכול - פירוק מולקולות גדולות לקטנות (מכני + כימי)
3. ספיגה - מעבר חומרים מפורקים לדם דרך דופן המעי
4. הובלה - הדם מוביל חומרים לתאי הגוף
5. הפרשה - הוצאת פסולת שלא נספגה
←←
←
טריק לזכירת 5 השלבים
כדי לזכור את חמשת שלבי ההזנה ההטרוטרופית בסדר, השתמשו בראשי תיבות: א.ע.ס.ה.ה - אכילה, עיכול, ספיגה, הובלה, הפרשה.
אפשר ליצור משפט: "אמא עשתה סלט הכי הטעים"!
- אכילה - הכנסת מזון לפה
- עיכול - פירוק מכני וכימי
- ספיגה - מעבר לדם דרך דופן המעי
- הובלה - הדם מוביל לתאים
- הפרשה - סילוק פסולת מהגוף
מה יש במזון שלנו?
רכיבי המזון העיקריים
| רכיב מזון | מולקולה גדולה (פולימר) | מולקולה קטנה (מונומר) | תפקיד בגוף |
|---|---|---|---|
| פחמימות | עמילן, גליקוגן | גלוקוז | מקור אנרגיה עיקרי |
| חלבונים | חלבון | חומצות אמינו | בנייה ותיקון רקמות, אנזימים |
| שומנים | שומן (טריגליצריד) | גליצרול + חומצות שומן | אגירת אנרגיה, בידוד, קרומי תאים |
| חומצות גרעין | DNA, RNA | נוקלאוטידים | מידע תורשתי |
* הפולימרים הגדולים חייבים להתפרק למונומרים קטנים לפני שיוכלו להיספג
פולימר ומונומר - שרשרת וחוליות
מולקולות המזון הגדולות בנויות כמו שרשראות - מחוליות קטנות שמחוברות יחד.
פולימר = מולקולה גדולה, שרשרת ארוכה של חוליות.
מונומר = חוליה בודדת, מולקולה קטנה.
חשבו על שרשרת חרוזים: השרשרת השלמה היא הפולימר, וכל חרוז בודד הוא המונומר.
עמילן = שרשרת של מאות מולקולות גלוקוז מחוברות יחד.
חלבון = שרשרת של עשרות עד מאות חומצות אמינו.
העיכול הוא התהליך ש'חותך' את השרשרת לחוליות בודדות. רק חוליות בודדות קטנות מספיק לעבור דרך קרום התא.
עיכול = חיתוך שרשראות (פולימרים) לחוליות בודדות (מונומרים) שיכולות להיספג.
שרשרת המזון - זרימת אנרגיה
←←
←
בשרשרת המזון, האנרגיה זורמת מהשמש ← לצמחים (יצרנים) ← לאוכלי עשב (צרכנים ראשוניים) ← לאוכלי בשר (צרכנים משניים). בכל מעבר, חלק מהאנרגיה הולך לאיבוד כחום (נשימה תאית). לכן, ככל שעולים בשרשרת - יש פחות אנרגיה זמינה.
דרכי הזנה מיוחדות
הטרוטרופים מיוחדים
טפילים
ניזונים מגוף חי אחר (הפונדקאי) ומזיקים לו. דוגמה: תולעת סרט במעי, פרעושים.
מפרקים
מפרקים חומר אורגני מת. חיידקים ופטריות שמפרקים שאריות צמחים ובעלי חיים - חשובים במחזור החומרים.
סמוכים (סימביוזה)
שני יצורים שחיים יחד ושניהם נהנים. דוגמה: חיידקים בכרס הפרה מפרקים תאית ומקבלים מחסה ומזון.
סועדים
אחד נהנה והשני לא נהנה ולא ניזוק. דוגמה: דג רמורה שנצמד לכריש ואוכל שאריות.
הטרוטרופים מפתיעים מעולם החי
צמח טורף
דיונאה (Venus flytrap) - צמח שהוא גם אוטוטרוף וגם הטרוטרוף! מבצע פוטוסינתזה אך גם לוכד חרקים כדי להשלים חנקן.
נמלים חקלאיות
נמלי עלים מגדלות פטריות בתוך הקן. הן מביאות עלים, הפטרייה מפרקת אותם, והנמלים אוכלות את הפטרייה.
עכביש
מבצע עיכול חוץ-גופי - מזריק אנזימי עיכול לתוך הטרף, ממתין שהגוף יתפרק לנוזל, ואז שואב אותו.
חיידקי מעמקים
חיידקים כימוסינתטיים בפתחים תרמיים בים - משתמשים באנרגיה כימית (לא שמש) לייצר מזון. יש עליהם ויכוח: אוטוטרופים או לא?
שאלה לחשיבה
מדוע בעלי חיים אוכלי עשב צריכים לאכול כמויות גדולות יותר של מזון בהשוואה לאוכלי בשר?
צמחים מכילים הרבה תאית שקשה לפרק ולעכל, ולכן ערכם התזונתי נמוך יותר ביחס לנפחם. בשר עשיר יותר בחלבונים ושומנים שמספקים הרבה אנרגיה. לכן אוכלי עשב צריכים לאכול כמויות גדולות כדי לקבל מספיק אנרגיה.
שאלה לחשיבה
פטריות נראות כמו צמחים אבל הן הטרוטרופים. כיצד פטרייה ניזונה אם אין לה פה ומערכת עיכול?
פטריות מבצעות עיכול חוץ-תאי: הן מפרישות אנזימי עיכול אל הסביבה, האנזימים מפרקים חומר אורגני (עץ מת, עלים), ואז הפטרייה סופגת את המולקולות הקטנות דרך דפנותיה. זה כמו 'עיכול הפוך' - קודם עיכול, ואז ספיגה.
שאלה לחשיבה
אם כל ההטרוטרופים תלויים באוטוטרופים, מה היה קורה אילו כל הצמחים בעולם נעלמו?
אילו כל הצמחים (והאוטוטרופים האחרים) נעלמו, שרשרת המזון כולה הייתה קורסת. תחילה אוכלי העשב היו מתים מרעב. אחריהם, אוכלי הבשר שניזונו מהם. גם רמת החמצן באטמוספרה הייתה יורדת בהדרגה (כי צמחים מייצרים חמצן בפוטוסינתזה). בסופו של דבר, כמעט כל החיים על כדור הארץ היו נכחדים.
אל תתבלבלו!
הפרשה ≠ צואה!
תלמידים רבים מבלבלים: הפרשה היא סילוק חומרי פסולת שנוצרו בתוך התאים (כמו CO2 ואוריאה).
צואה לעומת זאת היא שאריות מזון שלא נספגו - הן מעולם לא נכנסו לתאים. צואה היא חלק מתהליך ההפרשת פסולת ממערכת העיכול, אבל לא 'הפרשה' במובן הביולוגי המדויק.
לא כל היצורים מעכלים בתוך צינור עיכול:
- עיכול תוך-תאי - ביצורים חד-תאיים (אמבה): התא בולע חלקיק מזון, ובתוך התא הוא מתפרק ע"י אנזימים בליזוזום.
- עיכול חוץ-תאי - ביצורים רב-תאיים (בעלי חיים): המזון מתפרק בחלל גוף (צינור עיכול) ורק אז נספג לתאים.
- עיכול חוץ-גופי - בפטריות: האנזימים מופרשים החוצה ומפרקים את המזון בסביבה.