Аеробни и анаеробни организми
Аеробни организми са тези организми, които могат да живеят и да се развиват само в присъствието на свободен кислород в околната среда, който използват като окислител. Всички растения, повечето протозои и многоклетъчни животни, почти всички гъби, т.е. по-голямата част от известните видове живи същества, принадлежат към аеробни организми.
При животните животът при липса на кислород (анаеробиоза) възниква като вторична адаптация. Аеробните организми извършват биологично окисление главно чрез клетъчно дишане. Във връзка с образуването на токсични продукти от непълна редукция на кислорода по време на окисление, аеробните организми имат редица ензими (каталаза, супероксиддисмутаза), които осигуряват тяхното разграждане и липсват или работят слабо в облигатните анаероби, за които кислородът се оказва токсичен.
Дихателната верига е най-разнообразна при бактериите, които притежават не само цитохромоксидаза, но и други крайни оксидази.
Особено място сред аеробните организми заемат организмите, способни на фотосинтеза - цианобактерии, водорасли, съдови растения. Отделяният от тези организми кислород осигурява развитието на всички други аеробни организми.
Организмите, които могат да растат при ниски концентрации на кислород (≤ 1 mg/l), се наричат микроаерофили.
Анаеробните организми могат да живеят и да се развиват при липса на свободен кислород в околната среда. Терминът "анаероби" е въведен от Луи Пастьор, който открива бактериите на маслената ферментация през 1861 г. Разпространени са предимно сред прокариотите. Техният метаболизъм се дължи на необходимостта от използване на други окислители, различни от кислорода.
Много анаеробни организми, които използваторганични вещества (всички еукариоти, които получават енергия в резултат на гликолиза) извършват различни видове ферментация, при които се образуват редуцирани съединения - алкохоли, мастни киселини.
Други анаеробни организми - денитрифициращи (някои от тях редуцират железен оксид), сулфат-редуциращи, метанообразуващи бактерии - използват неорганични окислители: нитрати, серни съединения, CO2.
Анаеробните бактерии се делят на групи маслени и др. според основния продукт на размяната. Специална група анаероби са фототрофните бактерии.
По отношение на O2 анаеробните бактерии се разделят наоблигатни, които не могат да го използват в обмен, ифакултативни (например денитрифициращи), които могат да преминат от анаеробиоза към растеж в среда с O2.
На единица биомаса анаеробните организми образуват много редуцирани съединения, на които те са основните производители в биосферата.
Последователността на образуване на редуцирани продукти (N2, Fe2+, H2S, CH4), наблюдавани при преход към анаеробиоза, например в дънни утайки, се определя от енергийния добив на съответните реакции.
Анаеробните организми се развиват при условия, когато O2 се използва напълно от аеробни организми, например в отпадъчни води и утайки.
Влияние на количеството разтворен кислород върху видовия състав и изобилието на водните организми.
Степента на насищане на водата с кислород е обратно пропорционална на нейната температура. Концентрацията на разтворен O2 в повърхностните води варира от 0 до 14 mg/l и е обект на значителни сезонни и дневни колебания, които зависят главно от съотношението на интензивността на процесите на неговото производство и потребление.
В случай на високоинтензивността на фотосинтезата, водата може да бъде значително пренаситена с O2 (20 mg/l и повече). Във водната среда кислородът е ограничаващият фактор. O2 е в атмосферата 21% (по обем) и около 35% от всички газове, разтворени във вода. Разтворимостта му в морска вода е 80% от тази в прясна вода. Разпределението на кислорода в резервоар зависи от температурата, движението на водните слоеве, както и от природата и броя на организмите, живеещи в него.
Издръжливостта на водните животни на ниско съдържание на кислород варира при различните видове. Сред рибите са установени четири групи според връзката им с количеството разтворен кислород:
1) 7 - 11 mg / l - пъстърва, мино, бяла риба;
2) 5 - 7 mg/l - липан, кефал, уклей, михалица;
3) 4 mg/l - хлебарка, йорж;
4) 0,5 mg / l - шаран, лин.
Някои видове организми са се адаптирали към сезонните ритми в консумацията на O2, свързани с условията на живот.
Така при ракообразните Gammarus Linnaeus е установено, че интензивността на дихателните процеси се увеличава с температурата и се променя през годината.
При животни, живеещи на места, бедни на кислород (крайбрежна тиня, дънна тиня), са открити дихателни пигменти, които служат като резерв от кислород.
Тези видове могат да оцелеят чрез преминаване към бавен живот, към анаеробиоза или поради факта, че имат d-хемоглобин, който има висок афинитет към кислорода (дафния, олигохети, полихети, някои ламелни мекотели).
Други водни безгръбначни се издигат на повърхността за въздух. Това са възрастни плувци и водни бръмбари, гладки риби, водни скорпиони и водни буболечки, езерни охлюви и бобини (коремоноги мекотели). Някои бръмбари се обграждат с въздушно мехурче, държано от косъм, а насекомите могат да използват въздухот дихателните пътища на водни растения.