Органические вещества, образующиеся в процессе фотосинтеза, характеризуются высоким запасом внутренней энергии. Но эта энергия недоступна для непосредственного использования в реакциях, протекающих в живых тканях. Чтобы эту энергию извлечь (перевести в активную форму), необходимо разрушить связи в органическом веществе. Это осуществляется в процессе дыхания организмов, в ходе которого из органического вещества и кислорода образуются вода и углекислый газ.
Таким образом, дыхание − это процесс, в результате которого энергия органического вещества, образовавшегося при фотосинтезе, переводится в активную форму и может быть использована организмом.
Процесс дыхания, как и процесс фотосинтеза, очень сложный и состоит из большого количества стадий.
Часть высвободившейся в процессе дыхания энергии рассеивается окружающую среду, другая часть может быть использована живым организмом. При этом увеличивается энтропия окружающей среды, но уменьшается в живом веществе. Таким образом. В процессе дыхания происходит откачивание из экосистемы неупорядоченности (поддержание диссипативных структур).
Различают аэробное и анаэробное дыхание.
Аэробное дыхание осуществляется в средах, содержащих свободный кислород. Его итог можно выразить следующим уравнением:
С6Н12О6 + 6О2 = 6Н2О + 6СО2 + Энергия.
Таким образом, анаэробное дыхание − процесс, обратный нормальному фотосинтезу.
В условиях недостатка кислорода процесс идет не до конца. В результате незавершенного дыхания образуются низкомолекулярные органические вещества, содержащие еще некоторый избыток энергии.
Анаэробное дыхание осуществляется в средах, лишенных кислорода. При этом окислителями вместо кислорода являются другие вещества. В процессе анаэробного дыхания выделяются метан, углекислый газ, некоторые другие вещества, и высвобождается определенное количество энергии.
Бескислородное дыхание используется многими бактериями, дрожжами, плесневыми грибками (подобные микроорганизмы часто обитают в сточных водах, болотах). В некоторых случаях анаэробное дыхание можно встретить в тканях высших животных. Разновидностью анаэробного дыхания является брожение, при котором источником энергии служит само органическое вещество:
С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + 2СО2 + Энергия.
Образующиеся при анаэробном дыхании органические вещества (метан, спирты , кислоты) содержит некоторое количество оставшейся энергии и могут быть использованы другими организмами.
Все бактерии, в зависимости от типа дыхания, делятся на аэробных и анаэробных.