Почему организмы, обитающие в бескислородной среде, поглощают пищи во много раз больше, чем организмы, дышащие кислородом?

Коротко: потому что анаэробный способ получения энергии даёт гораздо меньше АТФ на одну молекулу пищевого субстрата, поэтому такие организмы вынуждены поглощать намного больше вещества, чтобы получить ту же энергию.

Подробно:

1. Энергетическая эффективность. При аэробном дыхании глюкоза (или другой органический субстрат) окисляется практически «до конца» до CO₂ и H₂O с помощью цепи переноса электронов и кислорода как сильного акцептора электронов. Это даёт примерно 30–32 молекулы АТФ на одну молекулу глюкозы. При ферментации (типичном для многих анаэробов) основной путь — гликолиз с субстратно-уровневой фосфорилизацией — и даёт лишь ~2 АТФ на глюкозу. Следствие: чтобы получить одинаковое количество АТФ, ферментирующему организму нужно потребить ≈15 раз больше глюкозы (30 ÷ 2 ≈ 15).

2. Почему так мало энергии у анаэробов. Два ключевых фактора:

   • восстановительный потенциал акцептора: кислород имеет очень высокий окислительно-восстановительный потенциал; при его восстановлении высвобождается больше свободной энергии, которую клетка преобразует в АТФ. Альтернативные акцепторы (NO₃⁻, SO₄²⁻ и т.д.) имеют более низкий потенциал, а при ферментации вообще нет внешнего акцептора — электроны остаются в частично восстановленных продуктах.

   • частичная утилизация субстрата: при ферментации значительная часть энергии остаётся в конечных продуктах (этанол, лактат, уксусная кислота, H₂ и т. п.), которые выделяются в среду. При аэробном окислении субстрат полностью «сгорает» и энергия извлекается эффективнее.

3. Разные типы анаэробов. Не все анаэробы — строгие ферментаторы. Некоторые используют анаэробное дыхание (нитратное, сульфатное и т. п.); оно даёт больше энергии, чем простая ферментация, но всё равно обычно меньше, чем с кислородом. Поэтому увеличение потребления пищи у таких организмов может быть в несколько раз (а у строгих ферментаторов — на порядок и более).

4. Биологические последствия. Низкий выход АТФ диктует ряд адаптаций: повышенный приток субстрата (быстрый захват и потребление), высокая скорость метаболического потока через гликолиз, и/или выделение большого количества органических продуктов в среду. Именно поэтому в анаэробных средах часто наблюдается быстрое истощение доступных органических веществ и накопление ферментационных продуктов.

Итого: основная причина — значительно меньшая энергетическая отдача (АТФ) на единицу потреблённой пищи при анаэробном обмене веществ, обусловленная термодинамикой окислительно-восстановительных реакций и тем, что при анаэробии органические вещества не окисляются полностью.