Autotrof - Autotroph

Vezi și: Producția primară
Prezentare generală a ciclului dintre autotrofi și heterotrofi . Fotosinteza este principalul mijloc prin care plantele, algele și multe bacterii produc compuși organici și oxigen din dioxid de carbon și apă ( săgeata verde ).

Un autotrof sau producător primar este un organism care produce compuși organici complecși (cum ar fi carbohidrați , grăsimi și proteine ) folosind carbon din substanțe simple, cum ar fi dioxidul de carbon , folosind, în general, energie din lumină ( fotosinteză ) sau reacții chimice anorganice ( chemosinteză ). Ei transformă o sursă abiotică de energie (de exemplu, lumină) în energie stocată în compuși organici , care poate fi utilizată de alte organisme (de exemplu, heterotrofi). Autotrofii nu au nevoie de o sursă vie de carbon sau energie și sunt producătorii unui lanț alimentar , cum ar fi plantele de pe uscat sau algele din apă (spre deosebire de heterotrofii ca consumatori de autotrofi sau alți heterotrofi). Autotrofii pot reduce dioxidul de carbon pentru a produce compuși organici pentru biosinteză și ca combustibil chimic stocat. Majoritatea autotrofilor folosesc apa ca agent de reducere , dar unii pot folosi alți compuși de hidrogen, cum ar fi hidrogenul sulfurat .

Producătorii primari pot converti energia în lumină ( phototroph și photoautotroph ) sau energia în compuși chimici anorganici ( chemotrophs sau chemolithotrophs ) pentru a construi molecule organice , care este de obicei acumulat sub formă de biomasă și va fi utilizată ca sursă de carbon și energie de alte organisme (ex. heterotrofe și mixotrofe ). Fotoautotrofii sunt principalii producători primari, transformând energia luminii în energie chimică prin fotosinteză , construind în cele din urmă molecule organice din dioxid de carbon , o sursă de carbon anorganică . Exemple de chemolitotrofe sunt unele arhee și bacterii (organisme unicelulare) care produc biomasă din oxidarea compușilor chimici anorganici, aceste organisme sunt numite chemoautotrofe și se găsesc frecvent în orificiile hidrotermale din oceanul adânc. Producătorii primari sunt la cel mai scăzut nivel trofic și sunt motivele pentru care Pământul susține viața până în prezent.

Majoritatea chemoautotrofelor sunt litotrofe , utilizând donatori de electroni anorganici precum hidrogen sulfurat, hidrogen gazos , sulf elementar , amoniu și oxid feros ca agenți reducători și surse de hidrogen pentru biosinteză și eliberare de energie chimică. Autotrofii folosesc o parte din ATP produsă în timpul fotosintezei sau oxidării compușilor chimici pentru a reduce NADP + în NADPH pentru a forma compuși organici.

Istorie

Termenul autotrof a fost inventat de botanistul german Albert Bernhard Frank în 1892. Acesta provine din cuvântul grecesc antic τροφή ( trophḗ ), care înseamnă „hrană” sau „hrană”. Primul organism autotrof s-a dezvoltat acum aproximativ 2 miliarde de ani. Fotoautotrofele au evoluat din bacteriile heterotrofe prin dezvoltarea fotosintezei . Cele mai vechi bacterii fotosintetice au folosit hidrogen sulfurat . Datorită deficitului de hidrogen sulfurat, unele bacterii fotosintetice au evoluat pentru a utiliza apa în fotosinteză, ducând la cianobacterii .

Variante

Unele organisme se bazează pe compuși organici ca sursă de carbon , dar sunt capabili să utilizeze compuși ușori sau anorganici ca sursă de energie. Astfel de organisme sunt mixotrofe . Un organism care obține carbon din compuși organici dar obține energie din lumină se numește fotoheterotrof , în timp ce un organism care obține carbon din compuși organici și energie din oxidarea compușilor anorganici este denumit chemolitoheterotrof .

Dovezile sugerează că unele ciuperci pot obține, de asemenea, energie din radiațiile ionizante : astfel de ciuperci radiotrofe au fost găsite în creștere în interiorul unui reactor al centralei nucleare de la Cernobîl .

Diagrama de flux pentru a determina dacă o specie este autotrofă, heterotrofă sau un subtip

Exemple

Există multe tipuri diferite de producători primari în ecosistemul Pământului în diferite state. Ciupercile și alte organisme care își câștigă biomasa din materialele organice oxidante se numesc descompunători și nu sunt producători primari. Cu toate acestea, lichenii localizați în climatul tundrei sunt un exemplu excepțional de producător primar care, prin simbioză mutualistă, combină fotosinteza prin alge (sau suplimentar fixarea azotului prin cianobacterii) cu protecția unei ciuperci descompunătoare . De asemenea, producătorii primari de tip plantă (copaci, alge) folosesc soarele ca formă de energie și îl pun în aer pentru alte organisme. Desigur, există producători primari de H2O, inclusiv o formă de bacterii și fitoplancton . Deoarece există multe exemple de producători primari, două tipuri dominante sunt corali și unul dintre numeroasele tipuri de alge brune, alge.

Fotosinteză

Producția primară brută are loc prin fotosinteză. Acesta este, de asemenea, un mod principal prin care producătorii primari iau energie și o produc / eliberează în altă parte. Plantele, corali, bacterii și alge fac acest lucru. În timpul fotosintezei, producătorii primari preiau energie din soare și o produc în energie, zahăr și oxigen. De asemenea, producătorii primari au nevoie de energie pentru a transforma aceeași energie în altă parte, astfel încât să o obțină din nutrienți. Un tip de nutrienți este azotul.

Ecologie

Frunze verzi ale unei ferigi cu păr de fată , un fotoautotrof
Vezi și: Producția primară

Fără producători primari, organisme care sunt capabile să producă singuri energie, Pământul nu ar putea să se întrețină. Plantele, împreună cu alți producători primari, produc energia pe care o consumă ființele și oxigenul pe care îl respiră. Se crede că primele organisme de pe Pământ au fost producători primari aflați pe fundul oceanului.

Autotrofele sunt fundamentale pentru lanțurile alimentare ale tuturor ecosistemelor din lume. Aceștia preiau energie din mediu sub formă de lumină solară sau substanțe chimice anorganice și o folosesc pentru a crea molecule de combustibil, cum ar fi carbohidrații. Acest mecanism se numește producție primară . Alte organisme, numite heterotrofe , iau autotrofe ca hrană pentru a îndeplini funcțiile necesare vieții lor. Astfel, heterotrofii - toate animalele , aproape toate ciupercile , precum și majoritatea bacteriilor și protozoarelor - depind de autotrofi sau de producătorii primari , pentru materiile prime și combustibilul de care au nevoie. Heterotrofii obțin energie prin descompunerea carbohidraților sau oxidarea moleculelor organice (carbohidrați, grăsimi și proteine) obținute în alimente. Organismele carnivore se bazează indirect pe autotrofe, deoarece nutrienții obținuți din prada lor heterotrofă provin din autotrofe pe care le-au consumat.

Majoritatea ecosistemelor sunt susținute de producția primară autotrofă de plante și cianobacterii care captează fotonii eliberați inițial de soare . Plantele pot folosi doar o fracțiune (aproximativ 1%) din această energie pentru fotosinteză . Procesul de fotosinteză împarte o moleculă de apă ( ), eliberând oxigen ( ) în atmosferă și reducând dioxidul de carbon ( ) pentru a elibera atomii de hidrogen care alimentează procesul metabolic de producție primară . Plantele convertesc și stochează energia fotonului în legăturile chimice ale zaharurilor simple în timpul fotosintezei. Aceste zaharuri vegetale sunt polimerizate pentru depozitare sub formă de carbohidrați cu lanț lung , inclusiv alte zaharuri, amidon și celuloză; glucoza este, de asemenea, utilizată pentru a produce grăsimi și proteine . Când autotrofii sunt consumați de heterotrofi , adică consumatori precum animale, carbohidrații , grăsimile și proteinele conținute în acestea devin surse de energie pentru heterotrofi . Proteinele pot fi fabricate folosind nitrați , sulfați și fosfați din sol.

Producția primară în râurile și râurile tropicale

Algele acvatice contribuie semnificativ la rețelele alimentare din râurile și râurile tropicale. Acest lucru este afișat de producția primară netă, un proces ecologic fundamental care reflectă cantitatea de carbon care este sintetizată într-un ecosistem. Acest carbon devine în cele din urmă disponibil consumatorilor. Producția primară netă arată că ratele producției primare in-stream în regiunile tropicale sunt cel puțin cu un ordin de mărime mai mare decât sistemele temperate similare.

Vezi si

Referințe

linkuri externe