Autotrophs vs. Heterotrophs
levende organismen verkrijgen chemische energie op een van twee manieren.
Autotrophs, weergegeven in onderstaande figuur, slaan chemische energie op in koolhydraatmoleculen die ze zelf bouwen. Voedsel is chemische energie opgeslagen in organische moleculen. Voedsel levert zowel de energie om te werken als de koolstof om lichamen te bouwen. Omdat de meeste autotrofen zonlicht transformeren om voedsel te maken, noemen we het proces dat ze gebruiken fotosynthese., Slechts drie groepen organismen-planten, algen en sommige bacteriën-zijn in staat om deze levengevende energie transformatie. Autotrophs maken voedsel voor eigen gebruik, maar ze maken genoeg om ander leven te ondersteunen. Bijna alle andere organismen zijn absoluut afhankelijk van deze drie groepen voor het voedsel dat ze produceren. De producenten, zoals autotrophs ook bekend zijn, beginnen voedselketens die al het leven voeden. Voedselketens zullen worden besproken in het concept” voedselketens en Voedselwebs”.
heterotrofen kunnen hun eigen voedsel niet maken, dus moeten ze het eten of absorberen., Om deze reden, zijn heterotrophs ook bekend als consumenten. Consumenten omvatten alle dieren en schimmels en vele Protisten en bacteriën. Zij kunnen autotrophs of andere heterotrophs of organische molecules van andere organismen consumeren. Heterotrofen vertonen een grote diversiteit en kunnen veel fascinerender lijken dan producenten. Maar heterotrofen worden beperkt door onze totale afhankelijkheid van die autotrofen die oorspronkelijk ons voedsel maakten. Als planten, algen en autotrofe bacteriën van de Aarde verdwenen, zouden dieren, schimmels en andere heterotrofen snel ook verdwijnen. Al het leven vereist een constante input van energie., Alleen autotrophs kunnen die ultieme zonnebron transformeren in de chemische energie in voedsel dat leven aandrijft, zoals in onderstaande figuur wordt getoond.
fotosynthetische autotrophs, die voedsel maken met behulp van de energie in zonlicht, omvatten A) planten, B) algen en c) bepaalde bacteriën.
fotosynthese levert meer dan 99 procent van de energie voor het leven op aarde. Een veel kleinere groep autotrophs-meestal bacteriën in donkere of zuurstofarme omgevingen – produceren voedsel met behulp van de chemische energie opgeslagen in anorganische moleculen zoals waterstofsulfide, ammoniak, of methaan., Terwijl fotosynthese lichtenergie omzet in chemische energie, deze alternatieve methode van het maken van voedsel transfers chemische energie van anorganische naar organische moleculen. Het wordt daarom chemosynthese genoemd, en is kenmerkend voor de buiswormen die in onderstaande figuur worden getoond. Sommige van de meest recent ontdekte chemosynthetische bacteriën bewonen diepe oceaan warm water openingen of ” zwarte rokers.”Daar gebruiken ze de energie in gassen uit het binnenste van de aarde om voedsel te produceren voor een verscheidenheid aan unieke heterotrofen: gigantische buiswormen, blinde garnalen, gigantische witte krabben en gepantserde slakken., Sommige wetenschappers denken dat chemosynthese leven onder het oppervlak van Mars, Jupiters maan, Europa en andere planeten kan ondersteunen. Ecosystemen gebaseerd op chemosynthese lijken misschien zeldzaam en exotisch, maar ook zij illustreren de absolute afhankelijkheid van heterotrofen op autotrofen voor voedsel.
een voedselketen laat zien hoe energie en materie van producenten naar consumenten stromen. Materie wordt gerecycled, maar energie moet in het systeem blijven stromen. Waar komt deze energie vandaan?, Hoewel deze voedselketens “eindigt” met ontbinders, verteren ontbinders in feite materie van elk niveau van de voedselketen? (zie het concept “stroom van energie”.)
Buiswormen diep in de Galapagosrift halen hun energie uit chemosynthetische bacteriën die in hun weefsels leven. Geen spijsverteringssystemen nodig!
maken en gebruiken van voedsel
de stroom van energie door levende organismen begint met fotosynthese. Dit proces slaat energie van zonlicht op in de chemische bindingen van glucose., Door de chemische bindingen in glucose te breken, geven de cellen de opgeslagen energie vrij en maken ze de ATP die ze nodig hebben. Het proces waarin glucose wordt afgebroken en ATP wordt gemaakt wordt genoemd cellulaire ademhaling.
fotosynthese en cellulaire ademhaling zijn twee zijden van dezelfde medaille. Dit blijkt uit onderstaande figuur. De producten van het ene proces zijn de reactanten van het andere. Samen slaan de twee processen energie op en geven deze vrij in levende organismen. De twee processen werken ook samen om zuurstof te recyclen in de atmosfeer van de aarde.,
Dit diagram vergelijkt en contrasteert fotosynthese en cellulaire ademhaling. Het laat ook zien hoe de twee processen zijn gerelateerd.
fotosynthese
fotosynthese wordt vaak beschouwd als het belangrijkste levensproces op aarde. Het verandert lichtenergie in chemische energie en geeft ook zuurstof af. Zonder fotosynthese zou er geen zuurstof in de atmosfeer zijn. Fotosynthese omvat vele chemische reacties, maar ze kunnen worden samengevat in een enkele chemische vergelijking:
6CO2 + 6H2O + lichtenergie → C6H12O6 + 6O2.,
fotosynthetische autotrophs vangen lichtenergie van de zon op en absorberen kooldioxide en water uit hun omgeving. Met behulp van de lichtenergie combineren ze de reagentia om glucose en zuurstof te produceren, wat een afvalproduct is. Ze slaan de glucose op, meestal als zetmeel, en geven de zuurstof vrij in de atmosfeer.
cellulaire ademhaling
cellulaire ademhaling “verbrandt” glucose voor energie. Echter, het produceert geen licht of intense warmte zoals sommige andere soorten verbranding doen. Dit komt omdat het de energie in glucose langzaam afgeeft, in vele kleine stappen., Het gebruikt de energie die wordt vrijgegeven om molecules van ATP te vormen. Cellulaire ademhaling impliceert vele chemische reacties, die kunnen worden samengevat met deze chemische vergelijking:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + chemische energie (in ATP)
cellulaire ademhaling vindt plaats in de cellen van alle levende dingen. Het vindt plaats in de cellen van zowel autotrophs als heterotrophs. Ze verbranden allemaal glucose om ATP te vormen.