autotrofy i heterotrofy
organizmy żywe otrzymują energię chemiczną na jeden z dwóch sposobów.
autotrofy, pokazane na rysunku poniżej, magazynują energię chemiczną w cząsteczkach węglowodanów, które same budują. Żywność to energia chemiczna zmagazynowana w cząsteczkach organicznych. Jedzenie dostarcza zarówno energii do pracy, jak i węgla do budowy ciał. Ponieważ większość autotrofów przekształca światło słoneczne w żywność, nazywamy to procesem wykorzystującym fotosyntezę., Tylko trzy grupy organizmów – rośliny, glony i niektóre bakterie – są zdolne do tej życiodajnej transformacji energetycznej. Autotrofy wytwarzają żywność na własny użytek, ale robią wystarczająco dużo, aby wspierać inne życie. Prawie wszystkie inne organizmy całkowicie zależą od tych trzech grup żywności, którą produkują. Producenci, jak znane są również autotrofy, rozpoczynają łańcuchy pokarmowe, które żywią całe życie. Łańcuchy żywnościowe zostaną omówione w koncepcji „Łańcuchy żywnościowe i sieci żywnościowe”.
heterotrofy nie mogą wytwarzać własnego pożywienia, więc muszą je jeść lub wchłaniać., Z tego powodu heterotrofy są również znane jako konsumenci. Do konsumentów należą wszystkie zwierzęta i grzyby oraz wiele protistów i bakterii. Mogą spożywać autotrofy lub inne heterotrofy lub cząsteczki organiczne innych organizmów. Heterotrofy wykazują dużą różnorodność i mogą wydawać się znacznie bardziej fascynujące niż producenci. Ale heterotrofy są ograniczone przez naszą całkowitą zależność od tych autotrofów, które pierwotnie tworzyły nasz pokarm. Jeśli rośliny, glony i bakterie autotroficzne znikną z ziemi, zwierzęta, grzyby i inne heterotrofy wkrótce znikną. Każde życie wymaga stałego wkładu energii., Tylko autotrofy mogą przekształcić to ostateczne, słoneczne źródło w energię chemiczną w żywności, która zasila życie, jak pokazano na rysunku poniżej.
autotrofy fotosyntetyczne, które wytwarzają żywność za pomocą energii słonecznej, obejmują (a) rośliny, (b) glony i (c) niektóre bakterie.
fotosynteza dostarcza ponad 99 procent energii dla życia na ziemi. Znacznie mniejsza grupa autotrofów-głównie bakterii w ciemnych lub niskotlenowych środowiskach – produkuje żywność za pomocą energii chemicznej zmagazynowanej w cząsteczkach nieorganicznych, takich jak siarkowodór, amoniak lub Metan., Podczas gdy fotosynteza przekształca energię świetlną w energię chemiczną, ta alternatywna metoda wytwarzania żywności przenosi energię chemiczną z cząsteczek nieorganicznych na organiczne. Dlatego nazywa się chemosyntezą i jest charakterystyczna dla tubeworms pokazanych na rysunku poniżej. Niektóre z ostatnio odkrytych bakterii chemosyntetycznych zamieszkują Głębokie oceaniczne otwory wentylacyjne gorącej wody lub ” czarnych palaczy.”Tam wykorzystują energię gazów z wnętrza Ziemi do produkcji pokarmu dla różnych unikalnych heterotrofów: gigantycznych robaków rurkowych, ślepych krewetek, gigantycznych białych krabów i opancerzonych ślimaków., Niektórzy naukowcy uważają, że chemosynteza może wspierać życie pod powierzchnią Marsa, Księżyca Jowisza, Europy i innych planet. Ekosystemy oparte na chemosyntezie mogą wydawać się rzadkie i egzotyczne, ale również ilustrują absolutną zależność heterotrofów od autotrofów dla pożywienia.
łańcuch pokarmowy pokazuje, w jaki sposób energia i Materia przepływają od producentów do konsumentów. Materia jest poddawana recyklingowi, ale energia musi nadal napływać do układu. Skąd pochodzi ta energia?, Chociaż te łańcuchy pokarmowe „kończą się” rozkładaczami, czy rozkładacze w rzeczywistości trawią materię z każdego poziomu łańcucha pokarmowego? (patrz koncepcja „przepływu energii”.)
Tubeworms głęboko w szczelinie Galapagos pobierają energię z bakterii chemosyntetycznych żyjących w ich tkankach. Nie jest potrzebny układ trawienny!
wytwarzanie i używanie żywności
przepływ energii przez organizmy żywe rozpoczyna się od fotosyntezy. Proces ten przechowuje energię ze światła słonecznego w wiązaniach chemicznych glukozy., Poprzez zerwanie wiązań chemicznych w glukozie, komórki uwalniają zmagazynowaną energię i wytwarzają ATP, których potrzebują. Proces, w którym rozkłada się glukoza i powstaje ATP, nazywa się oddychaniem komórkowym.
fotosynteza i oddychanie komórkowe są jak dwie strony tej samej monety. Wynika to z poniższego rysunku. Produkty jednego procesu są reaktantami drugiego. Razem oba procesy magazynują i uwalniają energię w organizmach żywych. Oba procesy współpracują również w celu recyklingu tlenu w atmosferze ziemskiej.,
ten diagram porównuje i kontrastuje fotosyntezę i oddychanie komórkowe. Pokazuje również, w jaki sposób oba procesy są ze sobą powiązane.
fotosynteza
fotosynteza jest często uważana za najważniejszy proces życia na Ziemi. Zmienia energię światła w energię chemiczną, a także uwalnia tlen. Bez fotosyntezy w atmosferze nie byłoby tlenu. Fotosynteza obejmuje wiele reakcji chemicznych, ale można je podsumować w jednym równaniu chemicznym:
6CO2 + 6H2O + energia światła → C6H12O6 + 6O2.,
fotosyntetyczne autotrofy wychwytują energię świetlną ze słońca i pochłaniają dwutlenek węgla i wodę z otoczenia. Wykorzystując energię światła, łączą reagenty w celu wytworzenia glukozy i tlenu, który jest produktem odpadowym. Przechowują glukozę, zwykle w postaci skrobi, i uwalniają tlen do atmosfery.
oddychanie komórkowe
oddychanie komórkowe faktycznie „spala” glukozę na energię. Jednak nie wytwarza światła ani intensywnego ciepła, jak robią to inne rodzaje spalania. To dlatego, że uwalnia energię w glukozie powoli, w wielu małych krokach., Wykorzystuje energię, która jest uwalniana do tworzenia cząsteczek ATP. Oddychanie komórkowe obejmuje wiele reakcji chemicznych, które można podsumować tym równaniem chemicznym:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia chemiczna (w ATP)
oddychanie komórkowe występuje w komórkach wszystkich żywych istot. Odbywa się w komórkach zarówno autotrofów, jak i heterotrofów. Wszystkie spalają glukozę, tworząc ATP.