Informatie

Bestaat er zoiets als een autotroof die geen fotosynthese gebruikt?


Ik heb gehoord van foto-autotrofen, dat zijn gewoon autotrofen die gebruikmaken van fotosynthese. Wat ik me afvraag is of er een andere manier is voor een organisme om zijn eigen voedsel te maken zonder fotosynthese?


Autotroof

Encyclopedische vermelding. Een autotroof is een organisme dat zijn eigen voedsel kan produceren met behulp van licht, water, koolstofdioxide of andere chemicaliën. Omdat autotrofen hun eigen voedsel produceren, worden ze soms producenten genoemd.

Ga voor het volledige encyclopedische artikel met mediabronnen naar: http://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/autotroph/

Aangedreven door

Een autotroof is een organisme dat zijn eigen voedsel kan produceren met behulp van licht, water, koolstofdioxide of andere chemicaliën. Omdat autotrofen hun eigen voedsel produceren, worden ze soms producenten genoemd.

Planten zijn het meest bekende type autotrofe, maar er zijn veel verschillende soorten autotrofe organismen. Algen, die in water leven en waarvan de grotere vormen bekend staan ​​als zeewier, zijn autotroof. Fytoplankton, kleine organismen die in de oceaan leven, zijn autotrofen. Sommige soorten bacteriën zijn autotrofen.

De meeste autotrofen gebruiken een proces dat fotosynthese wordt genoemd om hun voedsel te maken. Bij fotosynthese gebruiken autotrofen energie van de zon om water uit de bodem en koolstofdioxide uit de lucht om te zetten in een voedingsstof die glucose wordt genoemd. Glucose is een soort suiker. De glucose geeft planten energie. Planten gebruiken glucose ook om cellulose te maken, een stof die ze gebruiken om te groeien en celwanden te bouwen.

Alle planten met groene bladeren, van de kleinste mossen tot torenhoge dennenbomen, synthetiseren of creëren hun eigen voedsel door middel van fotosynthese. Algen, fytoplankton en sommige bacteriën voeren ook fotosynthese uit.

Sommige zeldzame autotrofen produceren voedsel via een proces dat chemosynthese wordt genoemd, in plaats van via fotosynthese. Autotrofen die chemosynthese uitvoeren, gebruiken geen energie van de zon om voedsel te produceren. In plaats daarvan maken ze voedsel met behulp van energie uit chemische reacties, waarbij ze vaak waterstofsulfide of methaan combineren met zuurstof.

Organismen die chemosynthese gebruiken, leven in extreme omgevingen, waar de giftige chemicaliën die nodig zijn voor oxidatie worden gevonden. Bacteriën die in actieve vulkanen leven, oxideren bijvoorbeeld zwavel om hun eigen voedsel te produceren. In het Yellowstone National Park in de Amerikaanse staten Wyoming, Idaho en Montana zijn in warmwaterbronnen bacteriën gevonden die in staat zijn tot chemosynthese.

Bacteriën die in de diepe oceaan leven, in de buurt van hydrothermale bronnen, produceren ook voedsel door middel van chemosynthese. Een hydrothermale opening is een smalle scheur in de zeebodem. Zeewater sijpelt door de spleet naar beneden in hete, gedeeltelijk gesmolten rots eronder. Het kokend hete water circuleert vervolgens terug de oceaan in, beladen met mineralen uit de hete rots. Deze mineralen omvatten waterstofsulfide, dat de bacteriën gebruiken bij chemosynthese.

Autotrofe bacteriën die voedsel produceren door middel van chemosynthese zijn ook gevonden op plaatsen op de zeebodem die koude sijpelen worden genoemd. Bij koude sijpelen sijpelen waterstofsulfide en methaan van onder de zeebodem omhoog en vermengen zich met het oceaanwater en opgeloste koolstofdioxide. De autotrofe bacteriën oxideren deze chemicaliën om energie te produceren.

Autotrofen in de voedselketen

Een voedselketen verklaren: een beschrijving van welke organismen eten welke andere organismen in het wild, wetenschappers groeperen organismen in trofische of voedingsniveaus. Er zijn drie trofische niveaus. Omdat autotrofen geen andere organismen consumeren, zijn ze het eerste trofische niveau.

Autotrofen worden gegeten door herbivoren, organismen die planten consumeren. Herbivoren zijn het tweede trofische niveau. Carnivoren, wezens die vlees eten, en alleseters, wezens die alle soorten organismen eten, zijn het derde trofische niveau.

Herbivoren, carnivoren en alleseters zijn allemaal consumenten die voedingsstoffen consumeren in plaats van ze zelf te maken. Herbivoren zijn primaire consumenten. Carnivoren en alleseters zijn secundaire consumenten.

Alle voedselketens beginnen met een soort autotroof (producent). Autotrofen zoals grassen groeien bijvoorbeeld in de Rocky Mountains. Muildierherten zijn herbivoren (primaire consumenten), die zich voeden met de autotrofe grassen. Carnivoren (secundaire consumenten) zoals bergleeuwen jagen en consumeren de herten.

In hydrothermale bronnen is de producent van de voedselketen autotrofe bacteriën. Primaire consumenten zoals slakken en mosselen consumeren de autotrofen. Carnivoren zoals octopus consumeren de slakken en mosselen.

Een toename van het aantal autotrofen zal meestal leiden tot een toename van het aantal dieren dat ze eet. Een afname van het aantal en de verscheidenheid aan autotrofen in een gebied kan echter de hele voedselketen verwoesten. Als een bosgebied afbrandt bij een bosbrand of wordt gekapt om een ​​winkelcentrum te bouwen, kunnen herbivoren zoals konijnen geen voedsel meer vinden. Sommige konijnen kunnen verhuizen naar een betere habitat en sommige kunnen sterven. Zonder de konijnen verliezen vossen en andere vleeseters die zich met hen voeden ook hun voedselbron. Ook zij moeten verhuizen om te overleven.

Woordenschat

(enkelvoud: alg) diverse groep waterorganismen, waarvan de grootste zeewieren zijn.

organisme dat zijn eigen voedsel en voedingsstoffen kan produceren uit chemicaliën in de atmosfeer, meestal door middel van fotosynthese of chemosynthese.

(enkelvoud: bacterie) eencellige organismen die in elk ecosysteem op aarde voorkomen.

kooldioxide

broeikasgas dat door dieren wordt geproduceerd tijdens de ademhaling en door planten wordt gebruikt tijdens de fotosynthese. Kooldioxide is ook het bijproduct van de verbranding van fossiele brandstoffen.

complexe koolhydraten die de taaie, stijve celwand van de meeste planten vormen en nodig zijn voor producten als papier en textiel.

taaie, stijve en niet-levende barrière rond de zachte cellen van de meeste autotrofen, zoals planten.

chemosynthese

proces waarbij sommige microben koolstofdioxide en water omzetten in koolhydraten met behulp van energie verkregen uit anorganische chemische reacties.

om te bewegen, vaak in een patroon.

mariene omgeving waar waterstofsulfide en methaan van onder de zeebodem omhoog sijpelen en zich vermengen met het oceaanwater.

organisme in de voedselketen dat voor voedsel, voeding en energie afhankelijk is van autotrofen (producenten) of andere consumenten.

om van het een naar het ander te veranderen.

materiaal, meestal van plantaardige of dierlijke oorsprong, dat levende organismen gebruiken om voedingsstoffen te verkrijgen.

groep organismen die zijn verbonden in volgorde van het voedsel dat ze eten, van producenten tot consumenten, en van prooien, roofdieren, aaseters en decomposers.

ecosysteem gevuld met bomen en kreupelhout.

soort zoogdier verwant aan een hond met een dunne snuit en dikke staart.

"eenvoudige suiker" chemische stof die door veel planten wordt geproduceerd tijdens fotosynthese.

soort plant met smalle bladeren.

omgeving waar een organisme het hele jaar door of voor kortere tijd leeft.

organisme dat voornamelijk planten en andere producenten eet.

kleine stroom water die van nature stroomt uit een ondergrondse waterbron die wordt verwarmd door heet of gesmolten gesteente.

waterstofsulfide

chemisch samengesteld gas dat verantwoordelijk is voor de vieze geur van rotte eieren.

hydrothermisch

gerelateerd aan warm water, vooral water dat wordt verwarmd door de interne temperatuur van de aarde.

chemische verbinding die het basisingrediënt is van aardgas.

anorganisch materiaal met een karakteristieke chemische samenstelling en specifieke kristalstructuur.

kleine plant meestal te vinden in vochtige, schaduwrijke gebieden.

berg leeuw

grote kat afkomstig uit Noord- en Zuid-Amerika. Ook wel een cougar, poema, catamount en panter genoemd.

groot hert (zoogdier) met lange oren afkomstig uit Noord-Amerika.

waterdier met twee schelpen die kunnen openen en sluiten voor voedsel of verdediging.

stof die een organisme nodig heeft voor energie, groei en leven.

zeedier (weekdier) met een zacht lichaam en acht armen.

organisme dat een verscheidenheid aan organismen eet, waaronder planten, dieren en schimmels.

levend of eens-levend ding.

chemisch proces waarbij een stof wordt gecombineerd met zuurstof om de fysieke en moleculaire structuur van de stof te veranderen.

fotosynthese

proces waarbij planten water, zonlicht en koolstofdioxide omzetten in water, zuurstof en eenvoudige suikers.

fytoplankton

microscopisch organisme dat in de oceaan leeft en door middel van fotosynthese lichtenergie kan omzetten in chemische energie.

organisme dat zijn eigen voedsel produceert door middel van fotosynthese en waarvan de cellen wanden hebben.

Primaire consument

organisme dat producenten-herbivoren eet.

organisme in de voedselketen dat zijn eigen energie en voedingsstoffen kan produceren. Ook wel autotroof genoemd.

zoogdier met lange oren die op sterke achterpoten huppelt.

Rotsgebergte

bergketen in het westen van de Verenigde Staten en Canada.

oppervlaktelaag van de bodem van de oceaan.

Mariene algen. Zeewier kan bestaan ​​uit bruine, groene of rode algen, maar ook uit "blauwgroene algen", wat eigenlijk bacteriën zijn.

secundaire consument

langzaam door een grens stromen.

soort plant, kleiner dan een boom maar met houtachtige takken.

zee- of landdier (weekdier) met een schelp en een voet waarop het glijdt.

bovenste laag van het aardoppervlak waar planten kunnen groeien.

soort chemische verbinding die zoet smaakt en in een of andere vorm essentieel is voor het leven.

scheikundig element met het symbool S.

trofisch niveau

een van de drie posities in de voedselketen: autotrofen (eerste), herbivoren (tweede) en carnivoren en alleseters (derde).

een opening in de aardkorst, waardoor lava, as en gassen uitbarsten, en ook de kegel gebouwd door uitbarstingen.


Inhoud

De voorwaarde autotroof werd in 1892 bedacht door de Duitse botanicus Albert Bernhard Frank. [6] [ niet-primaire bron nodig ] Het komt van het oude Griekse woord τροφή (trofee), wat "voeding" of "voedsel" betekent. Het eerste autotrofe organisme ontwikkelde zich ongeveer 2 miljard jaar geleden. [7] Foto-autotrofen evolueerden uit heterotrofe bacteriën door fotosynthese te ontwikkelen. De vroegste fotosynthetische bacteriën gebruikten waterstofsulfide. Vanwege de schaarste aan waterstofsulfide, evolueerden sommige fotosynthetische bacteriën om water te gebruiken bij fotosynthese, wat leidde tot cyanobacteriën. [8]

Sommige organismen vertrouwen op organische verbindingen als koolstofbron, maar kunnen lichte of anorganische verbindingen gebruiken als energiebron. Dergelijke organismen zijn mixotrofen. Een organisme dat koolstof uit organische verbindingen haalt, maar energie uit licht, wordt a . genoemd fotoheterotroof, terwijl een organisme dat koolstof verkrijgt uit organische verbindingen en energie uit de oxidatie van anorganische verbindingen a . wordt genoemd chemolithoheterotroof.

Er zijn aanwijzingen dat sommige schimmels ook energie kunnen halen uit ioniserende straling: Dergelijke radiotrofe schimmels werden gevonden in een reactor van de kerncentrale van Tsjernobyl. [9]

Er zijn veel verschillende soorten primaire producenten in het ecosysteem van de aarde in verschillende staten. Schimmels en andere organismen die hun biomassa verkrijgen door het oxideren van organische materialen, worden ontbinders genoemd en zijn geen primaire producenten. Korstmossen in toendraklimaten zijn echter een uitzonderlijk voorbeeld van een primaire producent die, door mutualistische symbiose, fotosynthese door algen (of aanvullend stikstofbinding door cyanobacteriën) combineert met de bescherming van een afbrekende schimmel. Ook plantachtige primaire producenten (bomen, algen) gebruiken de zon als vorm van energie en brengen deze in de lucht voor andere organismen. [3] Er zijn natuurlijk primaire H2O-producenten, waaronder een vorm van bacteriën, en fytoplankton. Omdat er veel voorbeelden zijn van primaire producenten, zijn koraal en een van de vele soorten bruine algen, kelp, twee dominante soorten. [3]

De bruto primaire productie vindt plaats door fotosynthese. Dit is ook een belangrijke manier waarop primaire producenten energie opnemen en ergens anders produceren/uitgeven. Planten, koraal, bacteriën en algen doen dit. Bacteriën zijn een recentere vondst in het proces van fotosynthese met primaire producenten, aangezien ze pas [ wanneer? ] in de bodem ontdekt. Tijdens fotosynthese nemen primaire producenten energie van de zon en produceren deze in energie, suiker en zuurstof. Primaire producenten hebben ook energie nodig om diezelfde energie elders om te zetten, dus halen ze die uit nutriënten. Een type voedingsstof is stikstof. [4] [3]

Zonder primaire producenten, organismen die zelf energie kunnen produceren, zou de aarde niet in staat zijn zichzelf in stand te houden. [3] Planten produceren, samen met andere primaire producenten, de energie die wezens consumeren en de zuurstof die ze inademen. [3] Men denkt dat de eerste organismen op aarde primaire producenten waren die zich op de oceaanbodem bevonden. [3]

Autotrofen zijn fundamenteel voor de voedselketens van alle ecosystemen in de wereld. Ze halen energie uit de omgeving in de vorm van zonlicht of anorganische chemicaliën en gebruiken deze om brandstofmoleculen zoals koolhydraten te maken. Dit mechanisme wordt primaire productie genoemd. Andere organismen, heterotrofen genaamd, nemen autotrofen op als voedsel om functies uit te voeren die nodig zijn voor hun leven. Dus heterotrofen - alle dieren, bijna alle schimmels, evenals de meeste bacteriën en protozoa - zijn afhankelijk van autotrofen, of primaire producenten, voor de grondstoffen en brandstof die ze nodig hebben. Heterotrofen verkrijgen energie door koolhydraten af ​​te breken of organische moleculen (koolhydraten, vetten en eiwitten) die in voedsel worden verkregen, te oxideren. [10] Vleesetende organismen zijn indirect afhankelijk van autotrofen, omdat de voedingsstoffen die ze van hun heterotrofe prooi krijgen, afkomstig zijn van autotrofen die ze hebben geconsumeerd.

De meeste ecosystemen worden ondersteund door de autotrofe primaire productie van planten en cyanobacteriën die fotonen opvangen die aanvankelijk door de zon werden vrijgegeven. Planten kunnen slechts een fractie (ongeveer 1%) van deze energie gebruiken voor fotosynthese. [11] Het proces van fotosynthese splitst een watermolecuul ( H 2 O >> ), waardoor zuurstof vrijkomt ( O 2 >> ) in de atmosfeer, en het verminderen van kooldioxide ( CO 2 >> ) om de waterstofatomen vrij te maken die het metabolische proces van de primaire productie voeden. Planten zetten tijdens fotosynthese de energie van het foton om in de chemische bindingen van enkelvoudige suikers en slaan deze op. Deze plantensuikers worden gepolymeriseerd voor opslag, aangezien koolhydraten met een lange keten, waaronder andere suikers, zetmeel en celluloseglucose, ook worden gebruikt om vetten en eiwitten te maken. Wanneer autotrofen worden gegeten door heterotrofen, d.w.z. consumenten zoals dieren, worden de koolhydraten, vetten en eiwitten die ze bevatten energiebronnen voor de heterotrofen. [12] Eiwitten kunnen worden gemaakt met behulp van nitraten, sulfaten en fosfaten in de bodem. [13] [14] Primaire productie in tropische beken en rivieren Wateralgen leveren een belangrijke bijdrage aan voedselwebben in tropische rivieren en beken. Dit wordt weergegeven door netto primaire productie, een fundamenteel ecologisch proces dat de hoeveelheid koolstof weerspiegelt die binnen een ecosysteem wordt gesynthetiseerd. Deze koolstof komt uiteindelijk beschikbaar voor de consument. De netto primaire productie laat zien dat de snelheden van in-stream primaire productie in tropische regio's minstens een orde van grootte hoger zijn dan vergelijkbare gematigde systemen. [15] Autotrofen versus heterotrofen

Levende organismen verkrijgen op twee manieren chemische energie.

autotrofen, getoond in Figuur hieronder, slaan chemische energie op in koolhydraatvoedselmoleculen die ze zelf bouwen. Voedsel is chemische energie opgeslagen in organische moleculen. Voedsel levert zowel de energie om werk te doen als de koolstof om lichamen te bouwen. Omdat de meeste autotrofen zonlicht omzetten om voedsel te maken, noemen we het proces dat ze gebruiken fotosynthese. Slechts drie groepen organismen - planten, algen en sommige bacteriën - zijn in staat tot deze levengevende energietransformatie. Autotrofen maken voedsel voor eigen gebruik, maar ze maken ook 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 autotrofen ook bekend zijn, begin voedselketens die al het leven voeden. Voedselketens komen aan bod in het concept "Voedselketens en Voedselwebben".

heterotrofen kunnen hun eigen voedsel niet maken, dus moeten ze het eten of opnemen. Om deze reden zijn heterotrofen ook bekend als: consumenten. Tot de consumenten behoren alle dieren en schimmels en veel protisten en bacteriën. Ze kunnen autotrofen of andere heterotrofen of organische moleculen 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 zouden verdwijnen, zouden ook dieren, schimmels en andere heterotrofen spoedig verdwijnen. Al het leven vereist een constante toevoer van energie. Alleen autotrofen kunnen die ultieme zonnebron omzetten in de chemische energie in voedsel die het leven aandrijft, zoals weergegeven in Figuur onderstaand.

Fotosynthetische autotrofen, 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 autotrofen - meestal bacteriën in donkere of zuurstofarme omgevingen - produceert voedsel met behulp van de chemische energie die is opgeslagen in anorganische moleculen zoals waterstofsulfide, ammoniak of methaan. Terwijl fotosynthese lichtenergie omzet in chemische energie, brengt deze alternatieve methode om voedsel te maken chemische energie over van anorganische naar organische moleculen. Het heet daarom chemosynthese, en is kenmerkend voor de tubeworms getoond in Figuur onderstaand. Enkele van de meest recent ontdekte chemosynthetische bacteriën leven in warmwateropeningen in de diepzee 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 ook het leven onder het oppervlak van Mars, de maan van Jupiter, Europa en andere planeten kan ondersteunen. Ecosystemen gebaseerd op chemosynthese lijken misschien zeldzaam en exotisch, maar ook zij illustreren de absolute afhankelijkheid van heterotrofen van autotrofen voor voedsel.

Een voedselketen laat zien hoe energie en materie van producent naar consument stromen. Materie wordt hergebruikt, maar er moet energie in het systeem blijven stromen. Waar komt deze energie vandaan? Hoewel deze voedselketens "eindigen" met ontbinders, verteren ontbinders in feite materie van elk niveau van de voedselketen? (zie het concept "Flow of Energy".)

Tubeworms diep in de Galapagos Rift halen hun energie uit chemosynthetische bacteriën die in hun weefsels leven. Geen spijsvertering nodig!

Eten maken en gebruiken

De stroom van energie door levende organismen begint met fotosynthese. Dit proces slaat energie uit zonlicht op in de chemische bindingen van glucose. Door de chemische bindingen in glucose te verbreken, geven cellen de opgeslagen energie vrij en maken ze de ATP die ze nodig hebben. Het proces waarbij glucose wordt afgebroken en ATP wordt gemaakt heet cellulaire ademhaling.

Fotosynthese en cellulaire ademhaling zijn als twee kanten van dezelfde medaille. Dit blijkt uit Figuur onderstaand. De producten van het ene proces zijn de reactanten van het andere. Samen slaan de twee processen energie op in levende organismen en geven ze deze weer af. De twee processen werken ook samen om zuurstof in de atmosfeer van de aarde te recyclen.

Dit diagram vergelijkt en contrasteert fotosynthese en cellulaire ademhaling. Het laat ook zien hoe de twee processen met elkaar samenhangen.

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 veel chemische reacties, maar ze kunnen worden samengevat in een enkele chemische vergelijking:

Fotosynthetische autotrofen vangen lichtenergie van de zon op en absorberen koolstofdioxide en water uit hun omgeving. Met behulp van de lichtenergie combineren ze de reactanten om glucose en zuurstof te produceren, wat een afvalproduct is. Ze slaan de glucose op, meestal als zetmeel, en ze geven de zuurstof af aan de atmosfeer.

Cellulaire ademhaling

Cellulaire ademhaling & ldquo verbrandt & rdquo glucose voor energie. Het produceert echter lichte of intense hitte zoals sommige andere soorten verbranding. Dit komt omdat het de energie in glucose langzaam, in veel kleine stappen, vrijgeeft. Het gebruikt de energie die vrijkomt om ATP-moleculen te vormen. Cellulaire ademhaling omvat veel chemische reacties, die kunnen worden samengevat met deze chemische vergelijking:

Cellulaire ademhaling vindt plaats in de cellen van alle levende wezens. Het vindt plaats in de cellen van zowel autotrofen als heterotrofen. Ze verbranden allemaal glucose om ATP te vormen.


Er zijn veel verschillen, maar qua energie begint het allemaal met zonlicht. Planten nemen de energie van de zon op en zetten deze om in voedsel. U kunt uren en uren in de zon zitten. Je krijgt het warm, maar je gaat geen energie opnemen. Je moet eten om aan je energie te komen.

Levende organismen verkrijgen op twee manieren chemische energie.

autotrofen, getoond in Figuur hieronder, slaan chemische energie op in koolhydraatvoedselmoleculen die ze zelf bouwen. Voedsel is chemische energie opgeslagen in organische moleculen. Voedsel levert zowel de energie om werk te doen als de koolstof om lichamen te bouwen. Omdat de meeste autotrofen zonlicht omzetten om voedsel te maken, noemen we het proces dat ze gebruiken fotosynthese. Slechts drie groepen organismen - planten, algen en sommige bacteriën - zijn in staat tot deze levengevende energietransformatie. Autotrofen maken voedsel voor eigen gebruik, maar ze maken ook 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 autotrofen ook bekend zijn, begin voedselketens die al het leven voeden.

heterotrofen kunnen hun eigen voedsel niet maken, dus moeten ze het eten of opnemen. Om deze reden zijn heterotrofen ook bekend als: consumenten. Tot de consumenten behoren alle dieren en schimmels en veel protisten en bacteriën. Ze kunnen autotrofen of andere heterotrofen of organische moleculen 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 zouden verdwijnen, zouden ook dieren, schimmels en andere heterotrofen spoedig verdwijnen. Al het leven vereist een constante toevoer van energie. Alleen autotrofen kunnen die ultieme zonnebron omzetten in de chemische energie in voedsel die het leven aandrijft, zoals weergegeven in Figuur onderstaand.

Fotosynthese levert meer dan 99 procent van de energie voor het leven op aarde. Een veel kleinere groep autotrofen - meestal bacteriën in donkere of zuurstofarme omgevingen - produceert voedsel met behulp van de chemische energie die is opgeslagen in anorganische moleculen zoals waterstofsulfide, ammoniak of methaan. Terwijl fotosynthese lichtenergie omzet in chemische energie, brengt deze alternatieve methode om voedsel te maken chemische energie over van anorganische naar organische moleculen. Het heet daarom chemosynthese, en is kenmerkend voor de tubeworms getoond in Figuur onderstaand. Enkele van de meest recent ontdekte chemosynthetische bacteriën leven in warmwateropeningen in de diepzee 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 ook het leven onder het oppervlak van Mars, de maan van Jupiter, Europa en andere planeten kan ondersteunen. Ecosystemen gebaseerd op chemosynthese lijken misschien zeldzaam en exotisch, maar ook zij illustreren de absolute afhankelijkheid van heterotrofen van autotrofen voor voedsel.

Een voedselketen laat zien hoe energie en materie van producent naar consument stromen. Materie wordt hergebruikt, maar er moet energie in het systeem blijven stromen. Waar komt deze energie vandaan? Hoewel deze voedselketens "eindigen" met ontbinders, verteren ontbinders in feite materie van elk niveau van de voedselketen? Tubeworms diep in de Galapagos Rift halen hun energie uit chemosynthetische bacteriën die in hun weefsels leven. Geen spijsvertering nodig!

Eten maken en gebruiken

De stroom van energie door levende organismen begint met fotosynthese. Dit proces slaat energie uit zonlicht op in de chemische bindingen van glucose. Door de chemische bindingen in glucose te verbreken, geven cellen de opgeslagen energie vrij en maken de ATP (ook bekend als adenosinetrifosfaat, een energiedragend molecuul) die ze nodig hebben. Het proces waarbij glucose wordt afgebroken en ATP wordt gemaakt heet cellulaire ademhaling.

Fotosynthese en cellulaire ademhaling zijn als twee kanten van dezelfde medaille. Dit blijkt uit Figuur onderstaand. De producten van het ene proces zijn de reactanten van het andere. Samen slaan de twee processen energie op in levende organismen en geven ze deze weer af. De twee processen werken ook samen om zuurstof in de atmosfeer van de aarde te recyclen.

Dit diagram vergelijkt en contrasteert fotosynthese en cellulaire ademhaling. Het laat ook zien hoe de twee processen met elkaar samenhangen.

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 veel chemische reacties, maar ze kunnen worden samengevat in een enkele chemische vergelijking:

Fotosynthetische autotrofen vangen lichtenergie van de zon op en absorberen koolstofdioxide en water uit hun omgeving. Met behulp van de lichtenergie combineren ze de reactanten om glucose en zuurstof te produceren, wat een afvalproduct is. Ze slaan de glucose op, meestal als zetmeel, en ze geven de zuurstof af aan de atmosfeer.

Cellulaire ademhaling

Cellulaire ademhaling & ldquo verbrandt & rdquo glucose voor energie. Het produceert echter lichte of intense hitte zoals sommige andere soorten verbranding. Dit komt omdat het de energie in glucose langzaam, in veel kleine stappen, vrijgeeft. Het gebruikt de energie die vrijkomt om ATP-moleculen te vormen. Cellulaire ademhaling omvat veel chemische reacties, die kunnen worden samengevat met deze chemische vergelijking:

Cellulaire ademhaling vindt plaats in de cellen van alle levende wezens. Het vindt plaats in de cellen van zowel autotrofen als heterotrofen. Ze verbranden allemaal glucose om ATP te vormen.


Algen Autotrophs

Vervolgens hebben we de wonderen van algen. Algen variëren enorm in grootte, maar ze zijn over de hele wereld en horen typisch in de oceanen. Hier zijn twee "kleurrijke" voorbeelden van algen. Groene algen

[caption align=“aligncenter” width=“600”] Groene algen[/caption]

Welke kleur heeft groene algen? Als je groen hebt geraden, heb je gelijk. Met meer dan 7.000 soorten die tot deze groep behoren, is het verbazingwekkend dat zoveel soorten tot één groep kunnen behoren. Wat zijn enkele kenmerken van groene algen? Om te beginnen bevindt het zich vaak in watergebieden op ondiepe diepten. Een bijzonder voorbeeld is zeesla, ook wel Ulva en ziet eruit als sla in water. Rode algen Rode algen staan ​​bekend om zijn rode kleur en om zijn wetenschappelijke naam Rhodofyta. De reden dat het rood is, is omdat het een pigment bevat dat phycoerythrin wordt genoemd. Rode algen kunnen overleven op grotere diepten van de oceaan en dragen ook bij aan het bouwen van enorme hoeveelheden riffen in de Stille Oceaan. Als u Japanner bent, vertrouwt u waarschijnlijk op rode algen vanwege het hoge vitamine- en eiwitpotentieel.


Inhoud

Oorspronkelijk gebruikt met een andere betekenis, kreeg de term zijn huidige definitie na Lwoff en medewerkers (1946). [1] [2]

De meeste van de algemeen erkende fototrofen zijn autotroof, ook bekend als foto-autotrofen, en kunnen koolstof fixeren. Ze kunnen worden gecontrasteerd met chemotrofen die hun energie verkrijgen door de oxidatie van elektronendonoren in hun omgeving. Fotoautotrofen zijn in staat om hun eigen voedsel te synthetiseren uit anorganische stoffen met behulp van licht als energiebron. Groene planten en fotosynthetische bacteriën zijn fotoautotrofen. Foto-autotrofe organismen worden soms aangeduid als: holofytisch. [3] Dergelijke organismen halen hun energie voor voedselsynthese uit licht en zijn in staat om koolstofdioxide als hun belangrijkste koolstofbron te gebruiken. [ citaat nodig ]

Zuurstofrijke fotosynthetische organismen gebruiken chlorofyl voor het opvangen van lichtenergie en oxideren water, waardoor het wordt "gesplitst" in moleculaire zuurstof. Anoxygene fotosynthetische bacteriën daarentegen hebben een stof genaamd bacteriochlorofyl - die voornamelijk absorbeert bij niet-optische golflengten - voor het opvangen van lichtenergie, leven in aquatische omgevingen en zullen, met behulp van licht, chemische stoffen zoals waterstofsulfide oxideren in plaats van water. [ citaat nodig ]

Ecologie Bewerken

In een ecologische context zijn fototrofen vaak de voedselbron voor het naburige heterotrofe leven. In terrestrische omgevingen zijn planten de overheersende variëteit, terwijl aquatische omgevingen een reeks fototrofe organismen omvatten, zoals algen (bijv. kelp), andere protisten (zoals euglena), fytoplankton en bacteriën (zoals cyanobacteriën). De diepte tot waar zonlicht of kunstlicht in het water kan doordringen, waardoor fotosynthese kan plaatsvinden, staat bekend als de fotische zone. [ citaat nodig ]

Cyanobacteriën, die prokaryotische organismen zijn die zuurstofische fotosynthese uitvoeren, nemen veel omgevingsomstandigheden in beslag, waaronder zoet water, zeeën, bodem en korstmos. Cyanobacteriën voeren plantachtige fotosynthese uit omdat het organel in planten dat fotosynthese uitvoert, is afgeleid van een [4] endosymbiotische cyanobacterie. [5] Deze bacterie kan water gebruiken als elektronenbron om CO . uit te voeren2 reductie reacties. Evolutionair gezien zou het vermogen van cyanobacteriën om te overleven in zuurstofrijke omstandigheden, die voor de meeste anaërobe bacteriën als giftig worden beschouwd, de bacteriën een adaptief voordeel hebben gegeven waardoor de cyanobacteriën zich efficiënter hadden kunnen bevolken. [ citaat nodig ]

EEN fotolithoautotroof is een autotroof organisme dat lichtenergie gebruikt, en een anorganische elektronendonor (bijv. H2OH2, H2S), en CO2 als zijn koolstofbron. Voorbeelden zijn planten. [ citaat nodig ]

In tegenstelling tot foto-autotrofen, fotoheterotrofen zijn organismen die voor hun energie uitsluitend afhankelijk zijn van licht en voor hun koolstof voornamelijk van organische verbindingen. Fotoheterotrofen produceren ATP door middel van fotofosforylering, maar gebruiken milieuvriendelijke organische verbindingen om structuren en andere biomoleculen te bouwen. [6]


Belang van autotrofen

Ons bestaan ​​is te danken aan autotrofen. In feite zijn niet alleen wij, maar alle andere levensvormen afgeleid van het kritische werk van autotrofen. Dit komt omdat autotrofen suikers maken uit koolstofdioxidegas en andere chemische verbindingen door het proces van fotosynthese. Er zouden bijvoorbeeld geen plantenetende dieren kunnen bestaan, en dus geen vleesetende dieren die herbivoren eten, zouden kunnen overleven.

Autotrofen worden vaak producenten genoemd en ze vormen de belangrijkste ondersteunende basis van de voedselketen in elk ecosysteem en leveren de brandstof die alle levende organismen nodig hebben om te bestaan.

Het is waarschijnlijk dat de allereerste vorm van leven op aarde een autotroof was. Om te kunnen bestaan, zou het zijn eigen energie hebben moeten maken, omdat er geen andere biologische opties zouden zijn om energie te benutten.

Heterotrofen en mdash-organismen die hun eigen voedsel niet kunnen maken door licht of chemische energie op te vangen, zijn logischerwijs geëvolueerd uit autotrofen. Sommige deskundigen zijn van mening dat de alomtegenwoordigheid van heterotrofen te wijten is aan het feit dat levende organismen hebben ontdekt dat het gemakkelijker is om gewoon een autotroof te eten om energie te verkrijgen voor biologische processen om te overleven en te bloeien.


Belang

Zoals vermeld, zijn autotrofen primaire producenten en bezetten daarom de basis van de voedselketen op het eerste trofische niveau. Dit maakt ze erg belangrijk in de natuur, aangezien elk ander organisme dat geen primaire producent is, op hen vertrouwt voor hun overleving. Herbivoren zijn bijvoorbeeld afhankelijk van planten voor hun energie en eten verschillende planten (gras, maïs, bladeren enz.) als hun voedselbron.

Carnivoren en alleseters zijn afhankelijk van planten en vlees als bron van voedsel en energie. Without autotrophs, which are the primary producers, all these other organisms at the higher trophic levels would not survive because the food chain as a whole is dependent on the primary producers.

Apart from simply being the source of food and energy, they are also important in other ways. The Thioautotrophic bacteria that live in the giant tube worm (Riftia pachyptila) uses hydrogen sulfide (oxidation) to produce NADPH and ATP that is then used to synthesis organic material. This is used as the source of energy by the worm.

This is a symbiotic relationship that allows the two organisms to live and benefit each other. Here, therefore, this type of autotrophy benefits organisms that live in tough environments such as the deep sea.


15 Main Factors Affecting Photosynthesis

The following points highlight the fifteen main factors affecting photosynthesis. The factors are: 1. Temperatuur 2. Carbon Dioxide Concentrations 3. Light 4. Intensity 5. Quality 6. Duration 7. Oxygen 8. Water 9. Mineral Elements 10. Air Pollutants 11. Chemical Compounds 12. Chlorophyll Contents 13. Protoplasmic Factor 14. Accumulation of Carbohydrates 15. Blackman’s Principle of Limiting Factors.

Factor # 1. Temperature:

Wanneer CO2, light and other factors are not limiting, the rate of photosynthesis increases with a rise in temperature, over a range from 6°C to about 37°C. Above this temperature, there is an abrupt fall in the rate and the tissue dies at 43°C. High temperatures cause the inactivation of enzymes and therefore affect the enzymatically controlled ‘dark’ reactions of photosynthesis.

The optimum temperature for the maximum falls between 20-30°C. Above 25-30°C the maximum rate is not maintained as the time factor begins to operate and the optimum temperature is reduced from 37°C to 30°C.

Given other factors are limiting, the rate of photosynthesis follows Vant Hoffs rule between 6°C-30°C to 35°C i.e., it doubles with each increase of 10°C. The reason being that all the reactions of the Calvin cycle are temperature dependent and the rate of diffusion of CO2 to the chloroplasts is accelerated by high temperature.

Temperature range at which optimum photosynthesis can occur, varies with the plant species. For instance some lichens can photosynthesize at 20°C while conifers can assimilate at 35°C. On the other side certain blue green algae and bacteria inhabit hot springs and can perform photosynthesis at 70°C. Similarly, cacti can also carry on photosynthesis at 55°C.

In nature the maximum rate of photosynthesis due to temperature is not realized, because light or CO2 or both are limiting. The response curve of net photosynthesis to temperature is different from those for light and CO2.

It shows minimum, optimum and maximum temperatures. Between the C3 en C4 plants, while the former species have optimal rates from 20-26°C, the latter species may show optimal rates from 35-40°C. Similarly, temperature also influences the light (optimum, 30-35°C) and dark respiration (optimum 40-45°C).

Factor # 2. Carbon Dioxide Concentrations:

Nearly 0.032% by volume of carbon dioxide is present in the atmosphere and at this low level it acts as a limiting factor. Under laboratory conditions when light and temperature are not limiting factors, increase in CO2 concentration in the atmosphere from 0.03% to 0.3-1% raises rate of photosynthesis.

With the further increase in the concentration of CO2 progressively the rate of carbon assimilation increases slightly and then it becomes independent of CO2 concentratie.

Thereafter, it remains constant over a wide range of CO2 concentrations. Plants vary in their ability to utilize high concentrations of CO2. In tomatoes, high concentration of CO2, above the physiological range, exerts harmful influence causing leaf senescence. During the early period of the earth, the concentration of CO2 in the atmosphere was as high as 20%.

Factor # 3. Light:

The photosynthetically active region of the spectrum of light is at wavelengths from 400-700 nm. Green light (550 nm) plays an important role in photosynthesis. Light supplies energy for the process.

Light varies in intensity, quality and duration. A brief account on these three aspects is given as follows:

Factor # 4. Intensity:

Wanneer CO2 and temperature are not limiting and light intensities are low, the rate of photosynthesis increases with an increase in its intensity. At a point saturation may be reached, when further increase in light intensity fails to induce increase in photosynthesis.

Optimum or saturation intensities may vary with different plant species e.g., C4 en C3. C3 plants become saturated at levels considerably lower than full sunlight but C4 plants are usually not saturated at full sunlight.

When the intensity of light falling on a photosynthesizing organ is increased beyond a certain point, the cells of that organ become vulnerable to chlorophyll catalyzed photo-oxidations. Consequently, these organs begin to consume O2 in plaats van CO2 and CO2 is vrijgegeven. Photo-oxidation is maximal when O2 is present or carotenoids are absent or CO2 concentration is low.

Factor # 5. Quality:

The action spectrum for photosynthesis in leaves shows two major peaks, one in the red and the other one in the blue (Fig. 14-1). In these regions, chlorophylls absorb maximal light. Most effective wavelengths differ with different plants.

It is of interest to note that plants show high photosynthesis in the blue and red light while red algae do so in green light and brown algae in blue light. The blue-green algae have action spectrum peak in yellow or orange light.

Factor # 6. Duration:

In general, a plant will accomplish more photosynthesis when exposed to long periods of light. It has also been found that uninterrupted and continuous photosynthesis for relatively long periods of time, may be sustained without any visible damage to the plant. We would also do well to bear in mind that if we remove the source of light, the rate of CO2 fixation falls to zero immediately.

Clearly, no species has evolved and/or has developed a storage battery in its leaves whereby the immediate products of the photochemical reactions can be retained in significant amounts to be utilized for the fixation of CO2 later on.

Factor # 7. Oxygen:

Oxygen has been shown to inhibit photosynthesis in C3 plants while C4 plants show little effect. It is suggested that C4 plants have photorespiration and high O2 stimulates it. The rate of photosynthesis increases by 30-50% when the concentration of oxygen in air is reduced from 20% to 0.5% and CO2, light and temperature are not the limiting factors.

Oxygen is inhibitory to photosynthesis because it would favour a more rapid respiratory rate utilizing common intermediates, thus reducing photosynthesis. Secondly, oxygen may compete with CO2 and hydrogen becomes reduced in place of CO2. Thirdly, O2 destroys the excited (triplet) state of chlorophyll and thus inhibits photosynthesis.

It may be stated that direct effect of O2 on photosynthesis remains to be understood.

Factor # 8. Water:

Water is an essential raw material in carbon assimilation. Less than 1% of the water absorbed by a plant is used in photosynthesis. The decrease in water contents of the soil from field capacity to the permanent wilting point results in the decreased photosynthesis.

The inhibitory effect is primarily attributed to increased dehydration of protoplasm and also stomatal closure. The removal of water from the protoplasm also affects its colloidal state, impairs enzymatic efficiency, inhibits vital processes like respiration, photosynthesis etc. Dehydration may even damage the micromolecular structure of the chloroplasts.

It is also assumed that primary factor of dehydration in retarding photosynthesis is due to stomatal closure which reduces CO2 absorption. Water deficiency may cause drying of the cell walls of mesophyll cells, reducing their permeability to CO2. Water deficiency may accumulate sugars and thus increase respiration and decrease photosynthesis.

Factor # 9. Mineral Elements:

As discussed earlier, several minerals are essential for plant growth. These include Mg, Fe, Cu, CI, Mn, P and are closely associated with reactions of photosynthesis.

Factor # 10. Air Pollutants:

Gaseous and metallic pollutants decrease photosynthetic activity. These include ozone, SO2, oxidants, hydrogen fluorides, etc.

Factor # 11. Chemical Compounds:

Compounds like HCN, H2S, etc. when present even in small quantities, depress the rate of photosynthesis by inhibiting enzymes. In addition chloroform, ether etc., also stop photosynthesis and the effect is reversible at low concentrations. However, at high concentrations the cells die.

Factor # 12. Chlorophyll Contents:

The rate of photosynthesis in two varieties of barley having normal green leaves and yellow leaves was studied. CO2, light and temperature were not limiting factors. The rate of assimilation per unit area of leaf surface in the two varieties was the same even though the green-leaved variety contained ten times more chlorophyll than the yellow one. Clearly, the chlorophyll in the green leaves is surplus. Leaves having high chlorophyll content do not photosynthesize rapidly since they lack the enzymes or co-enzymes to use the products of the light reactions to reduce available CO2.

Factor # 13. Protoplasmic Factor:

Besides chlorophyll certain protoplasmic factors also influence the rate of photosynthesis. They affect the dark reactions. It has been shown that these factors are absent in the young stage and develop as the seedling becomes old.

That these protoplasmic factors appear to be enzymatic is indicated by the fact that the capacity for photosynthesis is lost at temperatures above 30°C or at strong light intensities in many plants even though cells are green and living.

Factor # 14. Accumulation of Carbohydrates:

Accumulation of photosynthate in the plant cells, if not translocate, slows down and finally stops the process. The accumulated products increase the rate of respiration. Sugar is also converted into starch and the accumulation of starch in chloroplasts reduces their effective surfaces and the process slows down.

Factor # 15. Blackman’s Principle of Limiting Factors:

“When a process is conditioned as to its rapidity by a number of separate factors, the rate of the process is limited by the pace of the slowest factor.”

The slowest factor implies a factor which is present in intensity or quantity that is less than what is required for the process, when two to more factors act at the same time. To explain the meaning of his principle Blackman cited the following example.

Suppose a leaf is subjected to a light intensity sufficient to decompose 5 c.c. of CO2 per hour and only 1 c.c. of the gas is available, photosynthesis will continue at a certain rate since light intensity is not a limiting factor.

Further any increase in light intensity will not result in an increase in the rate of photosynthesis. If the concentration of CO2 is increased, the rate of photosynthesis will go up with the same light intensity. Clearly, CO2 is the limiting factor. Increase in the CO2 concentration till it attains 5 c.c. level will result in an increase in the rate of photosynthesis. At this concentration of CO2, energy is just sufficient to decompose it but not more.

If the concentration of CO2 is raised still further, the rate of photosynthesis does not increase since light is now the limiting factor. When the light intensity is increased, then a higher concentration of CO2 will be decomposed and the rate of photosynthesis increases till light again becomes a limiting factor.

Figure 14-2 represents the whole concept graphically. This experiment evidently shows that the photosynthetic rate responds to one factor alone at a time and there would be sharp break in the curve and a plateau formed exactly at the point where another factor becomes limiting.