2.8: Автотрофи та гетеротрофи
- Page ID
- 56806
Назвіть одну головну відмінність між рослиною і твариною.
Відмінностей багато, але з точки зору енергії все починається з сонячного світла. Рослини поглинають енергію сонця і перетворюють її в їжу. Можна сидіти на сонці годинами і годинами. Ви відчуєте тепло, але не збираєтеся поглинати ніякої енергії. Ви повинні їсти, щоб отримати свою енергію.
Автотрофи проти гетеротрофів
Живі організми отримують хімічну енергію одним з двох способів.
Автотрофи, показані на малюнку нижче, зберігають хімічну енергію в молекулах вуглеводної їжі, які вони будують самі. Їжа - це хімічна енергія, що зберігається в органічних молекулах. Їжа забезпечує як енергію для роботи, так і вуглець для побудови тіл. Оскільки більшість автотрофів перетворюють сонячне світло для отримання їжі, ми називаємо процес, який вони використовують фотосинтез. Всього три групи організмів - рослини, водорості, деякі бактерії - здатні на цю цілющу енергетичну трансформацію. Автотрофи роблять їжу для власного використання, але вони роблять достатньо, щоб підтримувати інше життя, а також. Майже всі інші організми залежать абсолютно від цих трьох груп для їжі, яку вони виробляють. Виробники, як відомі також автотрофи, починають харчові ланцюги, які годують все життя.
Гетеротрофи не можуть зробити власну їжу, тому вони повинні їсти або поглинати її. З цієї причини гетеротрофи також відомі як споживачі. Споживачі включають всіх тварин і грибів і багато протистів і бактерій. Вони можуть споживати автотрофи або інші гетеротрофи або органічні молекули інших організмів. Гетеротрофи демонструють велику різноманітність і можуть здатися набагато цікавішими, ніж виробники. Але гетеротрофи обмежені нашою повною залежністю від тих автотрофів, які спочатку робили нашу їжу. Якщо рослини, водорості та автотрофні бактерії зникнуть із землі, тварини, гриби та інші гетеротрофи також незабаром зникнуть. Все життя вимагає постійного введення енергії. Тільки автотрофи можуть перетворити це кінцеве сонячне джерело в хімічну енергію в їжі, яка живить життя, як показано на малюнку нижче.
Фотосинтез забезпечує понад 99 відсотків енергії для життя на землі. Набагато менша група автотрофів - переважно бактерії в темних або низькокисневих середовищах - виробляють їжу, використовуючи хімічну енергію, що зберігається в неорганічних молекулах, таких як сірководень, аміак або метан. У той час як фотосинтез перетворює світлову енергію в хімічну енергію, цей альтернативний метод приготування їжі передає хімічну енергію від неорганічних до органічних молекул. Тому він називається хемосинтезом і характерний для трубкових черв'яків, показаних на малюнку нижче. Деякі з найбільш недавно виявлених хемосинтетичних бактерій населяють глибокі океанські отвори гарячої води або «чорних курців». Там вони використовують енергію в газах з надр Землі для отримання їжі для різноманітних унікальних гетеротрофів: гігантських трубчастих черв'яків, сліпих креветок, гігантських білих крабів та броньованих равликів. Деякі вчені вважають, що хемосинтез може підтримувати життя під поверхнею Марса, Місяця Юпітера, Європи та інших планет. Екосистеми, засновані на хемосинтезі, можуть здатися рідкісними і екзотичними, але вони теж ілюструють абсолютну залежність гетеротрофів від автотрофів для їжі.
Харчовий ланцюг показує, як енергія і речовина надходять від виробників до споживачів. Матерія переробляється, але енергія повинна продовжувати надходити в систему. Звідки береться ця енергія? Хоча ця харчова ланцюжка «закінчується» розкладачами, чи розкладачі, по суті, перетравлюють речовину з кожного рівня харчового ланцюга? 
Трубові черв'яки глибоко в Галапагоському розломі отримують свою енергію від хемосинтетичних бактерій, що живуть в їх тканині. Жодна травна система не потрібна! Виготовлення та використання продуктів харчування
Потік енергії через живі організми починається з фотосинтезу. Цей процес зберігає енергію від сонячного світла в хімічних зв'язках глюкози. Розриваючи хімічні зв'язки в глюкозі, клітини вивільняють накопичену енергію і роблять АТФ (також відомий як аденозинтрифосфат, енергозберігаючу молекулу), яка їм потрібна. Процес, при якому розщеплюється глюкоза і проводиться АТФ, називається клітинним диханням.
Фотосинтез і клітинне дихання схожі на дві сторони однієї медалі. Це видно з малюнка нижче. Продукти одного процесу є реагентами іншого. Разом ці два процеси зберігають і вивільняють енергію в живих організмах. Ці два процеси також працюють разом для переробки кисню в атмосфері Землі.
Ця діаграма порівнює і контрастує фотосинтез і клітинне дихання. Він також показує, як ці два процеси пов'язані між собою. Фотосинтез
Фотосинтез часто вважається єдиним найважливішим життєвим процесом на Землі. Він змінює енергію світла в хімічну енергію, а також вивільняє кисень. Без фотосинтезу в атмосфері не було б кисню. Фотосинтез передбачає безліч хімічних реакцій, але їх можна підсумувати в єдиному хімічному рівнянні:
6СО 2 + 6H 2 O + Енергія світла → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.
Фотосинтетичні автотрофи захоплюють світлову енергію від сонця і поглинають вуглекислий газ і воду з навколишнього середовища. Використовуючи світлову енергію, вони поєднують реагенти для отримання глюкози та кисню, який є продуктом життєдіяльності. Вони зберігають глюкозу, як правило, у вигляді крохмалю, і вони виділяють кисень в атмосферу.
Клітинне дихання
Клітинне дихання фактично «спалює» глюкозу для отримання енергії. Однак він не виробляє світла або інтенсивного тепла, як це роблять деякі інші види горіння. Це пов'язано з тим, що він вивільняє енергію в глюкозі повільно, багатьма невеликими кроками. Він використовує енергію, яка виділяється для формування молекул АТФ. Клітинне дихання передбачає безліч хімічних реакцій, які можна підсумувати за допомогою цього хімічного рівняння:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + Хімічна енергія (в АТФ)
Клітинне дихання відбувається в клітині всього живого. Вона має місце в клітині як автотрофів, так і гетеротрофів. Всі вони спалюють глюкозу з утворенням АТФ.
Резюме
- Автотрофи зберігають хімічну енергію в молекулах вуглеводної їжі, які вони будують самі. Більшість автотрофів роблять свою «їжу» за допомогою фотосинтезу, використовуючи енергію сонця.
- Гетеротрофи не можуть зробити власну їжу, тому вони повинні їсти або поглинати її.
- Хемосинтез використовується для отримання їжі з використанням хімічної енергії, що зберігається в неорганічних молекулах.
Рецензія
- Порівняйте автотрофи з гетеротрофами і опишіть зв'язок між цими двома групами організмів.
- Назвіть та опишіть два типи харчових процесів, знайдених серед автотрофів. Що кількісно важливіше для життя на землі?
- Опишіть потік енергії через типовий харчовий ланцюг (описуючи «що їсть що»), включаючи первісне джерело цієї енергії та її кінцеву форму після вживання.
| Зображення | Довідка | Атрибуції |
|
[Рисунок 1] | Кредит: Лаура Герін, використовуючи структуру Користувач:Mysid/Вікісховище Джерело: Фонд CK-12 (структура доступна на Commons.wikimedia.org/wiki/file:ATP_Structure.svg) Ліцензія: CC BY-NC 3.0 |
|
[Рисунок 2] | Кредит: (а) Корі Леопольд; (б) Flickr: *higetiger (c) люб'язно надано NASA Джерело: (а) http://www.flickr.com/photos/cleopold73/2669714872/; (б) www.flickr.com/photos/higetiger/2759095853; (c) Commons.wikimedia.org/wiki/file:cyanobacteria_guerrero_ negro.jpg Ліцензія: (A): CC BY 2.0; (B): CC BY 2.0; (C): суспільне надбання |
 |
[Рисунок 3] | Кредит: Маріана Руїс Вільярреал (LadyOfHats) для Фонду CK-12 Джерело: CK-12 Ліцензія Фонду: CC BY-NC 3.0 |
 |
[Рисунок 4] | Кредит: люб'язно надано програмою NOAA Okeanos Explorer, Галапагоські розломи експедиції 2011; Маріана Руїс Вільярреал (LadyOfHats) для Фонду CK-12 Джерело: http://www.flickr.com/photos/noaaphotolib/9664056402/; CK-12 Фонд Ліцензія: CC BY 2.0; CC BY-NC 3.0 |
 |
[Рисунок 5] | Кредит: Маріана Руїс Вільярреал (LadyOfHats) для Фонду CK-12 Джерело: CK-12 Ліцензія Фонду: CC BY-NC 3.0 |