Автотрофи

Блок-схема для визначення того, автотрофом чи гетеротрофом є вид

У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Продуценти.

Автотро́фи, автотро́фні організми (від дав.-гр. αὐτός — «сам» та τροφή — «їжа», «харчування»), продуце́нти — організми, що синтезують із неорганічних речовин ( води, діоксиду вуглецю, неорганічних сполук азоту тощо) всі необхідні для життя органічні речовини, використовуючи енергію фотосинтезу (фототрофи — всі зелені рослини) чи хемосинтезу (хемотрофи — деякі бактерії (залізобактерії, сіркобактерії)) та ін.

Автотрофи — основні продуценти органічної речовини в біосфері. Вони забезпечують існування решти організмів.

Класифікація

У спробі пояснити явище автотрофності, вчені спочатку виділили три групи автотрофів : облігатні, факультативні та асимілятивні автотрофи.

Облігатний автотроф —це автотроф, який може отримувати енергію лише шляхом окислення неорганічних субстратів і не може засвоювати прості органічні субстрати, такі як ацетат, так само, як вуглекислий газ.

Факультативний автотроф — це автотроф, який здатний однаково використовувати як неорганічний, так і органічний субстрат як джерело енергії для росту

Асиміляційний автотроф — це автотроф, який може отримувати енергію лише шляхом окислення неорганічного субстрату, але здатний поєднувати простий органічний субстрат так само, як і вуглекислий газ.

Ріттенберг запропонував іншу термінологію. Він вважає, що було б краще називати «облігатні автотрофи» та «факультативні автотрофи» відповідно «облігатними хемолітотрофами» та «міксотрофами». Таким чином, «асиміляційний автотроф» став «хемолітотрофним гетеротрофом».

Наразі, залежно від того, як організми отримують енергію, автотрофи поділяються на два типи: фотоавтотрофи та хемоавтотрофи.

Фотоавтотрофи - це організми, які отримують енергію із сонячного світла для утворення  органічних сполук.

Захоплюючи фотони сонячного світла, фотоавтотрофи збирають свою енергію. За допомогою фотосинтезу вони здійснюють свої біохімічні процеси, які включають виробництво молекул АТФ.

Хемоавтотрофи — це організми, які отримують енергію з неорганічних хімічних речовин без потреби в сонячному світлі.

Багато хемоавтотрофів мешкають у глибоководних вулканічних жерлах, що ідеально підходить для вироблення тепла для пришвидшення метаболізму.Ці організми використовують леткі хімічні речовини, такі як сірководень, двовалентне залізо, елементарна сірка, аміак тощо, для отримання енергії.

Ефективність роботи

Ефективність роботи продуцентів — одна з важливих функціональних характеристик природних ландшафтів. Вона залежить від двох груп причин: одна з них пов'язана з внутрішніми особливостями продуцентів і можливостями їх фотосинтетичного апарату, які визначають теоретично можливу швидкість створення первинної продукції. Інша група причин пов'язана із зовнішніми екологічними факторами, виступаючими як обмежувачі фотосинтетичної активності рослин. Для кількісної оцінки ефективності функціонування фітоценозів використовується спеціальний показник — ККД використання радіації, розрахунок якого базується на зіставленні продуктивності рослинного покриву з кількістю поглиненої фотосинтетично активної радіації (ФАР). За даними В. Лархера, найбільший ККД відзначається для ландшафтів екваторіальних лісів (4,5%). Ефективність роботи продуцентів у різних зонах знижується при лімітуючій дії гідротермічних факторів. Найнижчий ККД спостерігається в пустельних і напівпустельних ландшафтах тропіків (0,05%), де в поясі високого тиску рідкісний дефіцит вологи поєднується з максимальними величинами сонячної інсоляції.

Автотрофи у харчових ланцюгах

Автотрофи є продуцентами (виробниками біомаси і енергії) в екосистемах, вони є базовим рівнем трофічного ланцюгу, без якого життя неможливе.Їх споживають гетеротрофні організми(консументи I порядку), згідно з правилом екологічної піраміди у співвідношенні 10:1(на 1 кг консументів I порядку 10 кг автотрофних рослин).

Роль автотрофних бактерій

Мікробна спільнота складається з ключових організмів, що впливають на якість води.

Також, деякі автотрофні бактерії вбудовують вуглекислий газ у карбонові кислоти, а не утворюють цукрові похідні, як рослини.

Аеробні хемолітотрофні бактерії беруть участь в:

Окисленні аміаку та нітриту.(Нітрифікуючі бактерії);

Окислені відновлених сполук сірки;

Окисленні двовалентного заліза, визолюванні металів з руд;

Окисленні молекулярного водню(Водневі та карбоксидобактерії);

Фіксаці СО2 (цикл Кальвіна-Бассама; анаеробний ацетил-КоА-шлях; відновлювальний цикл трикарбонових кислот).

Автотрофна теорія походження життя

Автотрофна теорія походження життя постулює хімічне окислення легкодоступних сполук заліза як первинне джерело енергії. Зокрема, перетворення сульфіду заліза (FeS) на пірит (FeS₂ ) за допомогою сірководню ( H₂S) вивільняє енергію та забезпечує атоми H для відновлення вуглекислого газу до органічної речовини.

Практичне використання

Знання про автотрофні організми використовуються в біотехнологіях для очищення води та повітря, виробництва біопалива, у створенні штучних біосистем для космічних досліджень. Розуміння механізмів, за допомогою яких автотрофи синтезують органічні речовини, може допомогти в розробці нових технологій, спрямованих на збереження природних ресурсів та боротьбу зі змінами клімату.

Див.також

• Способи живлення організмів;
• Фотосинтез;
• Хемосинтез;
• Паразитизм;
• Біорізноманіття;
• Автотрофні бактерії.

Література

• Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.

Посилання

• Автотрофи [Архівовано 22 березня 2022 у Wayback Machine.] // ВУЕ
• Автотрофні організми (автотрофи) // Словник-довідник з екології : навч.-метод. посіб. / уклад. О. Г. Лановенко, О. О. Остапішина. — Херсон : ПП Вишемирський В. С., 2013. — С. 4.
• Геліотроф (автотроф) // Словник-довідник з екології : навч.-метод. посіб. / уклад. О. Г. Лановенко, О. О. Остапішина. — Херсон : ПП Вишемирський В. С., 2013. — С. 46.
• Продуценти // Словник-довідник з екології : навч.-метод. посіб. / уклад. О. Г. Лановенко, О. О. Остапішина. — Херсон : ПП Вишемирський В. С., 2013. — С. 149.
• ПРОДУЦЕНТ //Фармацевтична енциклопедія