Открыть сервисСервис

Автотрофы — организмы-самоеды

Автотрофы (от греч. αὐτός — «сам» и τροφή — «пища») — организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических соединений, используя энергию света или химических реакций. Вместе с гетеротрофами они образуют два основных типа питания, определяющих круговорот веществ в биосфере. Автотрофы составляют основу пищевых цепей и являются главными первичными продуцентами биомассы на Земле.

Способы автотрофного питания

Фотоавтотрофы

Фотоавтотрофы (фототрофы) получают энергию из солнечного света и синтезируют органику из углекислого газа и воды. К ним относятся зелёные растения, водоросли, цианобактерии и некоторые другие прокариоты. Процесс фотосинтеза включает световую и темновую (карбоксилирования) фазы; в хлоропластах или мембранах фотосинтезирующих бактерий образуются АТФ и восстановленные никотинамиднуклеотиды, а затем органические молекулы.

Хемоавтотрофы

Хемоавтотрофы (хемотрофы) синтезируют органику, окисляя неорганические соединения — аммиак, сероводород, ионы железа, марганца, водород. Энергия этих реакций запасается в виде АТФ. Хемосинтезирующие бактерии обитают в глубоководных гидротермальных источниках, в почве, в кишечнике животных, где кислород отсутствует или его мало. Классический пример — нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак до нитритов и нитратов, и железобактерии, осаждающие оксиды железа.

Классификация

ГруппаИсточник энергииИсточник углеродаПримеры
ФотоавтотрофыСветCO₂Зелёные растения, цианобактерии
ХемоавтотрофыОкислительно-восстановительные реакцииCO₂Нитрифицирующие бактерии, железобактерии

По типу углеродного источника среди автотрофов выделяют также литотрофов (использующих неорганические доноры электронов) и органотрофов (использующих органические доноры электронов, но синтезирующих органику из CO₂ — так называемые хемолитоавтотрофы и хемоорганоавтотрофы).

Роль в биосфере

Автотрофы выполняют несколько ключевых функций:

  • Первичная продукция. Фотосинтезирующие организмы ежегодно фиксируют около 100–115 млрд тонн углерода, превращая его в органические вещества.
  • Круговорот веществ. Автотрофы участвуют в круговороте углерода, кислорода, азота, серы и других элементов, связывая неорганические формы с органическими.
  • Кислородный баланс. Фотосинтез — основной источник свободного кислорода в атмосфере и гидросфере.
  • Основа пищевых цепей. Все гетеротрофы прямо или косвенно зависят от автотрофной продукции.

Экологическое значение

Автотрофы формируют продуктивность экосистем: от тропических лесов и океанических фитопланктонных зон до глубоководных хемосинтетических сообществ, существующих без солнечного света. Глубоководные экосистемы у гидротермальных источников («чёрных курильщиков») полностью построены на хемосинтезе — первичными продуцентами там служат бактерии, окисляющие сероводород и метан.

История изучения

Открытие хемосинтеза связано с работами русского микробиолога Сергея Виноградского, который в 1880-х годах описал нитрифицирующих и серобактерий, синтезирующих органику без участия света. Термин «автотрофия» был предложен немецким ботаником Андреасом Шимпером в 1898 году. В XX веке изучение глубоководных экосистем показало, что хемосинтез может быть основой целых биоценозов, не зависящих от солнечной энергии.

Примечания

Автотрофы противопоставляются гетеротрофам — организмам, получающим готовые органические вещества из внешней среды. Существуют переходные формы: некоторые бактерии способны и к автотрофному, и к гетеротрофному питанию (факультативные автотрофы), например, кишечная палочка при определённых условиях.

Источники:

  • Биологический энциклопедический словарь (Гиляров, 1986)
  • Виноградский С. Н. Микрофлора почвы (1897)
  • Мазур И. М., Шилов И. Н. Биология (1980)
  • Кузнецов Н. Н. Краткий курс физиологии растений (1968)
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru