AUTOTROFIE ORGANISMI: RAKSTURLIELUMI UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Par Autotrofisks organismi ir dzīvi organismi, kas ir spēja ražot savu pārtiku. Tas ir, no vienkāršiem elementiem tie var radīt sarežģītus organiskos savienojumus, piemēram, taukus, ogļhidrātus vai olbaltumvielas. Šim nolūkam viņi izmanto neorganiskas ķīmiskas reakcijas vai saules gaismu.

Autotrofisko organismu piemēri ir augi, aļģes un zilaļģes. Tādējādi autotrofiski organismi samazina oglekļa dioksīdu, veidojot organiskos savienojumus, kurus izmanto vielu biosintēzē. Turklāt ķīmiskā enerģija tiek glabāta izmantošanai dažādos metabolismos.

Autotrofs organisms, koks. Avots: pixabay.com.

Lielākajā daļā autotrofu kā reducētāju izmanto ūdeni, tomēr ir arī citi organismi, kas izmanto sērūdeņradi. Tāpat, ņemot vērā reakcijās izmantoto enerģijas avotu, autotrofus klasificē kā fotoautotrofus un chemoautotrofus.

Fotoautotrofi, ko pārstāv augi, dažas baktērijas un zaļās aļģes, izmanto saules gaismas enerģiju. No otras puses, kemoautotrofi kā enerģijas avotu izmanto sēru vai slāpekli. Daži archaea un baktērijas, piemēram, sēra baktērijas, pieder šai grupai.

Izcelsme un evolūcija

Ir dažādas teorijas, kas mēģina izskaidrot dzīvības izcelsmi uz zemes. Līdztekus tiem zinātnieki veic pētījumus, lai noskaidrotu, kā šie senči ieguva enerģiju attīstīšanai.

Daži eksperti norāda, ka autotrofi, kā tie šobrīd ir zināmi, iespējams, attīstījās sekundāri nekā pirmās dzīvās formas. Bioķīmiskais process, ko fotosintētiskie organismi izmanto, lai ražotu pārtiku, ir ļoti specializēts.

Tas varētu domāt, ka šādiem pielāgojumiem, iespējams, bija vajadzīgs ilgs laiks un secīgas evolūcijas modifikācijas. Tomēr heterotrofi ir atkarīgi no autotrofiem pārtikai. Tāpēc priekšlikumos jācenšas izskaidrot šaubas, kas rodas abos gadījumos.

Pirmās autotrofiskās šūnas

Pastāv teorija, kas autotrofiskos organismus postulē kā pirmās šūnas uz Zemes. Saskaņā ar šīm pieejām šīs struktūras apmierināja savas oglekļa vajadzības no vidē sastopamā CO2.

Lai izskaidrotu heterotrofisko būtņu izskatu, zinātnieki, kas atbalsta šo hipotēzi, ierosina, ka pirmie ķemoanoheterotrofi attīstījās uz substrāta, kas līdzīgs Escherichia coli.

Pirmās heterotrofās šūnas

Cita pētnieku grupa atbalsta ideju, ka pirmās dzīvības formas bija heterotrofiski organismi, kas vēlāk deva ceļu autotrofiskām būtnēm.

Saskaņā ar dažām teorijām esošie apstākļi uz Zemes labvēlīgi ietekmēja aminoskābju un citu pamata savienojumu veidošanos dzīvības attīstībai. Balstoties uz to, šie enerģijas bloki baroja pirmos heterotrofus.

Tomēr aminoskābju avotu pārpilnība mazinājās. Tas radīja spēcīgu evolūcijas spiedienu uz heterotrofiem, kas fotosintēzes rezultātā izraisīja tādu šūnu attīstību un specializāciju, kuras pašas spēja ražot pārtiku.

Šīs jaunās autotrofiskās būtnes sākotnēji bija atkarīgas no fotosintētiskā procesa varianta. Tādējādi viņi izmantoja sērūdeņradi, kuru vēlāk aizstāja ar ūdeni, kad iejaucās zilaļģu grupa.

Tajā brīdī, kad ūdens nonāk fotosintēzē kā pamatelements, tiek izveidots svarīgs blakusprodukts: skābeklis. Tas tika izvadīts vidē, kur pamazām tā līmenis pieauga. Tādējādi, iespējams, ir attīstījusies jauna heterotrofiska dzīvesveids, tie, kuriem ir iespēja elpot brīvo skābekli.

Autotrofisko organismu raksturojums

- ATP sintēze

Autotrofie organismi fotosintēzes procesā pārveido enerģiju, kas nāk no Saules, ATP saitēs. Liela daļa šī ATP tiek hidrolizēta, lai iegūtu enerģiju, kas tiks izmantota oglekļa dioksīda pārvēršanai sešu oglekļa cukuros.

- Fotosintēzes produkti

Kā fotosintēzes, kas notiek hloroplastos, gala produkts ir saharoze, disaharīds, kas sastāv no fruktozes un glikozes. Tas tiek transportēts uz audiem, kas to metabolizē enerģijas iegūšanai. Šajā procesā rodas arī ciete, kas ir ogļhidrātu uzkrāšanas avots.

Tāpat fotosintēze vidē izdala skābekli. Tomēr ir arī dažas baktērijas, piemēram, purpursarkanā un zaļā, kur skābeklis netiek ražots. Tajos tiek veikts īpašs saules enerģijas process, kas pazīstams kā anoksigēna fotosintēze.

- producenti

Augi ir autotrofiski organismi, un viņi paši ražo pārtiku. Heterotrofie organismi barojas ar citiem organismiem

Pārtikas ķēdē autotrofiski organismi veido ražotāju grupu. Tie ir primāro patērētāju uztura pamatā, kuri kā zālēdāji barojas galvenokārt ar augu sugām.

-Enerģētika

Autotrofi pārveido un uzkrāj enerģiju vienkāršu cukuru ķīmiskās saitēs. Tie polimerizējas, lai tos varētu uzglabāt kā garu ķēdi saturošus ogļhidrātus, ieskaitot celulozi un cieti. Tiek ražota arī glikoze, kas ir olbaltumvielu un tauku pamats.

Kad heterotrofs organisms ieņem autotrofisku organismu, tajos esošie tauki, ogļhidrāti un olbaltumvielas ļauj dzīvniekam veikt visas dzīvībai svarīgās vielmaiņas funkcijas.

Autotrofisko organismu veidi

Fotoautotrofi

Zilaļģu ģints Lyngbya pavedieni (skābekļa fotosintēzes tipa baktērijas)

Fotoautotrofie organismi organisko vielu veidošanā kā enerģijas avotu izmanto gaismu. Šim nolūkam viņi veic fotosintēzes procesu. To piemērs ir augi, zaļās aļģes un dažas baktērijas.

Chemoautotrofi

Chemoautotrofi ir organismi, kas iegūst enerģiju no neorganiskiem ķīmiskiem procesiem. Pašlaik šie organismi dzīvo dziļi, kur tie nesaņem saules gaismu. Daudzi dzīvo ap vulkāniskām atverēm, kur siltums veicina vielmaiņas reakcijas.

Autotrofisko organismu piemēri

- Augi un zaļās aļģes

Tie ir fotoautotrofi, jo tie pārveido saules gaismu samazinātā ogleklī, kas darbojas kā ķīmiskās enerģijas avots. Zaļās aļģes un augi ir ļoti svarīgi pārtikas apritē, jo tie ietilpst primāro ražotāju grupā.

- Dzelzs baktērijas

Dzelzs baktērijas ir kemoautotrofi, jo tie saņem enerģiju no organisko vai neorganisko vielu oksidācijas. Tie parasti apdzīvo augsni, upēs un vietās, kur ir daudz dzelzs, piemēram, pazemes ūdens avotos.

- Sēra baktērijas

Sēra baktērijas ir atrodamas stāvošos ūdeņos vai sēra tipa avotos. Atšķirībā no zaļajām aļģēm vai augiem, tie neizmanto ūdeni kā reducētāju, tāpēc tie nerada skābekli.

Sarkanajām sēra baktērijām ir liela nozīme ekosistēmā, jo tās veido nozīmīgu daļu sēra un oglekļa ciklos. Turklāt kā primārie ražotāji tie ir pārtika visdažādākajiem ūdens organismiem.

Atsauces

1. Džons A. Ravens (2013). Autotrofijas attīstība saistībā ar fosfora prasību. Atjaunots no acade.oup.com
2. Vikipēdija (2019). Autotrofs. Atgūts no vietnes en.wikipedia.org.
3. Bioloģijas vārdnīca (2019). Autotrofs. Atgūts no biologydictionary.net.
4. F. gudrais. (2008). Autotrofi. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
5. R. Spēcīgs. (2008). Pārtikas ķēdes un pārtikas tīkli. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
6. Vrede, AD Kay. (2008). Organoloģiskā ekofizioloģija. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
7. Schönheit P, Buckel W, Martin WF. (2016). Par heterotrofijas izcelsmi. Izgūts no vietnes www.ncbi.nlm.nih.gov
8. González-Toril E. (2011) Autotrofs. Astrobioloģijas enciklopēdija. Springers. Atgūts no saites.springer.com.
9. Brennan, John (2019). Vai heterotrofi attīstījās no autotrofiem ?. Atgūts no sciencing.com.