AUTOTROPHE ORGANISMEN: EIGENSCHAFTEN UND BEISPIELE - BIOLOGIE - 2025

Die autotrophen Organismen sind lebende Organismen, die die Fähigkeit haben, ihre eigene Nahrung zu produzieren. Das heißt, sie können aus einfachen Elementen komplexe organische Verbindungen wie Fette, Kohlenhydrate oder Proteine ​​erzeugen. Dazu nutzen sie anorganische chemische Reaktionen oder Sonnenlicht.

Beispiele für autotrophe Organismen sind Pflanzen, Algen und Cyanobakterien. So reduzieren autotrophe Organismen Kohlendioxid, um organische Verbindungen zu erzeugen, die bei der Biosynthese von Substanzen verwendet werden. Zusätzlich wird chemische Energie zur Verwendung in verschiedenen Metabolismen gespeichert.

Autotropher Organismus, ein Baum. Quelle: pixabay.com.

Die überwiegende Mehrheit der Autotrophen verwendet Wasser als Reduktionsmittel, es gibt jedoch auch andere Organismen, die Schwefelwasserstoff verwenden. In ähnlicher Weise werden die Autotrophen unter Berücksichtigung der in den Reaktionen verwendeten Energiequelle als Photoautotrophen und Chemoautotrophen klassifiziert.

Photoautotrophen, dargestellt durch Pflanzen, einige Bakterien und Grünalgen, verbrauchen Energie aus Sonnenlicht. Andererseits verwenden Chemoautotrophe Schwefel oder Stickstoff als Energiequelle. Einige Archaeen und Bakterien, wie die Schwefelbakterien, gehören zu dieser Gruppe.

Ursprung und Entwicklung

Es gibt verschiedene Theorien, die versuchen, den Ursprung des Lebens auf der Erde zu erklären. Zusammen mit diesen forschen Wissenschaftler, um herauszufinden, wie diese Vorfahren die Energie erhalten haben, sich zu entwickeln.

Einige Experten schlagen vor, dass sich Autotrophen, wie sie derzeit bekannt sind, möglicherweise sekundär zu den ersten lebenden Formen entwickelt haben. Der biochemische Prozess, mit dem photosynthetische Organismen ihre Lebensmittel herstellen, ist hochspezialisiert.

Dies könnte darauf hindeuten, dass solche Anpassungen eine lange Zeit und aufeinanderfolgende evolutionäre Modifikationen erforderlich gemacht haben könnten. Heterotrophe hängen jedoch von Autotrophen für Lebensmittel ab. Daher müssen sich die Vorschläge um die Klärung der in beiden Fällen auftretenden Zweifel drehen.

Erste autotrophe Zellen

Es gibt eine Theorie, die autotrophe Organismen als erste Zellen auf der Erde postuliert. Nach diesen Ansätzen befriedigten diese Strukturen ihren Kohlenstoffbedarf aus dem in der Umwelt vorkommenden CO2.

Um das Auftreten von Heterotrophen zu erklären, schlagen die Wissenschaftler, die diese Hypothese unterstützen, vor, dass sich die ersten Chemoorganoheterotrophen auf einem Substrat entwickelten, das dem von Escherichia coli ähnlich ist.

Erste heterotrophe Zellen

Eine andere Gruppe von Forschern unterstützt die Idee, dass die ersten Lebensformen heterotrophe Organismen waren, die später autotrophen Wesen Platz machten.

Nach einigen Theorien begünstigten die bestehenden Bedingungen auf der Erde die Bildung von Aminosäuren und anderen basischen Verbindungen für die Entwicklung des Lebens. Basierend darauf wurden die ersten Heterotrophen von diesen Energieblöcken gespeist.

Die Häufigkeit von Aminosäurequellen nahm jedoch ab. Dies übte einen starken evolutionären Druck auf die Heterotrophen aus, was zur Entwicklung und Spezialisierung von Zellen führte, die in der Lage waren, durch Photosynthese ihre eigene Nahrung zu produzieren.

Diese neuen autotrophen Wesen hingen zunächst von einer Variante des Photosyntheseprozesses ab. Daher verwendeten sie Schwefelwasserstoff, der später durch Wasser ersetzt wurde, als die Gruppe der Cyanobakterien intervenierte.

In dem Moment, in dem Wasser als grundlegendes Element in die Photosynthese eintritt, entsteht ein wichtiges Nebenprodukt: Sauerstoff. Dies wurde in die Umwelt ausgeschieden, wo die Werte nach und nach anstiegen. So hat sich wahrscheinlich eine neue Vielfalt heterotropher Leben entwickelt, die freien Sauerstoff atmen können.

Eigenschaften autotropher Organismen

- ATP-Synthese

Autotrophe Organismen wandeln die von der Sonne kommende Energie durch den Prozess der Photosynthese in ATP-Bindungen um. Ein Großteil dieses ATP wird hydrolysiert, um Energie bereitzustellen, die bei der Umwandlung von Kohlendioxid in Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen verwendet wird.

- Produkte der Photosynthese

Als Endprodukt der Photosynthese, die in Chloroplasten auftritt, ist Saccharose, ein Disaccharid aus Fructose und Glucose. Dies wird zu den Geweben transportiert, die es zur Energiegewinnung metabolisieren. Dieser Prozess erzeugt auch Stärke, die eine Speicherquelle für Kohlenhydrate ist.

Ebenso setzt die Photosynthese Sauerstoff an die Umwelt frei. Es gibt jedoch einige Bakterien wie Purpur und Grün, bei denen keine Sauerstoffproduktion stattfindet. In diesen wird eine spezielle Art von Sonnenenergieprozess durchgeführt, die als anoxygene Photosynthese bekannt ist.

- Produzenten

Pflanzen sind autotrophe Organismen und stellen ihre eigene Nahrung her. Heterotrophe Organismen ernähren sich von anderen Organismen

Innerhalb der Nahrungskette bilden autotrophe Organismen die Erzeugergemeinschaft. Dies ist die Grundlage für die Ernährung der Primärverbraucher, die sich als Pflanzenfresser hauptsächlich von Pflanzenarten ernähren.

-Energieübertragung

Autotrophe wandeln Energie in chemische Bindungen einfacher Zucker um und speichern diese. Diese polymerisieren, so dass sie als langkettige Kohlenhydrate, einschließlich Cellulose und Stärke, gespeichert werden können. Glukose wird ebenfalls produziert und ist die Basis für Proteine ​​und Fette.

Wenn ein heterotropher Organismus einen autotrophen aufnimmt, ermöglichen die darin enthaltenen Fette, Kohlenhydrate und Proteine ​​dem Tier, alle seine lebenswichtigen Stoffwechselfunktionen auszuführen.

Arten von autotrophen Organismen

Photoautotrophen

Cyanobakteriengattung Lyngbya-Filamente (sauerstoffhaltige photosynthetische Bakterien)

Photoautotrophe Organismen nutzen Licht als Energiequelle, um organische Stoffe herzustellen. Dazu führen sie den Photosynthesevorgang durch. Ein Beispiel hierfür sind Pflanzen, Grünalgen und einige Bakterien.

Chemoautotrophen

Chemoautotrophe sind Organismen, die Energie aus anorganischen chemischen Prozessen gewinnen. Derzeit leben diese Organismen tief, wo sie kein Sonnenlicht erhalten. Viele leben in der Nähe von Vulkanschloten, wo Hitze Stoffwechselreaktionen fördert.

Beispiele für autotrophe Organismen

- Pflanzen und Grünalgen

Dies sind Photoautotrophen, da sie Sonnenlicht in reduzierten Kohlenstoff umwandeln, der als Quelle chemischer Energie dient. Grünalgen und Pflanzen sind in der Nahrungskette von grundlegender Bedeutung, da sie zur Gruppe der Primärproduzenten gehören.

- Eisenbakterien

Eisenbakterien sind Chemoautotrophen, da sie Energie aus der Oxidation organischer oder anorganischer Substanzen erhalten. Sie bewohnen im Allgemeinen den Boden, in Flüssen und in Gebieten, in denen Eisen reichlich vorhanden ist, wie z. B. unterirdischen Wasserquellen.

- Schwefelbakterien

Schwefelbakterien kommen in stehenden Gewässern oder schwefelhaltigen Quellen vor. Im Gegensatz zu Grünalgen oder Pflanzen verwenden sie kein Wasser als Reduktionsmittel und produzieren daher keinen Sauerstoff.

Rote Schwefelbakterien sind für das Ökosystem von großer Bedeutung, da sie einen wichtigen Teil des Schwefel- und Kohlenstoffkreislaufs bilden. Darüber hinaus sind sie als Primärproduzenten Lebensmittel für eine Vielzahl von Wasserorganismen.

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