FOTOAUTOTROFAI: CHARAKTERISTIKOS IR PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Kad photoautotrophs arba phototrophic organizmai yra priklausomi nuo šviesos, kaip energijos šaltinio ir padaryti jį organines molekules iš neorganinių molekulių. Šis procesas yra žinomas kaip fotosintezė ir apskritai šios būtybės yra maisto grandinės pagrindas.

Svarbiausias energijos energijos šaltinis yra saulės šviesa, kuri patenka į žemės paviršių. Šviesos energija fiksuojama fotosintezės metu. Šio proceso metu energija yra absorbuojama chlorofilo ir kitų pigmentų, o po to paverčiama chemine energija.

Augalai yra fotoautotrofiniai organizmai (vaizdas iš nemokamų nuotraukų www.pixabay.com)

Fotoautotrofai paprastai naudoja šviesos energiją paversdami CO2 ir vandenį cukrumi, kurie yra tūkstančių organinių molekulių pagrindas. Šiuos cukrų gali įsisavinti dauguma gyvų organizmų, ne tik fotoautotrofai.

Žodis „fotoautotroph“ kildinamas iš trijų žodžių, paimtų iš lotynų kalbos, turinčių skirtingas reikšmes. Žodis nuotrauka, reiškiantis „šviesa“, žodis automobilis, reiškiantis „savas“, ir žodis trofosas, reiškiantis „mityba“.

Terminas „fotoautotrofas“ apima daugybę skirtingų gyvų būtybių grupių, įskaitant kai kurias bakterijų ir pirmuonių rūšis, visus augalus, dumblius ir kerpius. Be to, yra unikali gyvūnų rūšis, sujungianti fotoautotrofines ir heterotrofines savybes.

Fotoautotrofų charakteristikos

Privaloma fotoautotrofinių organizmų savybė yra šviesai jautrūs pigmentai. Šviesai jautrus pigmentas yra molekulė, galinti suvokti ir absorbuoti šviesos energiją fotonų pavidalu.

Fototrofai turi savybę absorbuoti ir paversti šviesos (iš šviesos) energiją į cheminę energiją. Ši energija kaupiama organinėse molekulėse vykstant metaboliniam fotosintezės procesui.

Daugelis fotoautotrofinių ir fotosintetinių būtybių turi chlorofilo molekules, nes tai yra pagrindinis pigmentas, atsakingas už pradinius fotosintezės veiksmus. Dėl chlorofilo buvimo beveik visi fotoautotrofai yra žalios spalvos.

Fotoautotrofija randama vienaląsčiuose organizmuose, tokiuose kaip melsvabakterės ir kai kurie pirmuonys, arba makroskopiniuose daugialąsčiuose organizmuose, tokiuose kaip dumbliai, kerpės ir augalai.

Fotoautotrofiniai organizmai yra pasklidę beveik visose ekosistemose ir jų dydis yra labai įvairus, nes jie gali būti tokie maži kaip Euglena arba tokie dideli, kaip milžiniška sekularija.

Augalai, išskyrus Antarktidą, dengia beveik visą žemės paviršių ir yra pagrindiniai fotoautotrofinių organizmų atstovai. Augaluose gausu formų, unikaliai ir puikiai pritaikytų visoms klimato sąlygoms bei sausumos ekosistemoms.

Fotoautotrofinių organizmų pavyzdžiai

Yra daugybė fotoautotrofinių gyvų būtybių įvairovės, nes tai yra adaptacija, kuri ją įsigijusiems organizmams suteikė galimybę išgyventi bet kokiomis sąlygomis ir ekosistemoje tol, kol jie yra šviesos šviesoje.

- Melsvabakterės

Melsvadumbliai (Šaltinis: „Patrioter6“ tinklalapyje en.wikibooks per „Wikimedia Commons“)

Melsvadumbliai arba oksifotobakterijos priklauso prokariotų sričiai. Tai vienaląsčiai organizmai, jie turi chloroplastus, todėl yra pajėgūs fotosintezei. Šių rūšių vidinės membranos turi į tiroidai panašias „fotosintetinančias lameles“ augalų chloroplastuose.

Visos melsvabakterės turi chlorofilo A ir biliproteinių pigmentų, tokių kaip fikobilinai ar fikocianinai. Šių pigmentų derinys melsvadumblių ląstelėse suteikia jiems būdingą mėlynai žalią spalvą.

Šie organizmai yra išsibarstę po visą biosferą ir būdingi ežerams, tvenkiniams, drėgnam dirvožemiui ir ardančioms šlapias organines medžiagas. Jie yra generologai, nes jų fotoautotrofija leidžia jiems atsisakyti pernelyg specifinių sąlygų, jiems reikia tik saulės spindulių.

- pirmuonys

„Volvox“ rūšies nuotrauka (šaltinis: craigpemberton per „Wikimedia Commons“)

Fotoautotrofiniuose pirmuoniuose yra euglena. Visi šie organizmai yra mikroskopiniai, pleiskanoti ir klasifikuojami Mastigophora grupėje.

Daugeliu atvejų euglenidae buvo klasifikuojami kaip vienaląsčiai dumbliai. Tačiau naujausi tyrimai parodė, kad jie gali ne tik maitintis fotosintezės būdu, bet ir naudodamiesi kai kuriomis aplinkoje esančiomis medžiagomis per pinocitozę.

Euglenidae auga laisvai, gyvena gėlame vandenyje (nedaugelis rūšių yra sūraus vandens) ir dažniausiai yra vieniši. Jie turi didelę formų įvairovę ir gali būti pailgi, rutuliniai, kiaušiniški arba lancetiški.

Kadangi jie yra fotosintetiniai, jie turi teigiamą fototaktiką (jie yra jautrūs šviesos dirgikliams) ir turi priekinio žievės pagrindo išsiplėtimą, kuris veikia kaip šviesos energijos fotoreceptorius.

Euglenidae yra fotoautotrogos (šaltinis: Davidas J. Pattersonas per „Wikimedia Commons“)

Jie kaip fotosintetiniai pigmentai turi chlorofilą A ir B, fikobilinus, β-karotinus ir neoksantino bei diadinoksantino tipo ksantofilus. Daugeliu atvejų euglenidae atstovai netenkina visų savo mitybos poreikių per fotosintezę, todėl jie turi pasisavinti vitaminus B1 ir B12 iš aplinkos.

- kerpės

Kerpės yra apibūdinamos simbiotiniu dumblių ir grybelių ryšiu; todėl jie yra ir heterotrofiniai (per grybelį), ir fotoautotrofiniai (per dumblius) organizmai.

Dviejų tipų organizmų asociacija yra naudinga abiem, nes dumbliai gali pasinaudoti substratu, kurį teikia grybelis; tuo tarpu grybelis gali maitintis dumblių gaminamu cukrumi vykstant fotosintezei.

Kerpės neatitinka taksonominės grupės, tačiau paprastai klasifikuojamos pagal simbionto grybelio tipą. Visi kerpius sudarantys grybai priklauso Ascomycota prieglaudai, priklausančiam Grybų karalystei.

- Vienaląsčiai dumbliai, augalai ir makroskopiniai dumbliai

Vienaląsčiai dumbliai yra bene gausiausi fotoautotrofiniai organizmai vandens ekosistemose; tuo tarpu augalai yra gausiausi sausumos ekosistemų makroorganizmai.

Tiek dumbliams, tiek augalams reikalingas vanduo ir anglies dioksidas, kad būtų galima vykdyti fotosintezę ir palaikyti jų mitybos poreikius.

Vienaląsčiai dumbliai

Jei paimsite truputį vandens iš bet kokios pelėsio, ežero, marių, upės, jūros ar bet kurio kito vandens telkinio ir stebėsite jį mikroskopu, rasite milijonus mažų žalsvos spalvos gyvūnėlių formos flagellate, kurių dauguma tikrai yra vienaląsčiai dumbliai. .

Beveik visi vienaląsčiai dumbliai turi vieną ar daugiau žiedų ir paprastai yra laisvai gyvenantys, nors yra ir kai kurių rūšių, gyvenančių kolonijose. Dauguma šių dumblių yra fotoautotrofiniai organizmai, tačiau yra ir heterotrofinių dumblių atvejų.

Jie laikomi vienu pagrindinių deguonies gamintojų planetoje, o kai kurie autoriai mano, kad jie yra pagrindiniai vandenynų gamintojai, nes jie yra maisto grandinės pagrindas.

Augalai

Augalai yra nenuoseklūs sausumos organizmai, kuriems būdingas kūnas, padalytas į dvi dalis: vieną iš oro ir vieną antžeminį. Antžeminę dalį sudaro šaknis, o anteninę dalį sudaro stiebas, kuris savo ruožtu yra padalintas į stiebą, lapus ir žiedus.

Jie turi neįtikėtiną skaičių skirtingų formų ir savo maistą gamina fotosintezės būdu, kaip ir visi kiti fotoautotrofai.

Tačiau augalai yra gyvos būtybės, kurios labiausiai specializuojasi naudoti šviesos energiją, nes jų lapuose yra milijonai ląstelių, specialiai įrengtų nuolatos sintezuoti dienos metu.

Makroskopiniai dumbliai

Makroskopiniai dumbliai yra augalų atstovai vandeninėse terpėse. Jie didžiąja dalimi gyvena panardinti į vandens aplinką ir kolonizuoja bet kurią vietą, kurioje yra tinkamas substratas.

Makrodumblių nuotrauka (šaltinis: W. carter per Wikimedia Commons)

Glaucofitų grupės dumbliai yra dumblių grupė, kuri laikoma labiausiai susijusi su sausumos augalais. Tačiau kai kurie autoriai klasifikuoja dumblius kartu su pirmuonimis.

- Gyvūnai

Jūros šliužas Elysia chlorotica, paprastai žinomas kaip „rytinis smaragdas“, gali pasinaudoti chloroplastais, kuriuos suvartoja per savo racioną, kuriame gausu fotoautotrofinių organizmų, nes gyvena siurbdamas sultis iš jūros dumblių.

Chloroplastų panaudojimo jūsų maistas procesas yra žinomas kaip kleptoplastika. Dėl šio reiškinio šliužas gali išgyventi gamindamas fotoasimuliaciją vietose, kur yra saulės spinduliai, ilgą laiką nevalgydami maisto.

Nuorodos

1. Bresinsky, A., Körner, C., Kadereit, J. W., Neuhaus, G., & Sonnewald, U. (2013). Strasburgerio augalų mokslai: įskaitant prokariotus ir grybelius (1 tomas). Berlynas, Vokietija: „Springer“.
2. Brusca, RC ir Brusca, GJ (2005). Bestuburiai (Nr. Sirsi) i9788448602468). Madridas: „McGraw-Hill“.
3. Chan, CX, Vaysberg, P., Price, DC, Pelletreau, KN, Rumpho, ME, & Bhattacharya, D. (2018). Aktyvus šeimininko atsakas į dumblių simbionus jūros šliuže Elysia chlorotica. Molekulinė biologija ir evoliucija, 35 (7), 1706–1711.
4. Hu, Q., Guterman, H., & Richmond, A. (1996). Plokščias pasviręs modulinis fotoreaktorius, skirtas lauko fotoautotrofų masiniam auginimui. Biotechnologijos ir bioinžinerija, 51 (1), 51–60.
5. Raven, PH (1981). Tyrimai botanikos soduose. Bot. Jahrb, 102, 52-72.
6. Shimakawa, G., Murakami, A., Niwa, K., Matsuda, Y., Wada, A., & Miyake, C. (2019). Lyginamoji elektronų kriauklių paruošimo vandens fotoautotrofuose strategijų analizė. Fotosintezės tyrimai, 139 (1–3), 401–411.
7. Willey, JM, Sherwood, L., ir Woolverton, CJ (2008). Preskoto, Harley ir Kleino mikrobiologija. „McGraw-Hill“ aukštasis mokslas.