ФОТОАВТОТРОФЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2026

В фотоавтотрофах или фототрофные организмы зависят свет в качестве источника энергии и сделать его органические молекулы из неорганических молекул. Этот процесс известен как фотосинтез, и, как правило, эти существа составляют основу пищевой цепи.

Самый важный источник энергии для жизни - солнечный свет, который падает на поверхность земли. Световая энергия улавливается во время фотосинтеза. Во время этого процесса энергия поглощается хлорофиллом и другими пигментами, а затем преобразуется в химическую энергию.

Растения - фотоавтотрофные организмы (изображение с сайта Free-Photos на www.pixabay.com)

Фотоавтотрофы обычно используют энергию света для преобразования CO2 и воды в сахара, которые являются основой для тысяч органических молекул. Эти сахара способны усваиваться большинством живых организмов, а не только фотоавтотрофами.

Слово «фотоавтотроф» происходит от трех слов, взятых из латыни, которые имеют разные значения. Слово «фотография» означает «свет», слово «автомобиль» означает «собственный» и слово «трофос» означает «питание».

Термин «фотоавтотроф» охватывает множество различных групп живых существ, включая некоторые виды бактерий и простейших, все растения, водоросли и лишайники. Кроме того, существует уникальный вид животных, сочетающий фотоавтотрофные и гетеротрофные характеристики.

Характеристики фотоавтотрофов

Обязательной характеристикой фотоавтотрофных организмов является наличие светочувствительных пигментов. Светочувствительный пигмент - это молекула, способная воспринимать и поглощать световую энергию в виде фотонов.

Фототрофы обладают способностью поглощать и преобразовывать световую энергию (из света) в химическую энергию. Эта энергия сохраняется в органических молекулах в процессе метаболизма фотосинтеза.

Большинство фотоавтотрофных и фотосинтезирующих существ обладают молекулами хлорофилла, поскольку это основной пигмент, отвечающий за выполнение начальных этапов фотосинтеза. Из-за наличия хлорофилла почти все фотоавтотрофы имеют зеленый цвет.

Фотоавтотрофия обнаруживается у одноклеточных организмов, таких как цианобактерии и некоторые простейшие, или у макроскопических многоклеточных организмов, таких как водоросли, лишайники и растения.

Фотоавтотрофные организмы рассредоточены практически во всех экосистемах, и их размер сильно различается: они могут быть такими маленькими, как эвглена, или большими, как гигантская секвойя.

За исключением Антарктиды, растения покрывают почти всю поверхность Земли и являются основными представителями фотоавтотрофных организмов. Внутри растений существует богатое разнообразие форм, уникально и идеально адаптированных ко всем климатам и наземным экосистемам.

Примеры фотоавтотрофных организмов

Существует большое разнообразие фотоавтотрофных живых существ, поскольку это адаптация, которая дала организмам, которые приобрели ее, способность выживать в любых условиях и экосистемах, пока они находятся в присутствии света.

- Цианобактерии

Цианобактерии (Источник: Patrioter6, en.wikibooks через Wikimedia Commons)

Цианобактерии или оксифотобактерии принадлежат к прокариотическому домену. Это одноклеточные организмы, у них есть хлоропласты, а значит, они способны к фотосинтезу. Внутренние мембраны этих видов содержат тилакоидные «фотосинтезирующие ламели» в хлоропластах растений.

Все цианобактерии содержат хлорофилл А и билипротеические пигменты, такие как фикобилины или фикоцианины. Комбинация этих пигментов внутри клеток цианобактерий придает им характерный сине-зеленый цвет.

Эти организмы разбросаны по биосфере и типичны для озер, прудов, влажных почв и разлагающихся влажных органических веществ. Они универсалы, поскольку их фотоавтотрофия позволяет им обходиться без некоторых слишком специфических условий, нуждаясь только в солнечном свете.

- простейшие

Фотография вида Volvox (Источник: Craigpemberton через Wikimedia Commons)

В составе фотоавтотрофных простейших находятся эвглены. Все эти организмы микроскопические, жгутиковые и относятся к группе мастигофор.

Во многих случаях эвглениды классифицируются как одноклеточные водоросли. Однако недавние исследования показали, что помимо питания посредством фотосинтеза, они могут использовать некоторые вещества в окружающей среде посредством пиноцитоза.

Эвглениды свободолюбивы, живут в пресной воде (несколько видов - соленая) и в основном живут одиночками. Они имеют большое разнообразие форм и могут быть удлиненными, сферическими, яйцевидными или ланцетными.

Поскольку они фотосинтезируют, у них есть положительный фототактизм (они чувствительны к световым раздражителям), и у них есть увеличение у основания переднего жгутика, которое действует как фоторецептор для световой энергии.

Euglenidae также являются фотоавтотрогами (Источник: Дэвид Дж. Паттерсон через Wikimedia Commons)

В качестве фотосинтетических пигментов они содержат хлорофиллы A и B, фикобилины, β-каротины и ксантофиллы неоксантинового и диадиноксантинового типов. Во многих случаях эвглениды не удовлетворяют все свои потребности в питании посредством фотосинтеза, поэтому они должны поглощать витамины B1 и B12 из окружающей среды.

- лишайники

Лишайники определяются симбиотической ассоциацией между водорослями и грибами; следовательно, они являются как гетеротрофными (через гриб), так и фотоавтотрофными (через водоросли) организмами.

Связь между двумя типами организмов выгодна обоим, поскольку водоросли могут использовать субстрат, обеспечиваемый грибами, для роста; в то время как гриб может питаться сахарами, производимыми водорослями в процессе фотосинтеза.

Лишайники не относятся к таксономической группе, но обычно классифицируются по типу гриба-симбионта. Все грибы, из которых состоят лишайники, принадлежат к типу Ascomycota в царстве грибов.

- одноклеточные водоросли, растения и макроскопические водоросли

Одноклеточные водоросли, возможно, являются наиболее многочисленными фотоавтотрофными организмами в водных экосистемах; в то время как растения являются наиболее многочисленными макроорганизмами в наземных экосистемах.

И водорослям, и растениям необходимо присутствие воды и углекислого газа для фотосинтеза и удовлетворения своих потребностей в питании.

Одноклеточные водоросли

Если вы возьмете немного воды из любой лужи, озера, лагуны, реки, моря или любого другого водоема и понаблюдаете за ней под микроскопом, вы найдете миллионы крошечных жгутиковых форм жизни зеленого цвета, большинство из которых, безусловно, являются одноклеточными водорослями. ,

Почти все одноклеточные водоросли имеют один или несколько жгутиков и, как правило, свободноживущие, хотя есть некоторые виды, которые живут колониями. Большинство этих водорослей - фотоавтотрофные организмы, но есть случаи и гетеротрофные водоросли.

Они считаются одними из основных производителей кислорода на планете, и некоторые авторы считают, что они являются основными производителями кислорода в океанах, поскольку они находятся в основе пищевой цепи.

растения

Растения - это сидячие наземные организмы, которые характеризуются телом, разделенным на две части: воздушную и наземную. Наземная часть состоит из корня, а воздушная часть состоит из стебля, который, в свою очередь, разделяется на стебель, листья и цветы.

У них невероятное количество различных форм, и они производят свою собственную пищу посредством фотосинтеза, как и все другие фотоавтотрофы.

Однако растения - это живые существа, которые больше всего специализируются на использовании световой энергии, поскольку в их листьях есть миллионы клеток, специально приспособленных для непрерывного фотосинтеза в течение дня.

Макроскопические водоросли

Макроскопические водоросли - представители растений в водных средах. Они, по большей части, живут в водной среде, заселяя любое место, где есть подходящий субстрат, за который можно держаться.

Фотография макроводорослей (Источник: В. Картер через Wikimedia Commons)

Водоросли из группы глаукофитов - это группа водорослей, которая считается наиболее связанной с наземными растениями. Однако некоторые авторы классифицируют водоросли вместе с простейшими.

- Животные

Морской слизень Elysia chlorotica, широко известный как «восточный изумруд», может использовать хлоропласты, которые он потребляет благодаря своей диете, богатой фотоавтотрофными организмами, поскольку он живет за счет всасывания сока из морских водорослей.

Процесс извлечения хлоропластов из пищи известен как клептопластика. Благодаря этому явлению слизняк может выжить, производя фотоассимиляты в местах, где есть солнечный свет, не поедая пищу в течение длительного времени.

Ссылки

1. Бресинский, А., Кёрнер, К., Кадерайт, Дж. У., Нойхаус, Г., и Зонневальд, У. (2013). Страсбургские науки о растениях: включая прокариоты и грибы (Том 1). Берлин, Германия: Springer.
2. Бруска, Р.С., и Бруска, Г.Дж. (2005). Беспозвоночные (№ Sirsi) i9788448602468). Мадрид: Макгроу-Хилл.
3. Чан, С.Х., Вайсберг, П., Прайс, округ Колумбия, Пеллетро, ​​К.Н., Рамфо, М.Э, и Бхаттачарья, Д. (2018). Активный ответ хозяина на водорослевых симбионтов у морского слизня Elysia chlorotica. Молекулярная биология и эволюция, 35 (7), 1706-1711.
4. Ху, К., Гутерман, Х., и Ричмонд, А. (1996). Модульный плоский наклонный фотобиореактор для массового выращивания фотоавтотрофов на открытом воздухе. Биотехнология и биоинженерия, 51 (1), 51-60.
5. Ворон, PH (1981). Исследования в ботанических садах. Bot. Ярб, 102, 52-72.
6. Шимакава, Г., Мураками, А., Нива, К., Мацуда, Ю., Вада, А., и Мияке, К. (2019). Сравнительный анализ стратегий подготовки стоков электронов у водных фотоавтотрофов. Исследования фотосинтеза, 139 (1-3), 401-411.
7. Уилли, Дж. М., Шервуд, Л., и Вулвертон, С. Дж. (2008). Прескотт, Харли и микробиология Кляйна. McGraw-Hill Высшее образование.