اطلاعات عمومی, ویکی ژن
اتوتروف ها: تعریف، انواع و 4 نمونه
فهرست مطالب
نمایش
مقدمه‌ای بر اتوتروف ها
- اتوتروف ها موجوداتی هستند که با استفاده از اجزای غیر آلی مختلف مانند آب، نور خورشید، هوا و سایر مواد شیمیایی قادر به تولید غذای خود هستند.
- اتوتروف ها منبع تمام ترکیبات آلی موجود در این سیاره هستند که توسط ارگانیسم‌هایی که نمی‌توانند غذای خود را تهیه کنند مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- اصطلاح اتوتروف از دو کلمه تشکیل شده است. “auto” به معنای خود و “troph” به معنای غذا که نشان می‌دهد که این موجودات می‌توانند غذای خود را تهیه کنند.
- اینها همچنین در اکولوژی با عنوان تولید کننده شناخته می‌شوند؛ زیرا ترکیبات آلی را از ترکیبات معدنی تولید می‌کنند که سپس از سطوح مختلف تغذیه‌ای در زنجیره غذایی عبور می‌کنند.
- اتوتروف ها یکی از مهم‌ترین موجودات زنده روی کره زمین هستند، زیرا همه موجودات زنده دیگر برای غذا و انرژی به آنها وابسته هستند.
- بسته به نوع اتوتروف ها، اینها یا از انرژی خورشیدی به عنوان منبع اولیه انرژی و یا از انرژی حاصل از واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌کنند.
- همه اتوتروف ها از یک منبع معدنی کربن استفاده می‌کنند که سپس در حضور انرژی به ترکیبات آلی تبدیل می‌شود.
- گیاهان سبز شناخته‌شده‌ترین گروه اتوتروف ها هستند، زیرا عملاً مسئول تمام اجزای آلی محیط هستند.
- علاوه بر این، اتوتروف های دیگری مانند جلبک‌های سبز، فیتوپلانگتون‌ها و باکتری‌ها نیز وجود دارند که در خشکی و محیط‌های آبی نیز ترکیبات آلی تولید می‌کنند.
- اتوتروف ها در اولین سطح تغذیه‌ای اکثر زنجیره‌های غذایی قرار دارند که سپس توسط هتروتروف‌ها مصرف می‌شوند تا جریان انرژی در زنجیره حفظ شود.
- افزایش تعداد اتوتروف ها در یک منطقه باعث افزایش تعداد هتروتروف‌ها می‌شود، در حالی که کاهش تعداد آنها منجر به ایجاد گرسنگی و کاهش تعداد موجودات دیگر می‌شود.
- اصطلاح اتوتروفی اغلب با اتوتروف ها استفاده می‌شود که نشان دهنده عادت تغذیه این موجودات است.
انواع اتوتروف ها
اتوتروف ها را می‌توان بسته به منبع انرژی که برای تولید غذای خود استفاده می‌کنند به دو دسته تقسیم کرد.
-
Photoautotrophs / فوتواتوتروف ها
- فوتواتوتروف ها اتوتروف هایی هستند که از انرژی خورشیدی و دی‌اکسیدکربن برای تهیه غذای خود از طریق فرایند فتوسنتز استفاده می‌کنند.
- فوتواتوتروف ها دارای یک مرکز واکنش فتوسنتزی متشکل از کلروفیل هستند. رنگدانه کلروفیل مسئول انتقال تابش در سلول‌ها است.
- فوتواتوتروف ها را می‌توان بر اساس تعداد مراکز واکنش در دستگاه فتوسنتزی و توانایی استفاده از آب به دو گروه تقسیم کرد. فوتواتوتروف های اکسیژنی و فوتواتوتروف های بدون اکسیژن.
- فوتواتوتروف های اکسیژنی از آب به عنوان منبعی برای کاهش قدرت برای تولید اکسیژن استفاده می‌کنند. فوتواتوتروف های بدون اکسیژن برای جذب دی‌اکسیدکربن به قدرت کاهنده محیطی بستگی دارند.
- ابتدا فوتواتوتروف ها تنها مسئول حیات بر روی زمین در نظر گرفته شده بودند. با این حال، این ایده با کشف شیمیواتوتروف ها (chemolithoautotrophs) به چالش کشیده شده است.
- فوتواتوتروف ها شامل گیاهان سبز و جلبک‌هایی هستند که حاوی کلروفیل هستند. کلروفیل در جذب انرژی از نور خورشید که برای جمع آوری دی‌اکسیدکربن و تبدیل به گلوکز استفاده می‌شود، نقش دارد.
- گیاهان سبز تولید کننده اکوسیستم‌های زمینی و آبی هستند که توسط هتروتروف‌هایی که به عنوان مصرف کننده شناخته می‌شوند مصرف می‌شوند.
- انرژی جمع‌آوری‌شده توسط گیاهان سبز از طریق زنجیره غذایی به حیوانات دیگر منتقل می‌شود که اساس اکوسیستم را تشکیل می‌دهد.
- علاوه بر گیاهان سبز، باکتری‌های فتوسنتزی متعددی وجود دارند که حاوی رنگدانه‌های فتوسنتزی دیگری مانند رودوپسین، کاروتنوئیدها و غیره هستند.
- فوتواتوتروف ها همچنین در چرخه کربن مهم هستند؛ زیرا از دی‌اکسیدکربن آزاد شده توسط هتروتروف‌ها تنفس استفاده می‌کنند.
-
شیمیواتوتروف ها / chemoautotrophs
- شیمیواتوتروف ها اتوتروف هایی هستند که از انرژی به دست آمده از یک واکنش شیمیایی شامل اکسیداسیون برای تهیه غذای خود استفاده می‌کنند.
- اینها با فوتواتوتروف ها تفاوت دارند؛ زیرا برای تأمین انرژی به نور خورشید وابسته نیستند.
- منبع کربن، در مورد شیمیواتوتروف ها، شکل اکسید شده کربن مانند دی‌اکسیدکربن است.
- شناخته‌شده‌ترین گروه شیمیو اتوتروف ها شامل شیمیواتوتروف هایی است که در سنگ‌ها یافت می‌شوند و از منابع معدنی مانند یون آهن، هیدروژن و سولفید هیدروژن استفاده می‌کنند.
- این اتوتروف ها در زیستگاه‌های سخت و شدید؛ مانند دریچه‌های اعماق دریا، محیط‌های اسیدی و بخش‌های عمیق یافت می‌شوند.
- همه شیمیواتوتروف ها میکروارگانیسم‌هایی هستند که متعلق به حوزه آرکی و باکتری هستند. اینها در طول سال‌ها به شدت مورد مطالعه قرار گرفته‌اند تا نقش آنها در تکامل موجودات زنده روی این سیاره کشف شود.
- همچنین شیمیواتوتروف ها به دلیل نقششان در اختر بیولوژی به دلیل توانایی آنها برای زنده ماندن در شرایط سخت و دشوار مورد مطالعه قرار می‌گیرند.
- انرژی مورد استفاده این میکروارگانیسم‌ها از واکنش‌های شیمیایی در محیط به دست می‌آید. سپس انرژی توسط میکروارگانیسم‌ها به انرژی سلولی تبدیل می‌شود.
نمونه‌هایی از اتوتروف ها
در زیر نمونه‌هایی از اتوتروف ها آورده شده است.
آ. گیاهان سبز
- گیاهان سبز مهم‌ترین نمونه از اتوتروف ها هستند؛ زیرا تقریباً مسئول تمام زیست توده روی این سیاره هستند.
- گیاهان سبز فوتواتوتروف هایی هستند که انرژی خورشیدی را به منظور کاهش دی‌اکسیدکربن جذب و به گلوکز تبدیل می‌کنند.
- گیاهان سبز حاوی کلروفیل در سلول‌های خود هستند که مرکز فتوسنتز این موجودات است. کلروفیل پرتوهایی با طول موج‌های مختلف را جذب می‌کند و از انرژی برای حرکت الکترون‌ها به سمت مولکول آب استفاده می‌کند.
- این گیاهان تولید کننده نامیده می‌شوند و غذای سایر گیاهان و همچنین هتروتروف‌ها را تأمین می‌کنند. اینها از سطح تغذیه اولیه در زنجیره غذایی هستند.
- غذا در قسمت‌های سبز گیاه تهیه می‌شود و سپس از طریق بافت‌های گیاهی به قسمت‌های دیگر منتقل می‌شود.
- گیاهان سبز در اکثر اکوسیستم‌ها یافت می‌شوند که منبع اصلی غذا و انرژی برای سایر موجودات زنده هستند.
ب. باکتری‌های گوگرد سبز
- باکتری‌های گوگرد سبز میکروارگانیسم‌هایی هستند که کاملاً بی‌هوازی هستند، فوتواتوتروف هایی که ترکیبات کربن را با استفاده از ترکیبات گوگرد به‌عنوان دهنده الکترون جمع‌آوری می‌کنند.
- مرکز فتوسنتزی این باکتری‌ها از نظر ساختار و عملکرد شبیه به سیستم فتوسنتزی گیاهان و سیانوباکتری‌ها است.
- انتقال الکترون ناشی از نور در باکتری‌های گوگرد سبز غیر حلقوی است که منجر به تولید NADPH می‌شود.
- باکتری‌های گوگرد سبز در محیط‌های غنی از گوگرد با شدت نور کم زندگی می‌کنند. برای گرفتن نور کافی، اینها دارای یک سیستم گیرنده گسترده هستند تا تمام فوتون‌های موجود را جذب کنند.
- برخلاف فتوسنتز در گیاهان سبز، فتوسنتز در باکتری‌های گوگرد سبز اکسیژن تولید نمی‌کند.
ج. متانوژن‌ها
- متانوژن‌ها گروهی از باکتری‌ها هستند که با استفاده از الکترون‌های موجود در گاز هیدروژن، متان و سایر ترکیبات آلی تولید می‌کنند.
- این باکتری‌ها در مناطق زیرزمینی مانند اعماق دریا و دریچه‌هایی که حباب‌های بزرگی از گاز متان تولید می‌کنند، وجود دارند.
- بیشتر متانوژن‌ها از استات به عنوان منبع کربن اولیه استفاده می‌کنند که منجر به تولید استیل‌کوآ در طی تثبیت CO2 اتوتروف می‌شود.
- فرایند تولید متان توسط این باکتری‌ها به عنوان متانوژنز شناخته می‌شود و این فرایند توسط انرژی حاصل از واکنش‌های شیمیایی مختلف هدایت می‌شود.
- تولید بیولوژیکی متان به اندازه فرایندهای صنعتی مؤثر نیست. با این حال، متان تولید شده توسط این موجودات تحمل بالاتری در برابر ناخالصی‌ها دارد.
- برخی از نمونه‌های باکتری‌های متانوژن شامل متانوکوکال ها، متانوباکتریال ها، متانوسارسینا و غیره می‌باشد.
د. باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن
- باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن گروهی از باکتری‌ها هستند که در تبدیل نیتروژن مولکولی به شکل آلی آن نقش دارند. شکل آلی نیتروژن می‌تواند توسط گیاهان به عنوان یک ماده مغذی جذب شود.
- این باکتری‌ها باکتری‌های شیمیو اتوتروف هستند که از انرژی به دست آمده از واکنش شیمیایی برای انتقال الکترون‌ها از دهنده به گیرنده استفاده می‌کنند.
- نیتروژن مولکولی موجود در محیط توسط این باکتری‌ها به نیترات تبدیل می‌شود و سپس توسط گیاهان برای تولید اسیدهای آمینه گرفته می‌شود.
- تثبیت نیتروژن یک فرایند مهم در چرخه نیتروژن و همچنین در گیاهان است؛ زیرا گیاهان برای رفع نیاز خود به نیتروژن بستگی دارند.
- برخی از این باکتری‌ها در یک رابطه هم‌زیستی با گیاهان مختلف قرار می‌گیرند که این امر امکان تبدیل نیتروژن معدنی غیر قابل استفاده به شکل آلی قابل استفاده را فراهم می‌کند.
- برخی از نمونه‌های باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن عبارت‌اند از: ازتوباکتریوم، آزوسپیریلوم، ریزوبیوم و غیره.
اتوتروف ها در زنجیره غذایی
- اتوتروف ها اولین سطح تغذیه‌ای زنجیره‌های غذایی اکولوژیکی را تشکیل می‌دهند. اتوتروف ها تولید کننده نامیده می‌شوند؛ زیرا آنها غذا و انرژی را تولید می‌کنند که سپس به ارگانیسم‌های موجود در سطوح تغذیه‌ای فوقانی منتقل می‌شود.
- اتوتروف ها منبع اولیه انرژی در تمام زنجیره‌های غذایی هستند که انرژی را برای مصرف کنندگان و تجزیه کننده‌ها تأمین می‌کنند.
- حدود 10 درصد از انرژی تولید شده توسط اتوتروف ها به سطح تغذیه ای بعدی منتقل می‌شود، در حالی که مابقی آن در اکوسیستم ذخیره می‌شود.
- اتوتروف ها از نظر زیست توده و همچنین انرژی، بزرگ‌ترین سطح تغذیه‌ای در هرم اکولوژیکی را تشکیل می‌دهند.
- اتوتروف ها مستقیماً توسط مصرف کنندگان اولیه مصرف می‌شوند و در نتیجه انتقال انرژی انجام می‌شود. سپس انرژی به آرامی در زنجیره حرکت می‌کند تا در نهایت به شکارچیان بالایی هرم برسد.
همچنین بخوانید:
مترجم: مریم محجوب
