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2.18: Autotrofi ed Eterotrofi - Biologia

2.18: Autotrofi ed Eterotrofi - Biologia


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Indica una delle principali differenze tra una pianta e un animale.

Ci sono molte differenze, ma in termini di energia, tutto inizia con la luce del sole. Le piante assorbono l'energia del sole e la trasformano in cibo. Puoi stare al sole per ore e ore. Ti sentirai caldo, ma non assorbirai alcuna energia. Devi mangiare per ottenere la tua energia.

Autotrofi contro Eterotrofi

Gli organismi viventi ottengono energia chimica in due modi.

autotrofi, mostrato Figura di seguito, immagazzinano energia chimica in molecole di carboidrati alimentari che si costruiscono da soli. Cibo è l'energia chimica immagazzinata nelle molecole organiche. Il cibo fornisce sia l'energia per svolgere il lavoro che il carbonio per costruire corpi. Poiché la maggior parte degli autotrofi trasforma la luce solare per produrre cibo, chiamiamo il processo che usano fotosintesi. Solo tre gruppi di organismi - piante, alghe e alcuni batteri - sono capaci di questa trasformazione energetica vitale. Gli autotrofi producono cibo per il proprio uso, ma ne ricavano abbastanza per sostenere anche altre forme di vita. Quasi tutti gli altri organismi dipendono assolutamente da questi tre gruppi per il cibo che producono. Il produttori, come sono noti anche gli autotrofi, inizia catene alimentari che nutrono tutta la vita. Le catene alimentari saranno discusse nel concetto "Food Chains and Food Webs".

eterotrofi non possono produrre il proprio cibo, quindi devono mangiarlo o assorbirlo. Per questo motivo, gli eterotrofi sono anche conosciuti come consumatori. I consumatori includono tutti gli animali, i funghi e molti protisti e batteri. Possono consumare autotrofi o altri eterotrofi o molecole organiche di altri organismi. Gli eterotrofi mostrano una grande diversità e possono sembrare molto più affascinanti dei produttori. Ma gli eterotrofi sono limitati dalla nostra totale dipendenza da quegli autotrofi che originariamente producevano il nostro cibo. Se piante, alghe e batteri autotrofi scomparissero dalla terra, presto scomparirebbero anche animali, funghi e altri eterotrofi. Tutta la vita richiede un apporto costante di energia. Solo gli autotrofi possono trasformare quell'ultima fonte solare nell'energia chimica nel cibo che alimenta la vita, come mostrato in Figura sotto.

Gli autotrofi fotosintetici, che producono cibo utilizzando l'energia della luce solare, includono (a) piante, (b) alghe e (c) alcuni batteri.

La fotosintesi fornisce oltre il 99% dell'energia per la vita sulla terra. Un gruppo molto più piccolo di autotrofi - per lo più batteri in ambienti bui o a basso contenuto di ossigeno - produce cibo utilizzando l'energia chimica immagazzinata in molecole inorganiche come idrogeno solforato, ammoniaca o metano. Mentre la fotosintesi trasforma l'energia luminosa in energia chimica, questo metodo alternativo per produrre cibo trasferisce l'energia chimica dalle molecole inorganiche a quelle organiche. Si chiama quindi chemiosintesi, ed è caratteristico dei tubicoli mostrati in Figura sotto. Alcuni dei batteri chemiosintetici scoperti più di recente abitano le prese d'acqua calde dell'oceano profondo o "fumatori neri". Lì, usano l'energia nei gas dall'interno della Terra per produrre cibo per una varietà di eterotrofi unici: vermi tubi giganti, gamberi ciechi, granchi bianchi giganti e lumache corazzate. Alcuni scienziati pensano che la chemiosintesi possa supportare la vita sotto la superficie di Marte, la luna di Giove, Europa e anche altri pianeti. Gli ecosistemi basati sulla chemiosintesi possono sembrare rari ed esotici, ma anch'essi illustrano l'assoluta dipendenza degli eterotrofi dagli autotrofi per il cibo.

Una catena alimentare mostra come l'energia e la materia fluiscono dai produttori ai consumatori. La materia viene riciclata, ma l'energia deve continuare a fluire nel sistema. Da dove viene questa energia? Sebbene questa catena alimentare "finisca" con i decompositori, i decompositori, infatti, digeriscono la materia da ogni livello della catena alimentare? (vedi il concetto di "Flusso di energia").

I tubicoli nelle profondità del Galapagos Rift ottengono la loro energia dai batteri chemiosintetici che vivono all'interno dei loro tessuti. Nessun sistema digestivo necessario!

Fare e usare il cibo

Il flusso di energia attraverso gli organismi viventi inizia con la fotosintesi. Questo processo immagazzina energia dalla luce solare nei legami chimici del glucosio. Rompendo i legami chimici nel glucosio, le cellule rilasciano l'energia immagazzinata e producono l'ATP di cui hanno bisogno. Il processo in cui il glucosio viene scomposto e viene prodotto l'ATP si chiama respirazione cellulare.

La fotosintesi e la respirazione cellulare sono come due facce della stessa medaglia. Questo è evidente da Figura sotto. I prodotti di un processo sono i reagenti dell'altro. Insieme, i due processi immagazzinano e rilasciano energia negli organismi viventi. I due processi lavorano anche insieme per riciclare l'ossigeno nell'atmosfera terrestre.

Questo diagramma confronta e contrappone la fotosintesi e la respirazione cellulare. Mostra anche come i due processi sono correlati.

Fotosintesi

La fotosintesi è spesso considerata il singolo processo vitale più importante sulla Terra. Trasforma l'energia luminosa in energia chimica e rilascia anche ossigeno. Senza la fotosintesi non ci sarebbe ossigeno nell'atmosfera. La fotosintesi coinvolge molte reazioni chimiche, ma possono essere riassunte in un'unica equazione chimica:

6CO2 + 6H2O + Energia luminosa → C6h12oh6 + 6O2.

Gli autotrofi fotosintetici catturano l'energia luminosa dal sole e assorbono anidride carbonica e acqua dal loro ambiente. Usando l'energia della luce, combinano i reagenti per produrre glucosio e ossigeno, che è un prodotto di scarto. Immagazzinano il glucosio, solitamente sotto forma di amido, e rilasciano l'ossigeno nell'atmosfera.

Respirazione cellulare

La respirazione cellulare in realtà "brucia" il glucosio per produrre energia. Tuttavia, non produce calore leggero o intenso come fanno altri tipi di combustione. Questo perché rilascia l'energia nel glucosio lentamente, in tanti piccoli passi. Usa l'energia che viene rilasciata per formare molecole di ATP. La respirazione cellulare coinvolge molte reazioni chimiche, che possono essere riassunte con questa equazione chimica:

C6h12oh6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energia Chimica (in ATP)

La respirazione cellulare si verifica nelle cellule di tutti gli esseri viventi. Avviene nelle cellule sia degli autotrofi che degli eterotrofi. Tutti bruciano glucosio per formare ATP.

Riepilogo

  • Gli autotrofi immagazzinano energia chimica nelle molecole alimentari di carboidrati che costruiscono da soli. La maggior parte degli autotrofi produce il proprio "cibo" attraverso la fotosintesi utilizzando l'energia del sole.
  • Gli eterotrofi non possono produrre il proprio cibo, quindi devono mangiarlo o assorbirlo.
  • La chemiosintesi viene utilizzata per produrre cibo utilizzando l'energia chimica immagazzinata nelle molecole inorganiche.

Esplora di più

Usa questa risorsa per rispondere alle domande che seguono.

  • Autotrofi contro Eterotrofi su http://www.diffen.com/difference/Autotroph_vs_Heterotroph.
  1. Definire autotrofi ed eterotrofi.
  2. Quale posizione occupano gli autotrofi in una catena alimentare?
  3. Fornisci esempi di autotrofi ed eterotrofi.
  4. Descrivere la produzione di energia nei fotoautotrofi.
  5. Cos'è un chemioeterotrofo?

Recensione

  1. Confronta gli autotrofi con gli eterotrofi e descrivi la relazione tra questi due gruppi di organismi.
  2. Nomina e descrivi i due tipi di processi di produzione del cibo riscontrati tra gli autotrofi. Qual è quantitativamente più importante per la vita sulla terra?
  3. Descrivi il flusso di energia attraverso una tipica catena alimentare (descrivendo "cosa mangia cosa"), inclusa la fonte originale di quell'energia e la sua forma finale dopo l'uso.

Autotrofi

Gli autotrofi sono organismi in grado di produrre il proprio cibo, utilizzando materiali provenienti da fonti inorganiche. La parola "autotroph" deriva dalle parole radice "auto" per "self" e "troph" per "food". Un autotrofi è un organismo che si nutre, senza l'assistenza di altri organismi.

Gli autotrofi sono estremamente importanti perché senza di loro non possono esistere altre forme di vita. Senza piante che creano zuccheri dall'anidride carbonica e dalla luce solare attraverso il processo di fotosintesi, ad esempio, non potrebbero esistere animali erbivori e non potrebbero esistere animali carnivori che mangiano erbivori.

Per questo motivo, gli autotrofi sono spesso chiamati "produttori". Costituiscono la base della piramide energetica di un ecosistema e forniscono il carburante di cui tutti gli eterotrofi (organismi che devono ottenere il cibo dagli altri) hanno bisogno per esistere.

Le prime forme di vita sulla Terra avrebbero dovuto essere autotrofi, per esistere e produrre energia e materiali biologici in un ambiente precedentemente non vivente. Gli eterotrofi molto probabilmente si sono evoluti quando gli autotrofi sono diventati più comuni e alcune forme di vita hanno scoperto che era più facile semplicemente mangiare gli autotrofi che produrre energia e materiali organici per se stessi.


Glucosio e ATP

Molecole che trasportano energia

Sai che il pesce che hai mangiato a pranzo conteneva molecole proteiche. Ma sai che gli atomi di quella proteina avrebbero potuto facilmente formare il colore dell'occhio di una libellula, il cuore di una pulce d'acqua e la coda a forma di frusta di un Euglena prima che colpiscano il tuo piatto come muscoloso pesce? Il cibo è costituito da molecole organiche (contenenti carbonio) che immagazzinano energia nei legami chimici tra i loro atomi. Gli organismi usano gli atomi delle molecole del cibo per costruire molecole organiche più grandi tra cui proteine, DNA e grassi (lipidi) e usano l'energia nel cibo per alimentare i processi vitali. Rompendo i legami nelle molecole del cibo, le cellule rilasciano energia per costruire nuovi composti. Sebbene parte dell'energia si disperda sotto forma di calore ad ogni trasferimento di energia, gran parte di essa viene immagazzinata nelle molecole appena create. I legami chimici nelle molecole organiche sono un serbatoio dell'energia utilizzata per produrli. Alimentate dall'energia delle molecole del cibo, le cellule possono combinare e ricombinare gli elementi della vita per formare migliaia di molecole diverse. Sia l'energia (nonostante qualche perdita) che i materiali (nonostante siano stati riorganizzati) passano dal produttore al consumatore e forse dalle code di alghe, ai cuori delle pulci d'acqua, ai colori degli occhi di libellula, ai muscoli dei pesci, a te!

Il processo di fotosintesi, che di solito inizia il flusso di energia attraverso la vita, utilizza molti diversi tipi di molecole che trasportano energia per trasformare l'energia solare in energia chimica e costruire cibo. Alcune molecole trasportatrici trattengono l'energia per breve tempo, spostandola rapidamente come una patata bollente verso altre molecole. Questa strategia consente di rilasciare energia in piccole quantità controllate. Un esempio inizia in clorofilla, il pigmento verde presente nella maggior parte delle piante, che aiuta a convertire l'energia solare in energia chimica. Quando una molecola di clorofilla assorbe energia luminosa, gli elettroni vengono eccitati e "saltano" ad un livello energetico più alto. Gli elettroni eccitati poi rimbalzano su una serie di molecole portatrici, perdendo un po' di energia ad ogni passaggio. La maggior parte dell'energia "persa" alimenta qualche piccolo compito cellulare, come lo spostamento di ioni attraverso una membrana o la costruzione di un'altra molecola. Un altro vettore energetico a breve termine importante per la fotosintesi, NADPH, trattiene l'energia chimica un po' più a lungo ma presto la "spende" per aiutare a costruire lo zucchero.

Due delle più importanti molecole che trasportano energia sono glucosio e adenosina trifosfato, comunemente indicato come ATP. Questi sono combustibili quasi universali in tutto il mondo vivente e sono entrambi attori chiave nella fotosintesi, come mostrato di seguito.

Glucosio

Una molecola di glucosio, che ha la formula chimica C6h12oh6, trasporta un pacchetto di energia chimica delle dimensioni giuste per il trasporto e l'assorbimento da parte delle cellule. Nel tuo corpo, il glucosio è la forma di energia "liberabile", trasportata nel sangue attraverso i capillari a ciascuno dei tuoi 100 trilioni di cellule. Il glucosio è anche il carboidrato prodotto dalla fotosintesi e come tale è il cibo quasi universale per la vita.

Il glucosio è il prodotto ricco di energia della fotosintesi, un alimento universale per la vita. È anche la forma primaria in cui il flusso sanguigno fornisce energia a ogni cellula del corpo.

Le molecole di ATP immagazzinano quantità minori di energia, ma ognuna rilascia la giusta quantità per svolgere effettivamente il lavoro all'interno di una cellula. Le proteine ​​delle cellule muscolari, ad esempio, si tirano a vicenda con l'energia rilasciata quando i legami nell'ATP si rompono (discusso di seguito). Il processo di fotosintesi produce e utilizza anche l'ATP - per produrre energia per costruire il glucosio! L'ATP, quindi, è la forma di energia utilizzabile per le tue cellule. L'ATP è comunemente indicato come la "valuta energetica" della cella.

Perché abbiamo bisogno sia del glucosio che dell'ATP?

Perché le piante non producono ATP e basta? Se l'energia fosse denaro, l'ATP sarebbe un quarto. Abbastanza soldi per far funzionare un parchimetro o una lavatrice. Il glucosio sarebbe una banconota da dieci dollari e molto più facile da portare in giro nel portafoglio, ma troppo grande per svolgere il lavoro effettivo di pagare il parcheggio o il lavaggio. Proprio come troviamo utili diverse denominazioni di denaro, gli organismi hanno bisogno di diverse "denominazioni" di energia - una quantità minore per il lavoro all'interno delle cellule e una quantità maggiore per l'immagazzinamento stabile, il trasporto e la consegna alle cellule. (In realtà una molecola di glucosio sarebbe di circa $ 9,50, poiché nelle condizioni appropriate, vengono prodotti fino a 38 ATP per ogni molecola di glucosio.)

Diamo un'occhiata più da vicino a una molecola di ATP. Sebbene trasporti meno energia del glucosio, la sua struttura è più complessa. La "A" in ATP si riferisce alla maggior parte della molecola, l'adenosina, una combinazione di una base azotata e uno zucchero a cinque atomi di carbonio. Il "TP" indica i tre fosfati, legati da legami che trattengono l'energia effettivamente utilizzata dalle cellule. Di solito, solo il legame più esterno si rompe per rilasciare o spendere energia per il lavoro cellulare.

Una molecola di ATP, mostrata in Figura sotto, è come una batteria ricaricabile: la sua energia può essere utilizzata dalla cellula quando si scompone in ADP (adenosina difosfato) e fosfato, quindi la "batteria esaurita" ADP può essere ricaricata utilizzando nuova energia per attaccare un nuovo fosfato e ricostruire ATP. I materiali sono riciclabili, ma ricordate che l'energia no!

Quanta energia costa fare il lavoro del tuo corpo? Una singola cellula utilizza circa 10 milioni di molecole di ATP al secondo e ricicla tutte le sue molecole di ATP ogni 20-30 secondi.

Una freccia mostra il legame tra due gruppi fosfato in una molecola di ATP. Quando questo legame si rompe, la sua energia chimica può svolgere il lavoro cellulare. La molecola di ADP risultante viene riciclata quando nuova energia attacca un altro fosfato, ricostruendo l'ATP.


Cosa sono gli eterotrofi?

Gli eterotrofi sono animali o organismi dipendenti dal produttore. Questi sono animali che non sono in grado di produrre cibo da soli e dipendono da organismi produttori come piante verdi e altri animali per i loro bisogni alimentari.

Nutrizione eterotrofa

In parole semplici, gli eterotrofi sono organismi dipendenti da autotrofi. Questi sono considerati consumatori poiché consumano altri organismi per fornire nutrimento continuo al loro corpo.

Poiché gli eterotrofi sono dipendenti da autotrofi, ne traggono beneficio in più modi come:

  • Poiché gli erbivori consumano le piante.
  • Consumo di O2 per la respirazione cellulare.
  • Direttamente o indirettamente predando altri animali per la carne.

Tipi di eterotrofi:

Ci sono importanti 5 tipi di eterotrofi esistono che sono carnivori, erbivori, onnivori, decompositori e detrivori.

  1. Carnivori: Questi sono organismi che mangiano/contano sulla carne di altri organismi o si affidano ad erbivori per esempio Leone, tigre, ghepardo, e Aquila.
  2. Erbivori: Questi sono organismi che fanno affidamento su erbe e piante, ad esempio Cervo, capra, e cammello.
  3. onnivori: Questi sono organismi che possono fare affidamento su erbe o altra carne animale, in parole semplici possono essere carnivori ed erbivori allo stesso tempo per esempio umani.
  4. Detrivori/spazzini: Organismi che si basano su materiale di scarto di altri organismi, comprese piante e animali. Gli esempi dei detrivori includono mosche di sterco, woodlice, e Granchi.
  5. Decompositori: Organismi che si basano su materia organica morta, ad esempio piante morte e animali, esempi di decompositori includono funghi, lombrichi, scarafaggio, lumaca, melmamuffa, lievito, saprobe e millepiedi.

Elenco degli eterotrofi:

C'è un vasto elenco di eterotrofi ma pochi se sono i seguenti:

  • Leone, tigre, ghepardo, iene e tutti i grandi felini.
  • Cervi, cammelli, zebre, giraffe, bufali, capre e tutti gli animali che si nutrono di erbe/verdi.
  • Passero, corvo, pappagalli, aquila e tutti gli uccelli.
  • Scarafaggio, formiche, scarafaggio, vespa, api e tutti gli insetti.
  • Alligatore, serpente, tartaruga e tutti i rettili.
  • rana, elefante marino e tutti gli anfibi.

Cosa sono gli organismi chemiotrofi? I chemiotrofi possono essere autotrofi o eterotrofi. Questi sono organismi che utilizzano il processo di ossidazione per acquisire energia dai donatori di elettroni nel loro ambiente. Questi sono nella distinzione tra fototrofi come piante o batteri fotosintetici e fototrofi. I chemiotrofi si trovano solitamente nelle profondità estreme dell'oceano e nei vulcani.


Autotrofi

Entrata enciclopedica. Un autotrofo è un organismo in grado di produrre il proprio cibo utilizzando luce, acqua, anidride carbonica o altre sostanze chimiche. Poiché gli autotrofi producono il proprio cibo, a volte vengono chiamati produttori.

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Un autotrofo è un organismo in grado di produrre il proprio cibo utilizzando luce, acqua, anidride carbonica o altre sostanze chimiche. Poiché gli autotrofi producono il proprio cibo, a volte vengono chiamati produttori.

Le piante sono il tipo più familiare di autotrofi, ma ci sono molti diversi tipi di organismi autotrofi. Le alghe, che vivono nell'acqua e le cui forme più grandi sono note come alghe, sono autotrofi. Il fitoplancton, minuscoli organismi che vivono nell'oceano, sono autotrofi. Alcuni tipi di batteri sono autotrofi.

La maggior parte degli autotrofi utilizza un processo chiamato fotosintesi per produrre il proprio cibo. Nella fotosintesi, gli autotrofi usano l'energia del sole per convertire l'acqua dal suolo e l'anidride carbonica dall'aria in un nutriente chiamato glucosio. Il glucosio è un tipo di zucchero. Il glucosio fornisce energia alle piante. Le piante usano anche il glucosio per produrre la cellulosa, una sostanza che usano per crescere e costruire le pareti cellulari.

Tutte le piante con foglie verdi, dai più piccoli muschi agli imponenti abeti, sintetizzano o creano il proprio cibo attraverso la fotosintesi. Anche le alghe, il fitoplancton e alcuni batteri svolgono la fotosintesi.

Alcuni rari autotrofi producono cibo attraverso un processo chiamato chemiosintesi, piuttosto che attraverso la fotosintesi. Gli autotrofi che eseguono la chemiosintesi non utilizzano l'energia del sole per produrre cibo. Invece, producono cibo usando energia da reazioni chimiche, spesso combinando idrogeno solforato o metano con l'ossigeno.

Gli organismi che utilizzano la chemiosintesi vivono in ambienti estremi, dove si trovano le sostanze chimiche tossiche necessarie per l'ossidazione. Ad esempio, i batteri che vivono nei vulcani attivi ossidano lo zolfo per produrre il proprio cibo. Al Parco Nazionale di Yellowstone, negli stati americani del Wyoming, dell'Idaho e del Montana, nelle sorgenti termali sono stati trovati batteri capaci di chemiosintesi.

Anche i batteri che vivono nelle profondità dell'oceano, vicino alle bocche idrotermali, producono cibo attraverso la chemiosintesi. Uno sfiato idrotermale è una stretta fessura nel fondo marino. L'acqua di mare filtra attraverso la fessura nella roccia calda e parzialmente sciolta sottostante. L'acqua bollente torna quindi a circolare nell'oceano, carica di minerali dalla roccia calda. Questi minerali includono l'idrogeno solforato, che i batteri usano nella chemiosintesi.

Batteri autotrofi che producono cibo attraverso la chemiosintesi sono stati trovati anche in luoghi sul fondo del mare chiamati infiltrazioni fredde. Alle infiltrazioni fredde, l'idrogeno solforato e il metano filtrano da sotto il fondo del mare e si mescolano con l'acqua dell'oceano e l'anidride carbonica disciolta. I batteri autotrofi ossidano queste sostanze chimiche per produrre energia.

Autotrofi nella catena alimentare

Per spiegare una catena alimentare, una descrizione di quali organismi mangiano quali altri organismi in natura, gli scienziati raggruppano gli organismi in livelli trofici o nutrizionali. Ci sono tre livelli trofici. Poiché gli autotrofi non consumano altri organismi, sono il primo livello trofico.

Gli autotrofi vengono mangiati dagli erbivori, organismi che consumano piante. Gli erbivori sono il secondo livello trofico. I carnivori, creature che mangiano carne, e gli onnivori, creature che mangiano tutti i tipi di organismi, sono il terzo livello trofico.

Gli erbivori, i carnivori e gli onnivori sono tutti consumatori: consumano sostanze nutritive piuttosto che crearne di proprie. Gli erbivori sono consumatori primari. I carnivori e gli onnivori sono consumatori secondari.

Tutte le catene alimentari iniziano con un qualche tipo di autotrofi (produttore). Ad esempio, gli autotrofi come le erbe crescono nelle Montagne Rocciose. I cervi mulo sono erbivori (consumatori primari), che si nutrono di erbe autotrofi. I carnivori (consumatori secondari) come i leoni di montagna cacciano e consumano il cervo.

Nelle bocche idrotermali, i produttori della catena alimentare sono batteri autotrofi. I consumatori primari come lumache e cozze consumano gli autotrofi. I carnivori come il polpo consumano le lumache e le cozze.

Un aumento del numero di autotrofi di solito porta ad un aumento del numero di animali che li mangiano. Tuttavia, una diminuzione del numero e della varietà di autotrofi in un'area può devastare l'intera catena alimentare. Se un'area boschiva brucia in un incendio boschivo o viene bonificata per costruire un centro commerciale, gli erbivori come i conigli non riescono più a trovare cibo. Alcuni conigli potrebbero trasferirsi in un habitat migliore e alcuni potrebbero morire. Senza i conigli, anche le volpi e gli altri carnivori che si nutrono di loro perdono la loro fonte di cibo. Anche loro devono muoversi per sopravvivere.

radiotrofi
Alcuni funghi usano le radiazioni gamma e un pigmento naturale chiamato melanina per creare energia per la crescita. La radiazione gamma è una banda di luce ad alta frequenza che è invisibile alle persone e può causare danni ai tessuti umani se incontrata in grandi dosi. Questi strani e rari funghi sono chiamati radiotrofi. Si trovano all'interno e intorno alla centrale nucleare abbandonata di Chernobyl in Ucraina.

Fotoeterotrofi
Alcune varietà di batteri usano la luce per creare il proprio cibo, proprio come gli organismi che usano la fotosintesi. Tuttavia, questi batteri non sono autotrofi, perché devono fare affidamento su sostanze chimiche oltre all'anidride carbonica per il carbonio. Questi strani batteri sono chiamati fotoeterotrofi.


Asporto

Il nostro ecosistema è altamente interconnesso e ogni organismo ha un posto e serve uno scopo. L'energia di un animale viene prodotta, trasferita e riciclata lungo tutta la catena alimentare, perpetuando questo ciclo vitale incredibilmente complesso e dinamico.

Spero che questo articolo ti abbia dato un apprezzamento per tutti gli esseri viventi e quanto siano importanti per la sopravvivenza degli altri animali e di noi stessi. Dai batteri più piccoli agli animali più grandi del pianeta, nessuno è insignificante.


Cos'è l'eterotrofia?

Gli eterotrofi sono organismi che si affidano ad altri organismi per il cibo. Non hanno la capacità di preparare il proprio cibo. Deriva dalle parole hetero, che significa altri, e troph, che significa cibo.

Nella catena alimentare ecologica, sono chiamati consumatori perché consumano i prodotti degli autotrofi.

Esempi di eterotrofi

Fare riferimento alla tabella seguente per un confronto dettagliato tra autotrofi ed eterotrofi.

  • Auto - se stesso
  • Trofeo - cibo
  • Etero - altri
  • Trofeo - cibo

Fotoautotrofi – Ottengono la loro energia dalla luce solare che verrà utilizzata per produrre materiali organici.

Esempi di fotoautotrofi sono:

Chemioautotrofi – Questi autotrofi ottengono energia da processi chimici inorganici. Alcune delle sostanze chimiche volatili utilizzate dai chemioautotrofi sono idrogeno solforato, idrogeno molecolare, ferro ferroso, zolfo elementare e ammoniaca.

Esempi dei chemioautotrofi sono archeobatteri. (7, 8 e 9)

Carnivori – Sono predatori in quanto mangiano solo carne e altri organismi.

Esempi: sono giaguari, leoni e serpenti.

onnivori – Mangiano sia piante che animali.

Esempi: sono umani, cani e gatti.

erbivori – Sono eterotrofi che si nutrono di piante come cavalli e mucche.

Decompositori – Usano enzimi e qualche forma di reazioni chimiche per abbattere gli organismi viventi.

Esempi sono batteri, funghi, mosche, coleotteri e lombrichi. (9,10)

Punti chiave da tenere a mente quando si studiano autotrofi ed eterotrofi.

  • Gli autotrofi e gli eterotrofi sono usati per classificare gli organismi in base alla nutrizione. Gli organismi che possono produrre il proprio cibo sono chiamati autotrofi mentre quelli che si affidano agli autotrofi per il cibo e la sopravvivenza sono chiamati eterotrofi.
  • Nella catena alimentare, gli autotrofi sono i produttori mentre gli eterotrofi sono i consumatori. Gli autotrofi sono posizionati per primi nella catena alimentare mentre gli eterotrofi prendono il secondo e/o il terzo livello.
  • Sia gli autotrofi che gli eterotrofi sono utili per mantenere l'equilibrio energetico nell'ecosistema.
  • Esistono organismi che sono sia autotrofi che eterotrofi. Sono cianobatteri che esibiscono una nutrizione fotoautotrofica. Un altro esempio è l'archaea.
  • Sebbene gli autotrofi abbiano la capacità di produrre il proprio cibo, non possono spostarsi da un luogo all'altro. D'altra parte, gli eterotrofi sono locomotori, il che significa che possono spostarsi da un luogo all'altro, ma non possono produrre il proprio cibo. Devono fare affidamento sugli autotrofi.
  • Quando si tratta di una fonte di energia, gli autotrofi ottengono la loro energia da fonti inorganiche e convertono l'energia luminosa in energia chimica. D'altra parte, gli eterotrofi devono fare affidamento direttamente o indirettamente su altri organismi per una fonte di energia. (4, 6, 9 e 10)

Gli autotrofi e gli eterotrofi sono entrambe parti vitali dell'ecosistema, soprattutto nel mantenere l'equilibrio tra l'offerta e la domanda di organismi.

Questi tipi di nutrizione costituiscono l'equilibrio nella catena alimentare della biosfera.

Gli autotrofi possono sopravvivere senza gli eterotrofi?

La risposta è : Sì .

Tuttavia, ci sarà uno squilibrio nell'ecosistema. Quindi, autotrofi ed eterotrofi vanno di pari passo. L'unica distinzione ovvia è che gli autotrofi si autoalimentano mentre gli eterotrofi sono altri alimentatori.

Alla fine della giornata, è un must per mantenere un equilibrio nell'ecosistema. Il mancato raggiungimento dell'equilibrio potrebbe portare al caos. (2, 5 e 9)


Esempi di eterotrofi

Erbivori

Gli eterotrofi che mangiano le piante per ottenere il loro nutrimento sono chiamati erbivori, o consumatori primari.

Durante la fotosintesi, molecole organiche complesse (anidride carbonica) vengono convertite in energia (ATP) attraverso respirazione cellulare. L'ATP è spesso sotto forma di carboidrati semplici (monosaccaridi), come il glucosio e i carboidrati più complessi ( polisaccaridi), come l'amido e la cellulosa.

La cellulosa, che è un componente importante delle pareti cellulari delle piante e un carboidrato abbondante, convertito dal carbonio inorganico, è più difficile da digerire per molti animali. La maggior parte degli erbivori ha un simbiotico organismo intestinale, che scompone la cellulosa in una forma utilizzabile di energia.

Esempi di erbivori includono mucche, pecore, cervi e altri ruminante animali, che fermentano il materiale vegetale in apposite camere contenenti gli organismi simbionti, all'interno del loro stomaco. Anche gli animali che mangiano solo frutta, come uccelli, pipistrelli e scimmie, sono erbivori, sebbene vengano chiamati frugivori. La maggior parte del materiale vegetale è costituito principalmente da cellulosa difficile da digerire, sebbene il nettare vegetale sia costituito principalmente da zuccheri semplici e venga mangiato da erbivori chiamati nettarivori, come colibrì, api, farfalle e falene

Carnivori

L'energia che viene trasferita attraverso la catena alimentare, inizialmente dai composti inorganici, convertiti in composti organici che vengono utilizzati come energia dagli autotrofi, viene immagazzinata all'interno del corpo degli eterotrofi chiamati consumatori primari.

L'energia che i carnivori possono utilizzare poiché l'energia proviene principalmente dai lipidi (grassi) che l'erbivoro ha immagazzinato all'interno del suo corpo. Piccole quantità di glicogeno (un polisaccaride del glucosio che serve come forma di accumulo di energia a lungo termine) è immagazzinato all'interno del fegato e nei muscoli e può essere utilizzato per l'apporto energetico dai carnivori, sebbene l'apporto non sia abbondante.

I carnivori sono solitamente predatori, come consumatori secondari: eterotrofi che si nutrono di erbivori, come serpenti, uccelli e rane (spesso insettivori) e organismi marini che consumano zooplancton come piccoli pesci, granchi e meduse. Potrebbero anche essere consumatori terziari, predatori che mangiano altri carnivori, come leoni, falchi, squali e lupi.

I carnivori possono anche essere spazzini, animali come avvoltoi o scarafaggi, che mangiano animali già morti spesso si tratta di carogne (carne) di animali che sono rimaste dall'uccisione di un predatore.

Fungo

I funghi sono organismi eterotrofi, anche se non ingeriscono il cibo come fanno gli altri animali, ma si nutrono di assorbimento. I funghi hanno strutture simili a radici chiamate ife, che crescono e formano una rete attraverso il substrato di cui si nutrono i funghi. Queste ife secernono enzimi digestivi, che abbattono il substrato, rendendo possibile la digestione dei nutrienti.

I funghi si nutrono di una varietà di substrati diversi, come legno, formaggio o carne, sebbene la maggior parte di essi sia specializzata in una gamma ristretta di fonti alimentari, alcuni funghi sono altamente specializzati e sono in grado di ottenere nutrimento solo da una singola specie.

Molti funghi sono parassita, il che significa che si nutrono di un ospite senza ucciderlo. Anche se la maggior parte dei funghi sono saprobico, nel senso che si nutrono di materiale già morto o in decomposizione, come lettiera di foglie, carcasse di animali e altri detriti. I funghi saprobici riciclano i nutrienti dal materiale morto o in decomposizione, che diventa disponibile come nutrimento per gli animali che si nutrono di funghi. Il ruolo di decompositori che i funghi abbiano come riciclatori a tutti i livelli trofici del ciclo dei nutrienti è estremamente importante all'interno degli ecosistemi, sebbene siano anche di grande valore economico per l'uomo. Molti funghi sono responsabili della produzione di cibo umano, come il lievito (Saccharomyces cerevisiae), che viene utilizzato per produrre pane, birra e formaggio. I funghi sono anche usati come medicinali, come la penicillina.


Autotrofi contro Eterotrofi

Gli organismi viventi ottengono energia chimica in due modi.

autotrofi, mostrato nella figura sottostante, immagazzinano energia chimica in molecole di carboidrati alimentari che si costruiscono da soli. Cibo è l'energia chimica immagazzinata nelle molecole organiche. Il cibo fornisce sia l'energia per svolgere il lavoro che il carbonio per costruire corpi. Poiché la maggior parte degli autotrofi trasforma la luce solare per produrre cibo, chiamiamo il processo che usano fotosintesi. Solo tre gruppi di organismi - piante, alghe e alcuni batteri - sono capaci di questa trasformazione di energia vitale. Gli autotrofi producono cibo per il proprio uso, ma ne ricavano abbastanza per sostenere anche altre forme di vita. Quasi tutti gli altri organismi dipendono assolutamente da questi tre gruppi per il cibo che producono. Il produttori, come sono noti anche gli autotrofi, inizia catene alimentari che nutrono tutta la vita. Le catene alimentari saranno discusse nel concetto “Food Chains and Food Webs”.

eterotrofi non possono produrre il proprio cibo, quindi devono mangiarlo o assorbirlo. Per questo motivo, gli eterotrofi sono anche conosciuti come consumatori. I consumatori includono tutti gli animali, i funghi e molti protisti e batteri. Possono consumare autotrofi o altri eterotrofi o molecole organiche di altri organismi. Gli eterotrofi mostrano una grande diversità e possono sembrare molto più affascinanti dei produttori. Ma gli eterotrofi sono limitati dalla nostra totale dipendenza da quegli autotrofi che originariamente producevano il nostro cibo. Se piante, alghe e batteri autotrofi scomparissero dalla terra, presto scomparirebbero anche animali, funghi e altri eterotrofi. Tutta la vita richiede un apporto costante di energia. Solo gli autotrofi possono trasformare quell'ultima fonte solare nell'energia chimica nel cibo che alimenta la vita, come mostrato nella figura sottostante.

Gli autotrofi fotosintetici, che producono cibo utilizzando l'energia della luce solare, includono (a) piante, (b) alghe e (c) alcuni batteri.

La fotosintesi fornisce oltre il 99% dell'energia per la vita sulla terra. Un gruppo molto più piccolo di autotrofi, per lo più batteri in ambienti bui o a basso contenuto di ossigeno, produce cibo utilizzando l'energia chimica immagazzinata in molecole inorganiche come idrogeno solforato, ammoniaca o metano. Mentre la fotosintesi trasforma l'energia luminosa in energia chimica, questo metodo alternativo per produrre cibo trasferisce l'energia chimica dalle molecole inorganiche a quelle organiche. Si chiama quindi chemiosintesi, ed è caratteristico dei tubicoli mostrati nella figura sottostante. Some of the most recently discovered chemosynthetic bacteria inhabit deep ocean hot water vents or “black smokers.” There, they use the energy in gases from the Earth’s interior to produce food for a variety of unique heterotrophs: giant tube worms, blind shrimp, giant white crabs, and armored snails. Some scientists think that chemosynthesis may support life below the surface of Mars, Jupiter’s moon, Europa, and other planets as well. Ecosystems based on chemosynthesis may seem rare and exotic, but they too illustrate the absolute dependence of heterotrophs on autotrophs for food.

A food chain shows how energy and matter flow from producers to consumers. Matter is recycled, but energy must keep flowing into the system. Where does this energy come from? Though this food chains “ends” with decomposers, do decomposers, in fact, digest matter from each level of the food chain? (see the “Flow of Energy” concept.)

Tubeworms deep in the Galapagos Rift get their energy from chemosynthetic bacteria living within their tissues. No digestive systems needed!


2.18: Autotrophs and Heterotrophs - Biology

SECONDA PARTE. PIETRE BASE: CHIMICA, CELLULE E METABOLISMO

7. Biochemical Pathways-Photosynthesis

7.5. Interrelationships Between Autotrophs and Heterotrophs

The differences between autotrophs and heterotrophs were described in chapter 6. Autotrophs are able to capture energy to manufacture new organic molecules from inorganic molecules. Heterotrophs must have organic molecules as starting points. However, it is important for you to recognize that all organisms must do some form of respiration. Plants and other autotrophs obtain energy from food molecules, in the same manner as animals and other heterotrophs—by processing organic molecules through the respiratory pathways. This means that plants, like animals, require oxygen for the ETS portion of aerobic cellular respiration.

Many people believe that plants only give off oxygen and never require it. Actually, plants do give off oxygen in the light-dependent reactions of photosynthesis, but in aerobic cellular respiration they use oxygen, as does any other organism that uses aerobic respiration. During their life spans, green plants give off more oxygen to the atmosphere than they take in for use in respiration. The surplus oxygen given off is the source of oxygen for aerobic cellular respiration in both plants and animals. Animals are dependent on plants not only for oxygen but ultimately for the organic molecules necessary to construct their bodies and maintain their metabolism (figure 7.11).

FIGURE 7.11. The Interdependence of Photosynthesis and Aerobic Cellular Respiration

Although both autotrophs and heterotrophs carry out cellular respiration, the photosynthetic process that is unique to photosynthetic autotrophs provides essential nutrients for both processes. Photosynthesis captures light energy, which is ultimately transferred to heterotrophs in the form of carbohydrates and other organic compounds. Photosynthesis also generates O2, which is used in aerobic cellular respiration. The ATP generated by cellular respiration in both heterotrophs (e.g., animals) and autotrophs (e.g., plants) is used to power their many metabolic processes. In return, cellular respiration supplies two of the most important basic ingredients of photosynthesis, CO2 e H2O.

Thus, animals supply the raw materials—CO2, H2O, and nitrogen—needed by plants, and plants supply the raw materials—sugar, oxygen, amino acids, fats, and vitamins— needed by animals. This constant cycling is essential to life on Earth. As long as the Sun shines and plants and animals remain in balance, the food cycles of all living organisms will continue to work properly.

12. Even though animals do not photosynthesize, they rely on the Sun for their energy. Why is this so?

13. What is an autotroph? Dare un esempio.

14. Photosynthetic organisms are responsible for producing what kinds of materials?

15. Draw your own simple diagram that illustrates how photosynthesis and respiration are interrelated.

Sunlight supplies the essential initial energy for making the large organic molecules necessary to maintain the forms of life we know. Photosynthesis is the process by which plants, algae, and some bacteria use the energy from sunlight to produce organic compounds. In the light-capturing events of photosynthesis, plants use chemicals, such as chlorophyll, to trap the energy of sunlight using photosystems. During the light-dependent reactions, they manufacture a source of chemical energy, ATP, and a source of hydrogen, NADPH. Atmospheric oxygen is released in this stage. In the light-independent reactions of photosynthesis, the ATP energy is used in a series of reactions (the Calvin cycle) to join the hydrogen from the NADPH to a molecule of carbon dioxide and form a simple carbohydrate, glyceraldehyde-3-phosphate. In subsequent reactions, plants use the glyceraldehyde-3-phosphate as a source of energy and raw materials to make complex carbohydrates, fats, and other organic molecules. Table 7.2 summarizes the process of photosynthesis.


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