FOTOAUTOTROFIT: OMINAISUUDET JA ESIMERKIT - BIOLOGIA

Photoautotrophs tai fototrofisia organismit ovat riippuvaisia valoa energialähteenä ja tehdä se orgaanisista molekyyleistä epäorgaaniset molekyylit. Tätä prosessia kutsutaan fotosynteesiksi ja yleensä nämä olennot edustavat ravintoketjun perustaa.

Tärkein energianlähde elämälle on auringonvalo, joka putoaa maan pinnalle. Valoenergia kaappaa fotosynteesin aikana. Tämän prosessin aikana klorofylli ja muut pigmentit absorboivat energiaa ja muuttuvat sitten kemialliseksi energiaksi.

Kasvit ovat fotoautotrofisia organismeja (kuva Free-Photos-sivustosta osoitteessa www.pixabay.com)

Fotoautotrofit käyttävät yleensä valon energiaa muuntamaan hiilidioksidin ja veden sokereiksi, jotka ovat tuhansien orgaanisten molekyylien perusta. Nämä sokerit kykenevät rinnastamaan useimmat elävät organismit, ei vain fotoautotrofit.

Sana "fotoautotroph" johtuu kolmesta latinaksi otetusta sanasta, joilla on erilainen merkitys. Sana valokuva, joka tarkoittaa "kevyt", sana auto, joka tarkoittaa "omaa" ja sana trophos, joka tarkoittaa "ravitsemusta".

Termi "fotoautotrofi" kattaa monia erilaisia elävien olentojen ryhmiä, mukaan lukien jotkut bakteeri- ja alkueläimet, kaikki kasvit, levät ja jäkälät. Lisäksi on ainutlaatuinen eläinlaji, jossa yhdistyvät fotoautotrofiset ja heterotrofiset ominaisuudet.

Fotoautotrofien ominaisuudet

Fotoautotrofisten organismien pakollinen ominaisuus on valoherkkä pigmentti. Valoherkkä pigmentti on molekyyli, joka kykenee havaitsemaan ja absorboimaan valon energiaa fotonien muodossa.

Fototrofeilla on kyky absorboida ja muuntaa valon energia (valosta) kemialliseksi energiaksi. Tämä energia varastoituu orgaanisissa molekyyleissä fotosynteesin metabolisen prosessin kautta.

Suurimmalla osalla fotoautotrofisista ja fotosynteettisistä olennoista on klorofyylimolekyylejä, koska tämä on tärkein pigmentti, joka vastaa fotosynteesin alkuvaiheiden suorittamisesta. Klorofyllin läsnäolon takia melkein kaikki fotoautotrofit ovat vihreitä.

Fotoautotrofiaa esiintyy yksisoluisissa organismeissa, kuten syanobakteereissa ja joissain alkueläimissä, tai makroskooppisissa monisoluisissa organismeissa, kuten levissä, jäkälissä ja kasveissa.

Fotoautotrofiset organismit ovat levinneet käytännöllisesti katsoen kaikkiin ekosysteemeihin ja niiden koko on hyvin vaihteleva, koska ne voivat olla niin pieniä kuin Euglena tai niin suuria kuin jättiläinen sekvenia.

Antarktista lukuun ottamatta kasvit peittävät melkein koko maan pinnan ja ovat fotoautotrofisten organismien tärkeimpiä edustajia. Kasveissa on runsaasti erilaisia muotoja, jotka ovat ainutlaatuisesti ja täydellisesti sopeutuneet kaikkiin ilmastoihin ja maan ekosysteemeihin.

Esimerkkejä fotoautotrofisista organismeista

Fotoautotroofisia eläviä olentoja on hyvin monimuotoisesti, koska se on mukautuminen, joka antoi sen hankkineille organismeille kyvyn selviytyä missä tahansa tilassa ja ekosysteemissä, kunhan ne ovat valon läsnä ollessa.

- Sinilevät

Sinilevät (Lähde: Patrioter6 osoitteessa en.wikibooks Wikimedia Commonsin kautta)

Sinilevät tai oksifotobakteerit kuuluvat prokaryoottiseen domeeniin. Ne ovat yksisoluisia organismeja, niillä on kloroplasteja, ja siksi ne kykenevät fotosynteesiin. Näiden lajien sisäkalvoissa on tylakoidimaisia ”fotosyntetisoivia lamelleja” kasvien kloroplastissa.

Kaikissa syanobakteereissa on klorofylli A: ta ja biliproteiinisia pigmenttejä, kuten fykobiliinit tai fyosyaniinit. Näiden pigmenttien yhdistelmä sinileväsolujen sisällä antaa heille tyypillisen sinivihreän värin.

Nämä organismit ovat hajallaan ympäri biosfääriä ja ovat tyypillisiä järville, lampille, märille maaperälle ja hajoavalle märälle orgaaniselle aineelle. He ovat yleisluetteloita, koska heidän fotoautotrofiansa ansiosta he voivat luopua liian erityisistä olosuhteista, tarvitseen vain auringonvaloa.

- Alkueläimet

Valokuva Volvox-lajista (Lähde: craigpemberton Wikimedia Commonsin kautta)

Fotoautotrofisissa alkueläimissä ovat euglena. Kaikki nämä organismit ovat mikroskooppisia, flagelloituneita ja luokiteltu Mastigophora-ryhmään.

Usein euglenidae-lajit on luokiteltu yksisoluisiin leviin. Viimeaikaiset tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että fotosynteesin kautta tapahtuvan ruokinnan lisäksi ne voivat hyödyntää joitain ympäristössä olevia aineita pinosytoosin kautta.

Euglenidae-lajit ovat vapaa-eläviä, elävät makeassa vedessä (harvat lajit ovat suolavettä) ja ovat enimmäkseen yksinäisiä. Niillä on suuri valikoima muotoja ja ne voivat olla pitkänomaisia, pallomaisia, munaisia tai lansetoituneita.

Koska ne ovat fotosynteettisiä, heillä on positiivinen fototaktisuus (ne ovat herkkiä valoärsykkeille) ja edessä olevan flagellumin juuressa on laajentuminen, joka toimii valoenergian vastaanottimena.

Euglenidae ovat myös fotoautotrogoja (Lähde: David J. Patterson Wikimedia Commonsin kautta)

Niissä on fotosynteettisiä pigmenttejä klorofylliä A ja B, fykobiliineja, β-karoteeneja ja neoksantiini- ja diadinoksantiinityyppisiä ksantofylliä. Monissa tapauksissa euglenidae-eläimet eivät tyydy kaikkiin ravintotarpeisiinsa fotosynteesin kautta, joten niiden on nautittava B1- ja B12-vitamiini ympäristöstä.

- Jäkälät

Jäkälät määritellään levien ja sienten välisellä symbioottisella assosiaatiolla; siksi, ne ovat sekä heterotrofisia (sienen kautta) että fotoautotrofisia (levien kautta) organismeja.

Assosiaatio kahden tyyppisten organismien välillä on edullista molemmille, koska levät voivat hyödyntää sienen tuottamaa substraattia kasvaakseen; kun taas sieni voi syödä levien tuottamista sokereista fotosynteesin kautta.

Jäkälät eivät vastaa taksonomista ryhmää, mutta ne luokitellaan tyypillisesti symbiontisienen tyypin mukaan. Kaikki sienet, jotka muodostavat jäkälät, kuuluvat Ascomycota-turvapaikkaan, Fungi-valtakunnan sisällä.

- Yksisoluiset levät, kasvit ja makroskooppiset levät

Yksisoluiset levät ovat kenties runsaimpia fotoautotrofisia organismeja vesiekosysteemeissä; kun taas kasvit ovat yleisimpiä makro-organismeja maan ekosysteemeissä.

Sekä levät että kasvit tarvitsevat veden ja hiilidioksidin läsnäolon fotosynteesin suorittamiseksi ja ravitsemustarpeidensa tukemiseksi.

Yksisoluiset levät

Jos otat vähän vettä mistä tahansa lätäkköstä, järvestä, laguunista, joesta, merestä tai muusta vesistöstä ja tarkkailet sitä mikroskoopin alla, löydät miljoonia pieniä vihreän värin eläinmuotoja, joista suurin osa on varmasti yksisoluisia leviä..

Lähes kaikilla yksisoluisilla leväillä on yksi tai useampi kalvo ja ne elävät yleensä vapaasti, vaikkakin on joitain lajeja, jotka elävät siirtomaissa. Suurin osa näistä levästä on fotoautotrofisia organismeja, mutta on myös tapauksia heterotrofisista levistä.

Niitä pidetään yhtenä tärkeimmistä hapen tuottajista planeetalla, ja joidenkin kirjoittajien mielestä he ovat valtamerien pääasiallisia tuottajia, koska ne ovat ravintoketjun perusta.

kasvit

Kasvit ovat mahdotonta maanpäällisiä organismeja, joille on ominaista elin, joka on jaettu kahteen osaan: yksi antenni ja yksi maanpäällinen. Maanpäällinen osa koostuu juuresta, kun taas antenniosa koostuu varresta, joka puolestaan jaetaan varsi, lehdet ja kukat.

Heillä on uskomattoman monta muotoa ja he tuottavat omaa ruokaa fotosynteesin avulla, kuten kaikki muutkin fotoautotrofit.

Kuitenkin, kasvit ovat eläviä olentoja, jotka ovat erikoistuneet eniten valon energian käyttöön, koska niiden lehmissä on miljoonia soluja, jotka on erityisesti järjestetty jatkuvasti fotosyntesoitumaan päivän aikana.

Makroskooppiset levät

Makroskooppiset levät edustavat kasveja vesipitoisissa väliaineissa. Nämä suurimmaksi osaksi elävät vedessä vedenalaisissa olosuhteissa, asuttaen minkä tahansa paikan, jossa on sopiva substraatti, johon tarttua.

Valokuva makrolevästä (Lähde: W. carter Wikimedia Commonsin kautta)

Glaukofyyttiryhmän levät ovat leväryhmä, jota pidetään eniten sukulaisina maan kasveihin. Jotkut kirjoittajat kuitenkin luokittelevat levät yhdessä alkueläinten kanssa.

- Eläimet

Merilevä Elysia chlorotica, joka tunnetaan yleisesti nimellä “itämainen smaragdi”, voi hyödyntää kloroplasteja, joita se kuluttaa ruokavalionsa ollessa runsaasti fotoautotrofisia organismeja, koska se elää merilevästä peräisin olevan mehun imemiseen.

Prosessi, jossa hyödynnetään kloroplastien käyttöä ruoasta, tunnetaan nimellä kleptoplasty. Tämän ilmiön ansiosta etana voi selviytyä tuottamalla valokuvanimikkeitä paikoissa, joissa on auringonvaloa, syömättä pitkään ruokaa.

Viitteet

Bresinsky, A., Körner, C., Kadereit, JW, Neuhaus, G., ja Sonnewald, U. (2013). Strasburgerin kasvitieteet: mukaan lukien prokaryootit ja sienet (osa 1). Berliini, Saksa: Springer.
Brusca, RC, ja Brusca, GJ (2005). Selkärangattomat (nro Sirsi) i9788448602468). Madrid: McGraw-Hill.
Chan, CX, Vaysberg, P., Hinta, DC, Pelletreau, KN, Rumpho, ME ja Bhattacharya, D. (2018). Aktiivinen isäntävaste leväsymbondteille merileikessä Elysia chlorotica. Molekyylibiologia ja evoluutio, 35 (7), 1706 - 1711.
Hu, Q., Guterman, H., & Richmond, A. (1996). Litteä kalteva modulaarinen fotoreaktori fotoautotrofien ulkoiseen massaviljelyyn. Biotekniikka ja biotekniikka, 51 (1), 51 - 60.
Raven, PH (1981). Tutkimus kasvitieteellisissä puutarhoissa. Bot. Jahrb, 102, 52-72.
Shimakawa, G., Murakami, A., Niwa, K., Matsuda, Y., Wada, A., & Miyake, C. (2019). Vertaileva analyysi strategioista, joilla valmistetaan elektroninieluja vesieliöiden fotoautotrofeissa Fotosynteesitutkimus, 139 (1-3), 401-411.
Willey, JM, Sherwood, L., ja Woolverton, CJ (2008). Prescottin, Harleyn ja Kleinin mikrobiologia. McGraw-Hill -yliopisto.

FOTOAUTOTROFIT: OMINAISUUDET JA ESIMERKIT - BIOLOGIA - 2026