ФОТОАВТОТРОФИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На photoautotrophs или фототропични организми са зависими светлина като източник на енергия и да я органични молекули, неорганични молекули. Този процес е известен като фотосинтеза и като цяло тези същества представляват основата на хранителната верига.

Най-важният източник на енергия за живота е слънчевата светлина, която пада върху повърхността на земята. Светлинната енергия се улавя по време на фотосинтезата. По време на този процес енергията се абсорбира от хлорофила и други пигменти и след това се превръща в химическа енергия.

Растенията са фотоавтотрофни организми (изображение от Free-Photos на www.pixabay.com)

Фотоавтотрофите обикновено използват енергията на светлината за преобразуване на CO2 и вода в захари, които са основа за хиляди органични молекули. Тези захари са способни да се асимилират от повечето живи организми, а не само от фотоавтотрофи.

Думата "fotoautotroph" произлиза от три думи, взети от латински, които имат различно значение. Думата снимка, която означава „светлина“, думата кола, която означава „собствена“ и думата трофос, което означава „хранене“.

Терминът "фотоавтотроф" обхваща много различни групи живи същества, включително някои видове бактерии и най-различни протозои, всички растения, водорасли и лишеи. Освен това има уникален животински вид, който съчетава фотоавтотрофни и хетеротрофни характеристики.

Характеристики на фотоавтотрофите

Задължителна характеристика на фотоавтотрофните организми е наличието на фоточувствителни пигменти. Фоточувствителният пигмент е молекула, способна да възприема и абсорбира светлинна енергия под формата на фотони.

Фототрофите имат способността да абсорбират и преобразуват светлинна енергия (от светлина) в химическа енергия. Тази енергия се съхранява в органични молекули чрез метаболитния процес на фотосинтеза.

Повечето от фотоавтотрофните и фотосинтетичните същества притежават молекули хлорофил, тъй като това е основният пигмент, който отговаря за извършването на началните етапи на фотосинтезата. Поради наличието на хлорофил, почти всички фотоавтотрофи са със зелен цвят.

Фотоавтотрофията се среща в едноклетъчни организми като цианобактерии и някои протозои или в макроскопични многоклетъчни организми като водорасли, лишеи и растения.

Фотоавтотрофните организми са разпръснати в почти всички екосистеми и размерът им е силно променлив, тъй като те могат да бъдат малки като Евглена или големи като гигантска секвоя.

С изключение на Антарктида, растенията покриват почти цялата повърхност на земята и са основните представители на фотоавтотрофните организми. Вътре в растенията има богато разнообразие от форми, уникално и перфектно адаптирани към всички климати и сухоземни екосистеми.

Примери за фотоавтотрофни организми

Има голямо разнообразие от фотоавтотрофни живи същества, тъй като това е адаптация, която даде на организмите, които са го придобили, да оцелеят във всяко състояние и екосистема, стига те да са в присъствието на светлина.

- Цианобактерии

Цианобактерии (Източник: Patrioter6 в en.wikibooks чрез Wikimedia Commons)

Цианобактериите или оксифотобактериите принадлежат към прокариотичния домен. Те са едноклетъчни организми, имат хлоропласти и следователно са способни на фотосинтеза. Вътрешните мембрани на тези видове притежават тилакоидни „фотосинтезиращи ламели“ в хлоропластите на растенията.

Всички цианобактерии имат хлорофил А и билипротеинови пигменти като фикобилини или фикоцианини. Комбинацията от тези пигменти вътре в клетките на цианобактериите им придава характерния синьо-зелен цвят.

Тези организми са разпръснати из биосферата и са характерни за езера, водоеми, влажни почви и разлагащи се влажни органични вещества. Те са генералисти, тъй като тяхната фотоавтотрофия им позволява да се откажат от някои твърде специфични условия, като се нуждаят само от слънчева светлина.

- Протозоа

Снимка на вид Volvox (Източник: craigpemberton via Wikimedia Commons)

В рамките на фотоавтотрофните протозои са евглената. Всички тези организми са микроскопични, жлебовидни и са класифицирани в групата на Mastigophora.

В много случаи euglenidae са класифицирани като едноклетъчни водорасли. Въпреки това, последните проучвания показват, че освен че се хранят чрез фотосинтеза, те могат да се възползват от някои вещества в околната среда чрез пиноцитоза.

Euglenidae са свободно живеещи, живеят в сладка вода (малко видове са солена вода) и са предимно самотни. Те имат голямо разнообразие от форми и могат да бъдат удължени, сферични, яйцевидни или ланцетни.

Тъй като са фотосинтетични, те имат положителен фототактизъм (чувствителни са към светлинни стимули) и имат разширяване в основата на предния си жълъч, който действа като фоторецептор за светлинна енергия.

Euglenidae също са photoautotrogos (Източник: David J. Patterson чрез Wikimedia Commons)

Те имат като фотосинтетични пигменти хлорофил А и В, фикобилини, β-каротени и неоксантин и ксантофили от диадиноксантин. В много случаи euglenidae не отговарят на всички свои хранителни нужди чрез фотосинтеза, така че трябва да приемат витамин В1 и В12 от околната среда.

- лишеи

Лишеите се определят от симбиотичната асоциация между водорасли и гъби; следователно, те са едновременно хетеротрофни (чрез гъбичките) и фотоавтотрофни (чрез водораслите) организми.

Асоциацията между двата вида организми е благоприятна и за двамата, тъй като водораслите могат да се възползват от субстрата, осигурен от гъбата, за да расте; докато гъбичките могат да се хранят със захарите, произведени от водораслите чрез фотосинтеза.

Лишеите не съответстват на таксономична група, но обикновено се класифицират според типа гъбички-симбионти. Всички гъбички, които съставляват лишеи, принадлежат към вида на Ascomycota, в рамките на царството на гъбите.

- Едноклетъчни водорасли, растения и макроскопични водорасли

Едноклетъчните водорасли са може би най-разпространените фотоавтотрофни организми във водните екосистеми; докато растенията са най-разпространените макроорганизми в сухоземните екосистеми.

Както водораслите, така и растенията се нуждаят от присъствието на вода и въглероден диоксид, за да осъществят фотосинтеза и да могат да поддържат хранителните си нужди.

Едноклетъчни водорасли

Ако вземете малко вода от която и да е локва, езеро, лагуна, река, море или друго водно тяло и я наблюдавате под микроскоп, ще намерите милиони мънички жизнени форми от зелен цвят, повечето от които със сигурност са едноклетъчни водорасли., Почти всички едноклетъчни водорасли имат една или повече жлечици и като цяло са свободно живеещи, въпреки че има някои видове, които живеят в колонии. Повечето от тези водорасли са фотоавтотрофни организми, но има случаи на хетеротрофни водорасли.

Те се считат за един от основните производители на кислород на планетата и някои автори смятат, че те са основните първични производители в океаните, тъй като те са в основата на хранителната верига.

Растения

Растенията са седалищни наземни организми, които се характеризират с тяло, разделено на две части: една въздушна и една наземна. Наземната част е изградена от корена, докато въздушната част е изградена от стъблото, което от своя страна е разделено на стъблото, листата и цветята.

Те имат невероятен брой различни форми и произвеждат собствена храна чрез фотосинтеза, подобно на всички други фотоавтотрофи.

Растенията обаче са живите същества, които са се специализирали най-много в използването на светлинна енергия, тъй като имат листа в милиони клетки, специално подредени за непрекъснато фотосинтезиране през деня.

Макроскопични водорасли

Макроскопските водорасли са представителите на растенията във водна среда. Те в по-голямата си част живеят потопени във водни среди, колонизирайки всяко място, където има наличието на подходящ субстрат, за който да се придържате.

Снимка на макроводорасли (Източник: W. carter чрез Wikimedia Commons)

Водораслите от групата на глаукофитите са групата водорасли, която се счита за най-свързана с сухоземните растения. Някои автори обаче класифицират водораслите заедно с протозои.

- Животни

Морският плужек Elysia chlorotica, известен като "източен изумруд", може да се възползва от хлоропластите, които консумира чрез диетата си, богата на фотоавтотрофни организми, тъй като живее при изсмукване на сок от морски водорасли.

Процесът на възползване от хлоропластите от вашата храна е известен като клептопластика. Благодарение на това явление, плужекът може да оцелее, като произвежда фотоасимилира на места, където има слънчева светлина, без да яде храна дълго време.

Препратки

1. Bresinsky, A., Körner, C., Kadereit, JW, Neuhaus, G., & Sonnewald, U. (2013). Науки за растенията в Страсбург: включително прокариоти и гъби (том 1). Берлин, Германия: Спрингер.
2. Brusca, RC, & Brusca, GJ (2005). Безгръбначни (№ Sirsi) i9788448602468). Мадрид: McGraw-Hill.
3. Chan, CX, Vaysberg, P., Price, DC, Pelletreau, KN, Rumpho, ME, & Bhattacharya, D. (2018). Активна реакция на гостоприемника на водораслите симбионти в морския плужек Elysia chlorotica. Молекулярна биология и еволюция, 35 (7), 1706-1711.
4. Hu, Q., Guterman, H., & Richmond, A. (1996). Плосък наклонен модулен фотобиореактор за масово отглеждане на фотоавтотрофи на открито. Биотехнология и биоинженеринг, 51 (1), 51-60.
5. Raven, PH (1981). Изследвания в ботаническите градини. Бот. Jahrb, 102, 52-72.
6. Shimakawa, G., Murakami, A., Niwa, K., Matsuda, Y., Wada, A., & Miyake, C. (2019). Сравнителен анализ на стратегиите за приготвяне на електронни мивки във водни фотоавтотрофи. Фотосинтезни изследвания, 139 (1-3), 401-411.
7. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2008). Микробиология на Прескот, Харли и Клайн. McGraw-Hill Висше образование.