FOTOAUTOTROFY: CHARAKTERISTIKA A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Tyto photoautotrophs nebo Fototrofní organismy jsou závislé na světlo jako zdroj energie a aby to organické molekuly z anorganických molekul. Tento proces je známý jako fotosyntéza a obecně tyto bytosti představují základ potravinového řetězce.

Nejdůležitějším zdrojem energie pro život je sluneční světlo, které dopadá na zemský povrch. Světelná energie je zachycena během fotosyntézy. Během tohoto procesu je energie absorbována chlorofylem a dalšími pigmenty a poté je přeměňována na chemickou energii.

Rostliny jsou fotoautotropní organismy (Obrázek z fotografií zdarma na www.pixabay.com)

Fotoautotrofy obecně používají energii světla k přeměně CO2 a vody na cukry, které jsou základem pro tisíce organických molekul. Tyto cukry jsou schopny se přizpůsobit většině živých organismů, nejen fotoautotrofům.

Slovo „fotoautotrof“ pochází ze tří slov převzatých z latiny, která mají různý význam. Slovo fotografie, což znamená "světlo", slovo auto, což znamená "vlastní" a slovo trofos, což znamená "výživa".

Termín "fotoautotrop" zahrnuje mnoho různých skupin živých věcí, včetně některých druhů bakterií a prvoků, všech rostlin, řas a lišejníků. Kromě toho existuje jedinečný živočišný druh, který kombinuje fotoautotropní a heterotropní vlastnosti.

Vlastnosti fotoautotropů

Povinnou charakteristikou fotoautotropních organismů je přítomnost fotocitlivých pigmentů. Fotocitlivý pigment je molekula schopná vnímat a absorbovat světelnou energii ve formě fotonů.

Fototrofy mají schopnost absorbovat a přeměňovat světelnou energii (ze světla) na chemickou energii. Tato energie je uložena v organických molekulách metabolickým procesem fotosyntézy.

Většina fotoautotropních a fotosyntetických bytostí má molekuly chlorofylu, protože to je hlavní pigment zodpovědný za provádění počátečních kroků fotosyntézy. Vzhledem k přítomnosti chlorofylu jsou téměř všechny fotoautrofy zelené barvy.

Fotoautotropie se nachází v jednobuněčných organismech, jako jsou cyanobakterie a některé protozoa, nebo v makroskopických mnohobuněčných organismech, jako jsou řasy, lišejníky a rostliny.

Fotoautotropní organismy jsou rozptýleny prakticky ve všech ekosystémech a jejich velikost je velmi variabilní, protože mohou být malé jako Euglena nebo velké jako obrovská sekvoje.

S výjimkou Antarktidy pokrývají rostliny téměř celý povrch Země a jsou hlavními představiteli fotoautotropních organismů. V rostlinách je bohatá paleta forem, jedinečně a dokonale přizpůsobená všem klimatům a suchozemským ekosystémům.

Příklady fotoautotropních organismů

Existuje velká rozmanitost fotoautotropních živých bytostí, protože je to adaptace, která dala organismům, které ji získaly, schopnost přežít v jakémkoli stavu a ekosystému, zatímco jsou v přítomnosti světla.

- Cyanobakterie

Cyanobacteria (Zdroj: Patrioter6 na en.wikibooks přes Wikimedia Commons)

Cyanobakterie nebo oxyphotobakterie patří do prokaryotické domény. Jsou to jednobuněčné organismy, mají chloroplasty, a proto jsou schopné fotosyntézy. Vnitřní membrány těchto druhů obsahují thylakoidní „fotosyntetizující lamely“ uvnitř chloroplastů rostlin.

Všechny cyanobakterie mají chlorofyl A a biliproteické pigmenty, jako jsou fycobiliny nebo fykocyaniny. Kombinace těchto pigmentů uvnitř buněk sinic jim dává jejich charakteristickou modrozelenou barvu.

Tyto organismy jsou rozptýleny po celé biosféře a jsou typické pro jezera, rybníky, mokré půdy a rozkládající se mokré organické látky. Jsou to všeobecné, protože jejich fotoautotropie jim umožňuje upustit od některých příliš specifických podmínek, které vyžadují pouze sluneční světlo.

- Protozoa

Fotografie druhu Volvox (Zdroj: craigpemberton prostřednictvím Wikimedia Commons)

V rámci fotoautotropních prvoků je euglena. Všechny tyto organismy jsou mikroskopické, bičí a jsou zařazeny do skupiny Mastigophora.

Při mnoha příležitostech byly euglenidae klasifikovány jako jednobuněčné řasy. Nedávné studie však ukázaly, že kromě krmení fotosyntézou mohou pomocí pinocytózy využít také některé látky v životním prostředí.

Euglenidae žijí volně, žijí ve sladké vodě (málo druhů je slaná voda) a většinou jsou osamělí. Mají širokou škálu tvarů a mohou být protáhlé, kulové, vejčité nebo kopinaté.

Protože jsou fotosyntetičtí, mají pozitivní fototakticismus (jsou citliví na světelné podněty) a mají rozšíření na základně svého předního bičíku, který působí jako fotoreceptor pro světelnou energii.

Euglenidae jsou také photoautotrogos (Zdroj: David J. Patterson přes Wikimedia Commons)

Jako fotosyntetické pigmenty mají chlorofyl A a B, fycobiliny, β-karoteny a neoxanthiny a dantinoxanthiny xanthopyly. V mnoha případech euglenidae nesplňují všechny své nutriční potřeby prostřednictvím fotosyntézy, takže musí přijímat vitamín B1 a B12 z životního prostředí.

- Lišejníky

Lišejníky jsou definovány symbiotickým sdružením mezi řasami a houbami; proto jsou oba heterotrofní (prostřednictvím houby) a fotoautotropní (prostřednictvím řasy) organismy.

Spojení mezi těmito dvěma typy organismů je výhodné pro oba, protože řasa může využít růst substrátu poskytovaného houbou; zatímco houba se může živit cukry produkovanými řasami fotosyntézou.

Lišejníky neodpovídají taxonomické skupině, ale obvykle jsou klasifikovány podle typu symbiontové houby. Všechny houby, které tvoří lišejníky, patří do kmene Ascomycota v království Fungi.

- Jednobuněčné řasy, rostliny a makroskopické řasy

Jednobuněčné řasy jsou pravděpodobně nejhojnějšími fotoautotrofními organismy ve vodních ekosystémech; zatímco rostliny jsou nejhojnějšími makroorganismy v suchozemských ekosystémech.

Řasy i rostliny potřebují přítomnost vody a oxidu uhličitého, aby provedly fotosyntézu a byly schopny podporovat jejich nutriční požadavky.

Jednobuněčné řasy

Pokud si vezmete trochu vody z jakékoli louže, jezera, laguny, řeky, moře nebo jiného těla vody a pozorujete ji pod mikroskopem, najdete miliony malých bičíkovitých životních forem zelené barvy, z nichž většina je jistě jednobuněčných řas..

Téměř všechny jednobuněčné řasy mají jednu nebo více bičíků a obvykle žijí volně, i když v koloniích žijí některé druhy. Většina z těchto řas jsou fotoautotropní organismy, ale existují případy heterotrofních řas.

Jsou považováni za jednoho z hlavních producentů kyslíku na planetě a někteří autoři se domnívají, že jsou hlavními primárními producenty v oceánech, protože jsou na základech potravinového řetězce.

Rostliny

Rostliny jsou přisáté pozemské organismy, které jsou charakterizovány tělem rozděleným na dvě části: jednu vzdušnou a jednu suchozemskou. Pozemská část je tvořena kořenem, zatímco letecká část je tvořena stonkem, který je dále rozdělen na stonek, listy a květy.

Mají neuvěřitelný počet různých tvarů a produkují své vlastní jídlo prostřednictvím fotosyntézy, stejně jako všechny ostatní fotoautrofy.

Rostliny jsou však živé bytosti, které se nejvíce specializují na využití světelné energie, protože v jejich listech mají miliony buněk, konkrétně uspořádaných tak, aby během dne nepřetržitě fotosyntetizovaly.

Makroskopické řasy

Makroskopické řasy jsou zástupci rostlin ve vodném prostředí. Z velké části žijí ponořeni ve vodním prostředí a kolonizují jakékoli místo, kde je přítomen vhodný substrát, na kterém se drží.

Fotografie makro řas (Zdroj: W. carter prostřednictvím Wikimedia Commons)

Řasy skupiny glaukofytů jsou skupinou řas, která je považována za nejvíce příbuznou suchozemským rostlinám. Někteří autoři však řasy klasifikují společně s prvoky.

- Zvířata

Mořský slimák Elysia chlorotica, běžně známý jako „východní smaragd“, může využít chloroplastů, které spotřebovává díky své stravě bohaté na fotoautotropní organismy, protože žije sáním mízy z mořských řas.

Proces využití chloroplastů z vašeho jídla je známý jako kleptoplastika. Díky tomuto jevu může slimák přežít tím, že produkuje fotoasimiláty na místech, kde je sluneční světlo, aniž by dlouho jedli jídlo.

Reference

1. Bresinsky, A., Körner, C., Kadereit, JW, Neuhaus, G., & Sonnewald, U. (2013). Vědy o rostlinách Strasburger: včetně prokaryot a hub (svazek 1). Berlín, Německo: Springer.
2. Brusca, RC, a Brusca, GJ (2005). Bezobratlí (č. Sirsi) i9788448602468). Madrid: McGraw-Hill.
3. Chan, CX, Vaysberg, P., Cena, DC, Pelletreau, KN, Rumpho, ME, a Bhattacharya, D. (2018). Aktivní odpověď hostitele na řasové symbionty v mořském slimáku Elysia chlorotica. Molekulární biologie a evoluce, 35 (7), 1706-1711.
4. Hu, Q., Guterman, H., & Richmond, A. (1996). Plochý nakloněný modulární fotobioreaktor pro venkovní hromadnou kultivaci fotoautotropů. Biotechnology and Bioengineering, 51 (1), 51-60.
5. Raven, PH (1981). Výzkum v botanických zahradách. Bot. Jahrb, 102, 52-72.
6. Shimakawa, G., Murakami, A., Niwa, K., Matsuda, Y., Wada, A., & Miyake, C. (2019). Srovnávací analýza strategií přípravy elektronových záchytů ve vodních fotoautotropech. Fotosyntetický výzkum, 139 (1-3), 401-411.
7. Willey, JM, Sherwood, L. a Woolverton, CJ (2008). Prescott, Harley, a Kleinova mikrobiologie. McGraw-Hill Higher Education.