Autotrophie

Auto- und Heterotrophen

Unter Autotrophie (altgriechisch autotroph – wörtlich: „sich selbst ernährend“ von altgriechisch αὐτός autos „selbst“ und altgriechisch τροφή trophe „Ernährung“) wird in der Biologie die Fähigkeit von Lebewesen verstanden, ihre Baustoffe (und organischen Reservestoffe) ausschließlich aus anorganischen Stoffen aufzubauen. Dies trifft vor allem auf Photosynthese betreibende Primärproduzenten (insbesondere Pflanzen) zu.

Der Gegensatz zur Autotrophie ist die Heterotrophie, bei der organische Verbindungen zum Aufbau der Baustoffe verwendet werden. Die Tiere, Pilze und die meisten Bakterien und Archaeen sind heterotroph. Sie werden den Konsumenten, spezieller den Herbivoren (Pflanzenfresser), Carnivoren (Fleischfresser) und Omnivoren (Allesfresser) sowie den Destruenten zugeordnet.

Formen der Autotrophie

Der Begriff Autotrophie bezieht sich meistens auf die Kohlenstoffquelle eines Organismus. Kohlenstoff-autotrophe Organismen verwenden für die Bildung organischer Baustoffe in der Regel anorganisches Kohlenstoffdioxid CO₂ als Kohlenstoffquelle. Bei einigen Wasserpflanzen konnte außerdem die Aufnahme von Carbonat nachgewiesen werden. Die anorganischen Kohlenstoffverbindungen werden reduziert und der Kohlenstoff in organische Verbindungen eingebaut. Die wichtigsten biologischen Stoffwechselvorgänge, mit deren Hilfe Kohlenstoffdioxid assimiliert wird, sind

• der Calvinzyklus
• der reverse Citratzyklus und
• die Carboxylierung von Pyruvat.

Alle Pflanzen assimilieren Kohlenstoffdioxid mit Hilfe des Calvinzyklus, der gleichzeitig der energieaufwändigste ist. Einige Mikroorganismen verfügen über andere Wege der Kohlenstoffdioxid-Assimilation (zum Beispiel den rückläufigen Citratzyklus).

Auch heterotrophe Organismen können geringere Anteile ihres Kohlenstoffbedarfs durch Kohlenstoffdioxid-Assimilation decken. Diese Reaktion erfolgt zum Beispiel bei der Carboxylierung von Pyruvat am Beginn der Gluconeogenese oder als anaplerotische Reaktion zur Auffüllung des Citratzyklus. Aus diesem Grunde gelten per definitionem nur solche Organismen als autotroph, die ihren Kohlenstoffbedarf ausschließlich aus anorganischen Quellen decken.

Organismen können aber auch autotroph in Bezug auf andere Baustoffe sein, zum Beispiel hinsichtlich ihrer Stickstoffquelle (etwa Stickstoff fixierende Bakterien, Ammonium assimilierende Pflanzen).

Photoautotrophie

Ein Photoautotroph

Photoautotrophie ist die Nutzung von Licht als Energiequelle bei Autotrophie. Lebewesen mit dieser Fähigkeit nennt man photoautotroph. Fast alle Pflanzen und Algen sowie einige Bakterien, wie z. B. Schwefelpurpurbakterien und Grüne Schwefelbakterien, wandeln mit Hilfe von Chlorophyllen Lichtenergie in chemische Energie (ATP) um (Phototrophie), die sie zum Aufbau von Bau- und Reservestoffen aus anorganischen Stoffen verwenden (siehe Photosynthese).

Chemoautotrophie

Chemoautotrophie ist die Nutzung von chemischer Energie bei Autotrophie. Lebewesen mit dieser Fähigkeit nennt man chemoautotroph. Besonders kommt Chemoautotrophie bei Bakterien und Archaeen vor. Beispiele sind einige Methanbildner, andere hydrogenotrophe Bakterien, Schwefelbakterien und nitrifizierende Bakterien. Sie nutzen die Energie, die bei der chemischen Umsetzung anorganischer Stoffe frei wird, zum Aufbau ihrer Bau- und Reservestoffe aus anorganischen Stoffen.

Chemoautotrophie ist eine spezielle Form der Chemotrophie, d. h. der Nutzung von chemischer Energie, bei der nur anorganische Stoffe für die Energiegewinnung umgesetzt werden (sogenannte chemische Ernährung). Andere Bezeichnungen für diese Fähigkeit sind auch Lithotrophie oder Chemolithotrophie. Die Organismen mit dieser Fähigkeit werden entsprechend als lithotroph, chemolithotroph, bzw. unter Betonung der Autotrophie als chemoautotroph oder chemolithoautotroph bezeichnet.

Siehe auch

Kohlenstoffdioxidassimilation Nahrungskette Nahrungspyramide Photosynthese Ökosystem Phototrophie

Stoffkreislauf Stoffwechsel Stoff- und Energiewechsel Trophie Trophieniveau Zellatmung

Weblinks

• Crenarchaeota und deren (chemotrophen) Stoffwechselwege