Language
Country/Area
No result found
سر الكائنات الذاتية التغذية: كيف تقوم بتحويل المواد غير العضوية إلى طاقة حياة؟
الكائن الذاتي التغذية هو كائن حي يحول الطاقة من مصادر غير حية إلى طاقة من مركبات عضوية يمكن أن تستخدمها الكائنات الحية الأخرى للبقاء على قيد الحياة. تستخدم هذه الكائنات، مثل النباتات أو الطحالب في الماء، الطاقة الضوئية أو طاقة التفاعلات الكيميائية غير العضوية لإنتاج مركبات عضوية معقدة (مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات) عن طريق استخلاص الكربون من مواد بسيطة (مثل ثاني أكسيد الكربون). لا تحتاج الكائنات ذاتية التغذية إلى الكربون أو الطاقة من الكائنات الحية، وهي في الأساس منتجة في السلسلة الغذائية.
يمكن أن تقلل الكائنات ذاتية التغذية ثاني أكسيد الكربون، وتنتج مركبات عضوية للتخليق الحيوي، وتخزن الوقود الكيميائي.
في النظم البيئية، تلعب الكائنات ذاتية التغذية دورًا رئيسيًا، ويضمن وجودها استمرار الحياة على الأرض. ويعتمد استمرار تكاثر هذه الكائنات بشكل أساسي على قدرتها على تحويل المواد غير العضوية وتخزين الطاقة. أكثر الكائنات ذاتية التغذية شيوعًا هي الكائنات ذاتية التغذية الضوئية، والتي تحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية من خلال عملية التمثيل الضوئي وتوليف المواد العضوية.
تاريخ الكائنات ذاتية التغذية
تم اقتراح مصطلح ذاتية التغذية لأول مرة من قبل عالم النبات الألماني ألبرت بيرنهارد فرانك في عام 1892. ويعود أصل المصطلح إلى اللغة اليونانية القديمة ويعني "مغذي". من المحتمل أن تكون الكائنات ذاتية التغذية الأولى قد ظهرت في عصر ما قبل التاريخ وانتشرت مع التغيرات البيئية، خاصة أثناء أحداث تراكم الأكسجين، حيث لعبت الكائنات الحية التي تقوم بالتمثيل الضوئي مثل البكتيريا الزرقاء دورًا رائدًا.
تطورت البكتيريا الزرقاء من كائنات غيرية التغذية وتنمو وتتكاثر من خلال عملية التمثيل الضوئي.
أشكال مختلفة من ذاتية التغذية
على الرغم من أن معظم الكائنات ذاتية التغذية تقوم بعملية التمثيل الضوئي، إلا أن هناك بعض الاستثناءات تسمى الكائنات ذاتية التغذية. هذه الكائنات قادرة على الحصول على الكربون من المركبات العضوية مع الاستمرار في استخدام المركبات الخفيفة أو غير العضوية كمصدر للطاقة. على سبيل المثال، الكائنات الحية غير المتجانسة ضوئيًا هي كائنات حية تأخذ الكربون من المواد العضوية، لكن مصدر طاقتها يأتي من الطاقة الضوئية. هذه الكائنات ذاتية التغذية المتنوعة تجعل النظم البيئية أكثر استقرارًا وثراءً.
جوهر عملية التمثيل الضوئي
التمثيل الضوئي هو الطريقة الرئيسية للكائنات ذاتية التغذية للحصول على الطاقة وتوفير الطاقة للحياة الأخرى. في هذه العملية، يمتص المنتجون الأساسيون الطاقة من الشمس ويستخدمون هذه الطاقة لإنتاج السكر والأكسجين. عملية تحويل الطاقة هذه لا تساعد النباتات على النمو فحسب، بل هي أيضًا الأساس لبقاء الكائنات الحية الأخرى. ومن المثير للاهتمام، وفقًا للأبحاث، أن عملية التمثيل الضوئي للنباتات يمكن أن تستخدم حوالي 1٪ فقط من الطاقة الشمسية، ولكنها يمكن أن توفر العناصر الغذائية والطاقة الضرورية للنظام البيئي بأكمله.
لا يمكن للأنظمة البيولوجية للأرض أن تستمر بدون منتجيها الأساسيين.
الإنتاجية الأولية في البيئات المائية
تمثل الطحالب المائية في الأنهار والجداول الاستوائية جزءًا مهمًا من شبكة الغذاء البيئية، ومن خلال صافي الإنتاجية الأولية، تعكس هذه الكائنات كمية الكربون التي تم تصنيعها في النظام البيئي، والتي ستصبح في النهاية موردًا للمستهلكين. في البيئات الاستوائية، يكون معدل الإنتاج الأولي للمياه أعلى على الأقل من حيث الحجم مما هو عليه في الأنظمة المعتدلة، مما يشير إلى خصوبة ونشاط هذه النظم البيئية.
مصدر ذاتية التغذية
يتكهن الباحثون بأن الخلايا المبكرة المحتملة لم تكن خلايا ذاتية التغذية، بل خلايا ذاتية التغذية، لأن وجود هذه الكائنات سمح لها بالبقاء على قيد الحياة على مواد غير عضوية. تعيش هذه الكائنات ذاتية التغذية في الينابيع الساخنة الشديدة تحت الماء وقد تكون كائنات ذاتية التغذية مركبة لاهوائية محبة للحرارة. تتوافق هذه التكهنات مع الأدلة المستمدة من التحليل الجيني التي تشير إلى أن أسلاف جميع الكائنات الحية ربما عاشوا في بيئات قطبية مماثلة.
لتلخيص ذلك، تعتبر الكائنات ذاتية التغذية ضرورية للحفاظ على تشغيل النظام البيئي للأرض، وتشكل المادة العضوية التي تنتجها حجر الزاوية في السلسلة الغذائية. تخيل كيف سيكون التوازن البيئي على الأرض دون وجود هذه الكائنات ذاتية التغذية؟
