Language
Country/Area
No result found
Bí mật của sinh vật tự dưỡng: Làm thế nào để chúng chuyển hóa chất vô cơ thành năng lượng sống?
Sinh vật tự dưỡng là sinh vật chuyển hóa năng lượng từ các nguồn không sống thành năng lượng từ các hợp chất hữu cơ mà các sinh vật khác có thể sử dụng để tồn tại. Những sinh vật này, giống như thực vật hoặc tảo trong nước, sử dụng năng lượng ánh sáng hoặc năng lượng của các phản ứng hóa học vô cơ để tạo ra các hợp chất hữu cơ phức tạp (như carbohydrate, chất béo và protein) bằng cách tách carbon từ các chất đơn giản (như carbon dioxide). Sinh vật tự dưỡng không cần carbon hoặc năng lượng từ các sinh vật sống và về cơ bản là nhà sản xuất trong chuỗi thức ăn.
Sinh vật tự dưỡng có thể giảm lượng khí carbon dioxide, tạo ra các hợp chất hữu cơ để sinh tổng hợp và lưu trữ nhiên liệu hóa học.
Trong các hệ sinh thái, sinh vật tự dưỡng đóng vai trò quan trọng và sự tồn tại của chúng đảm bảo sự tiếp tục tồn tại của sự sống trên Trái đất. Sự sinh sản liên tục của những sinh vật này chủ yếu dựa vào khả năng biến đổi chất vô cơ và dự trữ năng lượng của chúng. Sinh vật tự dưỡng điển hình nhất là sinh vật quang tự dưỡng, chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học thông qua quá trình quang hợp và tổng hợp chất hữu cơ.
Lịch sử của sinh vật tự dưỡng
Thuật ngữ tự dưỡng lần đầu tiên được đề xuất bởi nhà thực vật học người Đức Albert Bernhard Frank vào năm 1892. Thuật ngữ này bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp cổ và có nghĩa là "nuôi dưỡng". Các sinh vật tự dưỡng đầu tiên có khả năng xuất hiện trong Thời đại Tiền sử và lây lan cùng với những thay đổi về môi trường, đặc biệt là trong các sự kiện tích lũy oxy, với các sinh vật quang hợp như vi khuẩn lam đóng vai trò chủ đạo.
Vi khuẩn lam tiến hóa từ các vi khuẩn dị dưỡng và chúng phát triển và sinh sản thông qua quá trình quang hợp.
Các biến thể khác nhau của sinh vật tự dưỡng
Trong khi hầu hết các sinh vật tự dưỡng đều quang hợp, vẫn có một số trường hợp ngoại lệ được gọi là sinh vật tự dưỡng hỗn hợp. Những sinh vật như vậy có thể thu được carbon từ các hợp chất hữu cơ trong khi vẫn sử dụng các hợp chất nhẹ hoặc vô cơ làm nguồn năng lượng. Ví dụ, sinh vật quang dị dưỡng là sinh vật lấy carbon từ chất hữu cơ, nhưng nguồn năng lượng của chúng lại đến từ năng lượng ánh sáng. Những sinh vật tự dưỡng đa dạng này làm cho hệ sinh thái ổn định và phong phú hơn.
Cốt lõi của quang hợp
Quang hợp là con đường chủ yếu để sinh vật tự dưỡng lấy năng lượng và cung cấp năng lượng cho các sinh vật khác. Trong quá trình này, các nhà sản xuất sơ cấp hấp thụ năng lượng từ mặt trời và sử dụng năng lượng này để tạo ra đường và oxy. Quá trình chuyển đổi năng lượng này không chỉ giúp thực vật phát triển mà còn là cơ sở cho sự tồn tại của các sinh vật khác. Điều thú vị là theo nghiên cứu, quá trình quang hợp của thực vật chỉ có thể sử dụng khoảng 1% năng lượng mặt trời nhưng lại có thể cung cấp chất dinh dưỡng và năng lượng cần thiết cho toàn bộ hệ sinh thái.
Các hệ thống sinh học của Trái đất không thể tồn tại nếu không có nguồn sản xuất chính.
Năng suất sơ cấp trong môi trường nước
Tảo thủy sinh ở các sông suối nhiệt đới là một phần quan trọng của mạng lưới thức ăn sinh thái. Thông qua năng suất sơ cấp ròng, những sinh vật này phản ánh lượng carbon tổng hợp trong hệ sinh thái, cuối cùng sẽ trở thành nguồn tài nguyên cho người tiêu dùng. Trong môi trường nhiệt đới, tốc độ sản xuất sơ cấp trong nước ít nhất cao hơn một bậc so với các hệ thống ôn đới, cho thấy độ tươi tốt và hoạt động của các hệ sinh thái này.
Nguồn tự dưỡng
Các nhà nghiên cứu suy đoán rằng các tế bào tiềm năng sớm nhất không phải là tế bào dị dưỡng mà là tế bào tự dưỡng, bởi vì sự tồn tại của những sinh vật này cho phép chúng tồn tại nhờ các chất vô cơ. Những sinh vật tự dưỡng này tồn tại trong các suối nước nóng khắc nghiệt dưới nước và có thể là các hợp chất tự dưỡng kỵ khí ưa nhiệt. Suy đoán này phù hợp với bằng chứng từ phân tích di truyền rằng tổ tiên của mọi sinh vật sống có thể đã sống ở những môi trường cực tương tự.
Tóm lại, sinh vật tự dưỡng rất quan trọng để duy trì hoạt động của hệ sinh thái trái đất và chất hữu cơ mà chúng tạo ra là nền tảng của chuỗi thức ăn. Hãy tưởng tượng xem sự cân bằng sinh thái trên trái đất sẽ như thế nào nếu không có sự tồn tại của những sinh vật tự dưỡng này?
