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Kohlenstoff ist für das Leben so wichtig, dass die Bewohner der Erde manchmal als kohlenstoffbasierte Lebensformen bezeichnet werden. Autotrophe sind Organismen, die in der Lage sind, Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu extrahieren und ihn in energiereiche Bestandteile umzuwandeln, während Heterotrophe Organismen sind, die keine eigenen Lebensmittel produzieren und diese durch den Verbrauch anderer Materialien erhalten müssen - sehr oft auch durch Autotrophen.
Autotrophen
Autotrophe Organismen werden "Produzenten" genannt, weil sie ihre eigenen Lebensmittel herstellen. Das Wort "autotrophe" bedeutet im Griechischen "Selbsternährung". Eine kleine Anzahl von Bakterien, einschließlich der alten Archae-Gruppe, kann aus Schwefel oder anderen chemischen Reaktionen Nahrung erzeugen, aber die meisten Autotrophen hängen vom Sonnenlicht ab. Infolgedessen sind sie als "Phototrophen" bekannt, eine Gruppe, zu der auch andere autotrophe Bakterien und Pflanzen gehören.
Photosynthese
Eine der häufigsten Methoden bei Autotrophen ist die "Photosynthese". Bei diesem Prozess nehmen spezialisierte Moleküle Kohlenstoff aus der Luft auf und binden ihn unter Verwendung der vom Sonnenlicht erzeugten Energie an Wasser. Gemäß der wissenschaftlichen Standardterminologie sind Moleküle, die Wasser verwenden, "Hydrate" und die resultierende Kohlensäureverbindung sind "Kohlenhydrate". Da der Photosynthesevorgang Kohlenstoffe aus der Luft entfernt und in eine feste Form umwandelt, spricht man von "Kohlenstofffixierung". Die Fähigkeit, Kohlenstoff zu binden, ist der Hauptunterschied zwischen Autotrophen und Heterotrophen.
Heterotrophe
Die meisten Lebensformen, einschließlich der meisten Bakterien, sind nicht in der Lage, Kohlenstoff zu binden, und müssen ihre Energie aus dem Verbrauch organischer Verbindungen beziehen, die von Autotrophen produziert werden, oder hängen von der Reduktion von Schwefel oder Wasserstoff ab. Tiere, einschließlich Menschen, gehören zusammen mit Pilzen und einzelligen Organismen ohne Zellkern zur ersten Gruppe. Viele Heterotrophe können die von den Autotrophen produzierten Kohlenhydrate verbrauchen und sind somit Teil eines großen Kohlenstoffkreislaufs, an dem die meisten Lebensformen beteiligt sind.
Myxotrophe
Nicht alle Organismen fallen in eine Trennung zwischen Autotrophen und Heterotrophen. Wenn ein Organismus seine Kohlensäureverbindung anstelle der von anderen produzierten produzieren muss, spricht man von einem "erzwungenen" Autotrophen. Einige Bakterien und andere Mikroorganismen können jedoch durch autotrophe Aktivität Kohlenstoff erhalten oder sind hierfür von anderen organischen Materialien abhängig. Diese Organismen haben andere komplexe wissenschaftliche Namen, die auf der genauen Art ihrer Energieerzeugung beruhen, fallen jedoch unter die allgemeine Kategorie der "Myxotrophen", die autotrophe und heterotrophe Aktivitäten kombinieren.