Kohlenstoff ist für Lebewesen so wichtig, dass die Bewohner der Erde manchmal als „kohlenstoffbasiertes Leben“ bezeichnet werden. Autotrophe und Heterotrophe sind zwei Hauptkategorien von lebenden Organismen. Autotrophe sind Organismen, die in der Lage sind, Rohkohlenstoff aus der Atmosphäre zu extrahieren und in energiereiche Verbindungen umzuwandeln; Heterotrophe hingegen sind Organismen, die ihre eigene kohlenstoffbasierte Nahrung nicht herstellen können und muss es durch den Verbrauch anderer Materialien erhalten – sehr häufig die gleichen, die von den Autotrophen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Autotrophe wie Pflanzen produzieren ihre eigene Nahrung. Heterotrophe wie Menschen essen Nahrungsmittel, die von anderen Organismen produziert werden.
Was sind Autotrophe?
Autotrophe Organismen werden "Produzenten" genannt, weil sie ihre eigene Nahrung herstellen; das Wort "autotroph" bedeutet im Griechischen "selbst ernährend". Eine kleine Anzahl von Bakterien, darunter die alte Archaea-Gruppe, sind in der Lage, Nahrung aus Schwefel oder anderen chemischen Reaktionen zu erzeugen, aber die meisten Autotrophen sind darauf angewiesen Sonnenlicht. Daher werden sie als "Phototrophe" bezeichnet, eine Gruppe, die die verbleibenden autotrophen Bakterien sowie Pflanzen umfasst.
Autotrophe und Photosynthese
Eines der häufigsten autotrophen Verhaltensweisen wird "Photosynthese" genannt. Dabei fangen spezialisierte Moleküle Kohlenstoff aus der Luft ein und binden ihn mithilfe der aus Sonnenlicht gewonnenen Energie an Wasser. Nach der wissenschaftlichen Standardterminologie, dass Moleküle, die Wasser verwenden, als "Hydrate" bezeichnet werden, wird die resultierende Kohlenstoffverbindung als "Kohlenhydrat" bezeichnet. Weil es frei schwebend entfernt atmosphärischen Kohlenstoff und wandelt ihn in feste Form um, dieser photosynthetische Prozess wird als "Kohlenstofffixierung" bezeichnet. Die Fähigkeit, Kohlenstoff zu fixieren, ist der Hauptunterschied zwischen Autotrophen und Heterotrophe.
Was sind Heterotrophe?
Die meisten Lebewesen, einschließlich der meisten Bakterien, können Kohlenstoff nicht binden und müssen ihre Energie entweder durch den Verzehr organischer Verbindungen, die von Autotrophen produziert werden, oder durch die Verwendung von Schwefel- oder Wasserstoffreduktion gewinnen. Es gibt viele heterotrophe Beispiele. Tiere, einschließlich Menschen, sind Heterotrophe, ebenso wie Pilze und die meisten einzelligen Organismen, die keinen Zellkern besitzen. Viele Autotrophe sind in der Lage, die von Autotrophen produzierten Kohlenhydrate zu konsumieren und sind daher Teil eines größeren Kohlenstoffkreislaufs, der die meisten Lebensformen umfasst.
Mittendrin: Mixotrophen
Nicht alle Organismen lassen sich sauber in eine Unterteilung zwischen heterotroph und autotroph einordnen. Wenn ein Organismus seine eigenen Kohlenstoffverbindungen herstellen muss, anstatt die von anderen produzierten zu verbrauchen, wird dies als "obligat" autotroph bezeichnet. Einige Bakterien und andere Mikroorganismen können jedoch entweder Kohlenstoff aus autotropher Aktivität gewinnen oder dafür auf anderes organisches Material angewiesen sein. Diese Organismen haben komplexere wissenschaftliche Namen, die auf der genauen Natur ihrer Energie basieren Produktion, sondern fallen in die allgemeine Kategorie der "Mixotrophen", die heterotrophe und autotrophe kombinieren Aktivität.
