स्वपोषी
एक स्वपोषी एक जीव है जो कार्बन डाइऑक्साइड जैसे सरल पदार्थों से कार्बन का उपयोग करके जटिल कार्बनिक यौगिकों (जैसे कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन) का उत्पादन करता है।[1] आम तौर पर प्रकाश (प्रकाश संश्लेषण) या अकार्बनिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं (रसायन संश्लेषण) से ऊर्जा का उपयोग करना।[2] वे ऊर्जा के एक अजैविक स्रोत (जैसे प्रकाश) को कार्बनिक यौगिकों में संग्रहीत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं, जिसका उपयोग अन्य जीवों (जैसे हेटरोट्रॉफ़) द्वारा किया जा सकता है। ऑटोट्रॉफ़्स को कार्बन या ऊर्जा के जीवित स्रोत की आवश्यकता नहीं होती है और वे खाद्य श्रृंखला में प्राथमिक उत्पादन होते हैं, जैसे भूमि पर पौधे या पानी में शैवाल (स्वपोषी या अन्य हेटरोट्रॉफ़ के उपभोक्ताओं के रूप में हेटरोट्रॉफ़ के विपरीत)। ऑटोट्रॉफ़ जैवसंश्लेषण के लिए कार्बनिक यौगिकों और संग्रहीत रासायनिक ईंधन के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड को रिडॉक्स कर सकते हैं। अधिकांश ऑटोट्रॉफ़ पानी को कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग करते हैं, लेकिन कुछ हाइड्रोजन सल्फाइड जैसे अन्य हाइड्रोजन यौगिकों का उपयोग कर सकते हैं।
प्राथमिक उत्पादन कार्बनिक अणुओं के निर्माण के लिए ऊर्जा को प्रकाश (phototroph ़ और फोटोऑटोट्रॉफ़्स) या अकार्बनिक रासायनिक यौगिकों (रसोपोषी या केमोलिथोट्रॉफ़्स) में परिवर्तित कर सकता है, जो आमतौर पर बायोमास के रूप में जमा होता है और कार्बन और ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग किया जाएगा। अन्य जीवों द्वारा (जैसे विषमपोषणजों और मिक्सोट्रॉफ़्स)। फोटोऑटोट्रॉफ़ मुख्य प्राथमिक उत्पादक हैं, प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से प्रकाश की ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं, अंततः कार्बन डाइऑक्साइड, एक अकार्बनिक कार्बन स्रोत से कार्बनिक अणुओं का निर्माण करते हैं।[3] लिथोऑटोट्रॉफ़ ़ के उदाहरण कुछ आर्किया और जीवाणु (एककोशिकीय जीव) हैं जो अकार्बनिक रासायनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण से बायोमास का उत्पादन करते हैं, इन जीवों को chemoautotroph कहा जाता है, और अक्सर गहरे समुद्र में हाइपोथर्मल वेंट में पाए जाते हैं। प्राथमिक उत्पादक निम्नतम ट्राफिक स्तर पर हैं, और यही कारण हैं कि पृथ्वी आज तक जीवन का निर्वाह करती है।[4] अधिकांश प्राथमिक पोषण समूह लिथोट्रोफ ़ हैं, जो अकार्बनिक इलेक्ट्रॉन दाताओं जैसे हाइड्रोजन सल्फाइड, हाइड्रोजन, तात्विक गंधक , अमोनियम और आयरन (II) ऑक्साइड को कम करने वाले एजेंटों और जैवसंश्लेषण और रासायनिक ऊर्जा रिलीज के लिए हाइड्रोजन स्रोतों के रूप में उपयोग करते हैं। स्वपोषी निकोटिनामाइड एडेनिन डायन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट | एनएडीपी को कम करने के लिए प्रकाश संश्लेषण या रासायनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण के दौरान उत्पादित एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट के एक हिस्से का उपयोग करते हैं।+ NADPH को कार्बनिक यौगिक बनाने के लिए।[5]
इतिहास
ऑटोट्रॉफ़ शब्द 1892 में जर्मन वनस्पतिशास्त्री अल्बर्ट बर्नहार्ड फ्रैंक द्वारा गढ़ा गया था।[6][non-primary source needed] यह प्राचीन ग्रीक शब्द से उपजा है τροφή (trophḗ), मतलब पोषण या भोजन। पहला ऑटोट्रॉफ़िक जीव लगभग 2 अरब साल पहले विकसित हुआ था।[7] प्रकाश संश्लेषण विकसित करके फोटोऑटोट्रॉफ़्स हेटरोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया से विकसित हुए। शुरुआती प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया हाइड्रोजन सल्फ़ाइड का इस्तेमाल करते थे। हाइड्रोजन सल्फाइड की कमी के कारण, प्रकाश संश्लेषण में पानी का उपयोग करने के लिए कुछ प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया विकसित हुए, जिससे साइनोबैक्टीरीया हो गया।[8]
वेरिएंट
कुछ जीव कार्बन के स्रोत के रूप में कार्बनिक यौगिकों पर निर्भर करते हैं, लेकिन ऊर्जा के स्रोत के रूप में प्रकाश या अकार्बनिक यौगिकों का उपयोग करने में सक्षम होते हैं। ऐसे जीव मिक्सोट्रॉफ़ हैं। एक जीव जो कार्बनिक यौगिकों से कार्बन प्राप्त करता है लेकिन प्रकाश से ऊर्जा प्राप्त करता है, उसे 'photoheterotroph' कहा जाता है, जबकि एक जीव जो कार्बनिक यौगिकों से कार्बन प्राप्त करता है और अकार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण से ऊर्जा प्राप्त करता है, उसे 'प्राथमिक पोषण समूह' कहा जाता है।
साक्ष्य बताते हैं कि कुछ कवक आयनीकरण विकिरण से रेडियोसंश्लेषण (चयापचय) भी कर सकते हैं: इस तरह के रेडियोट्रॉफिक कवक चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र के एक रिएक्टर के अंदर बढ़ रहे थे।[9]
उदाहरण
विभिन्न राज्यों में पृथ्वी के पारिस्थितिकी तंत्र में कई अलग-अलग प्रकार के प्राथमिक उत्पादक हैं। कवक और अन्य जीव जो कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण से अपना बायोमास प्राप्त करते हैं, देकपोसेर कहलाते हैं और प्राथमिक उत्पादक नहीं होते हैं। हालांकि, टुंड्रा जलवायु में स्थित लाइकेन एक प्राथमिक उत्पादक का एक असाधारण उदाहरण है, जो पारस्परिक सहजीवन द्वारा, एक डीकंपोजर कवक के संरक्षण के साथ शैवाल (या अतिरिक्त रूप से साइनोबैक्टीरिया द्वारा नाइट्रोजन निर्धारण) द्वारा प्रकाश संश्लेषण को जोड़ती है। इसके अलावा, पौधे जैसे प्राथमिक उत्पादक (पेड़, शैवाल) सूर्य को ऊर्जा के रूप में उपयोग करते हैं और इसे अन्य जीवों के लिए हवा में डालते हैं।[3]बेशक हैं एच2ओ प्राथमिक उत्पादक, जिसमें बैक्टीरिया का एक रूप और पादप प्लवक शामिल है। जैसा कि प्राथमिक उत्पादकों के कई उदाहरण हैं, दो प्रमुख प्रकार मूंगा हैं और कई प्रकार के भूरे शैवाल, केल्प में से एक हैं।[3]
प्रकाश संश्लेषण
प्रकाश संश्लेषण द्वारा सकल प्राथमिक उत्पादन होता है। यह भी मुख्य तरीका है कि प्राथमिक उत्पादक ऊर्जा लेते हैं और इसे कहीं और उत्पादन/मुक्त करते हैं। पौधे, मूंगा, बैक्टीरिया और शैवाल ऐसा करते हैं। प्रकाश संश्लेषण के दौरान, प्राथमिक उत्पादक सूर्य से ऊर्जा लेते हैं और इसे ऊर्जा, चीनी और ऑक्सीजन में परिवर्तित करते हैं। प्राथमिक उत्पादकों को भी इसी ऊर्जा को अन्यत्र परिवर्तित करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए वे इसे पोषक तत्वों से प्राप्त करते हैं। एक प्रकार का पोषक तत्व नाइट्रोजन है।[4][3]
पारिस्थितिकी
प्राथमिक उत्पादकों के बिना, जीव जो स्वयं ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम हैं, पृथ्वी की जैविक प्रणाली स्वयं को बनाए रखने में असमर्थ होगी।[3]पौधे, अन्य प्राथमिक उत्पादकों के साथ, ऊर्जा का उत्पादन करते हैं जो अन्य जीवित प्राणी उपभोग करते हैं, और ऑक्सीजन जो वे सांस लेते हैं।[3]ऐसा माना जाता है कि पृथ्वी पर पहले जीव समुद्र तल पर स्थित प्राथमिक उत्पादक थे।[3]
ऑटोट्रॉफ़्स दुनिया के सभी पारिस्थितिक तंत्रों की खाद्य श्रृंखलाओं के लिए मौलिक हैं। वे पर्यावरण से सूर्य के प्रकाश या अकार्बनिक रसायनों के रूप में ऊर्जा लेते हैं और इसका उपयोग ईंधन के अणु जैसे कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए करते हैं। इस तंत्र को प्राथमिक उत्पादन कहा जाता है। अन्य जीव, जिन्हें हेटरोट्रॉफ़्स कहा जाता है, अपने जीवन के लिए आवश्यक कार्यों को पूरा करने के लिए ऑटोट्रॉफ़्स को भोजन के रूप में लेते हैं। इस प्रकार, हेटरोट्रॉफ़्स - सभी जानवर, लगभग सभी कवक, साथ ही साथ अधिकांश जीवाणु और प्रोटोजोआ - कच्चे माल और ईंधन के लिए ऑटोट्रॉफ़्स या प्राथमिक उत्पादकों पर निर्भर करते हैं। हेटरोट्रॉफ़ भोजन में प्राप्त कार्बोहाइड्रेट या कार्बनिक अणुओं (कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन) को ऑक्सीकरण करके ऊर्जा प्राप्त करते हैं। मांसाहारी जीव अप्रत्यक्ष रूप से ऑटोट्रॉफ़्स पर भरोसा करते हैं, क्योंकि उनके हेटरोट्रॉफ़िक शिकार से प्राप्त पोषक तत्व ऑटोट्रॉफ़्स से आते हैं जो उन्होंने खाए हैं।
अधिकांश पारिस्थितिक तंत्र पौधों और सायनोबैक्टीरिया के ऑटोट्रॉफ़िक प्राथमिक उत्पादन द्वारा समर्थित होते हैं जो सूर्य द्वारा शुरू में जारी किए गए फोटॉन को कैप्चर करते हैं। प्रकाश संश्लेषण के लिए पौधे इस ऊर्जा का केवल एक अंश (लगभग 1%) उपयोग कर सकते हैं।[10] प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया जल विखंडन (एच2O), ऑक्सीजन जारी करना (O2) वायुमंडल में, और रेडॉक्स कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) प्राथमिक उत्पादन की चयापचय प्रक्रिया को ईंधन देने वाले हाइड्रोजन परमाणुओं को छोड़ने के लिए। प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधे फोटॉन की ऊर्जा को सरल शर्करा के रासायनिक बंधों में परिवर्तित और संग्रहीत करते हैं। ये पौधे शर्करा लंबी-श्रृंखला कार्बोहाइड्रेट के रूप में भंडारण के लिए बहुलकीकरण हैं, जिसमें अन्य शर्करा, स्टार्च और सेलूलोज़ शामिल हैं; ग्लूकोज का उपयोग वसा और प्रोटीन बनाने के लिए भी किया जाता है। जब ऑटोट्रॉफ़्स को हेटरोट्रॉफ़्स द्वारा खाया जाता है, अर्थात, उपभोक्ता जैसे कि जानवर, उनमें मौजूद कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन हेटरोट्रॉफ़्स के लिए ऊर्जा स्रोत बन जाते हैं।[11] मिट्टी में नाइट्रेट, सल्फेट और फास्फेट का उपयोग करके प्रोटीन बनाया जा सकता है।[12][13]
उष्णकटिबंधीय धाराओं और नदियों में प्राथमिक उत्पादन
जलीय शैवाल उष्णकटिबंधीय नदियों और धाराओं में खाद्य जाले के लिए एक महत्वपूर्ण योगदानकर्ता हैं। यह शुद्ध प्राथमिक उत्पादन द्वारा प्रदर्शित होता है, एक मौलिक पारिस्थितिक प्रक्रिया जो एक पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर संश्लेषित कार्बन की मात्रा को दर्शाती है। यह कार्बन अंततः उपभोक्ताओं के लिए उपलब्ध हो जाता है। शुद्ध प्राथमिक उत्पादन प्रदर्शित करता है कि उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में इन-स्ट्रीम प्राथमिक उत्पादन की दर समान समशीतोष्ण प्रणालियों की तुलना में कम से कम परिमाण का एक क्रम है।[14]
ऑटोट्रॉफ़्स की उत्पत्ति
शोधकर्ताओं का मानना है कि पहले सेलुलर जीवनरूप हेटरोट्रॉफ़ नहीं थे क्योंकि वे ऑटोट्रॉफ़्स पर निर्भर थे क्योंकि जैविक सब्सट्रेट जो अंतरिक्ष से वितरित किए गए थे या तो माइक्रोबियल विकास का समर्थन करने के लिए बहुत विषम थे या किण्वित होने के लिए बहुत कम थे। इसके बजाय, वे मानते हैं कि पहली कोशिकाएँ ऑटोट्रॉफ़ थीं।[15] ये ऑटोट्रॉफ़्स थर्मोफिलिक और एनारोबिक जीव केमोलिथोऑटोट्रॉफ़्स हो सकते हैं जो गहरे समुद्र में क्षारीय हाइड्रोथर्मल वेंट पर रहते थे। इन वातावरणों में उत्प्रेरक Fe(Ni)S खनिजों को RNA जैसे जैव अणुओं को उत्प्रेरित करने के लिए दिखाया गया है।[16] इस दृश्य को फाइलोजेनेटिक साक्ष्य द्वारा समर्थित किया गया है क्योंकि अंतिम सार्वभौमिक सामान्य पूर्वज (LUCA) के शरीर विज्ञान और आवास का अनुमान लगाया गया था कि वुड-लजंगडाहल मार्ग के साथ एक थर्मोफिलिक एनारोब भी रहा है, इसकी जैव रसायन FeS समूहों और कट्टरपंथी प्रतिक्रिया तंत्र से भरा हुआ था, और Fe, H पर निर्भर था2, और सह2.[15][17] K की उच्च सांद्रता+ अधिकांश जीवन रूपों के साइटोसोल के भीतर मौजूद सुझाव देते हैं कि प्रारंभिक सेलुलर जीवन में सोडियम-हाइड्रोजन एंटीपॉर्टर था|ना+/एच+ एंटीपोर्टर्स या संभवतः सिम्पपोर्टर्स।[15]ऑटोट्रॉफ़्स संभवतः हेटरोट्रॉफ़्स में विकसित हुए जब वे कम एच पर थे2 आंशिक दबाव[18] और प्रकाश संश्लेषण हाइड्रोथर्मल वेंट पर लंबी-तरंग दैर्ध्य भू-तापीय प्रकाश की उपस्थिति में उभरा।[19]
यह भी देखें
- इलेक्ट्रोलिथोऑटोट्रॉफ़
- इलेक्ट्रोट्रॉफ़
- विषमपोषी पोषण
- ऑर्गनोट्रॉफ़
- प्राथमिक पोषण समूह
संदर्भ
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बाहरी संबंध
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