Gli organismi viventi hanno bisogno di energia per sopravvivere. In base al modo in cui essi riescono a procurarsela possiamo distinguerli in due macro-categorie: organismi autotrofi ed eterotrofi. Cosa significano questi due termini?
E quali relazioni alimentari esistono tra gli organismi autotrofi ed eterotrofi?
Scopriamolo insieme!
Autotrofi ed Eterotrofi
Gli esseri viventi devono poter ricavare nutrimento ed energia per il proprio metabolismo. Non tutti utilizzano lo stesso metodo per convertire la materia orgànica, o inorganica, in fonte di energia.
Autotrofi ed eterotrofi sono i due principali tipi di organismi sulla Terra. Essi si distinguono per la diversa modalità con cui riescono a trasformare le sostanze organiche o inorganiche in energia chimica (ATP).
La principale differenza tra autotrofi ed eterotrofi la si ritrova nella capacità o meno di convertire sostanza inorganica in materia organica. Semplificando il concetto, un organismo autotrofo è in grado di produrre da solo l’energia per il proprio metabolismo. Come fa?
Un organismo autotrofo è in grado di trarre energia dall’ambiente e trasformarla per le proprie necessità. La sua fonte principale di energia chimica è la materia inorganica.
Un organismo eterotrofo non riesce a utilizzare l’energia chimica fornita dall’ambiente. Deve necessariamente partire da sostanze di sintesi biologica, materia orgànica.
Per comprenderne meglio le caratteristiche analizziamo nel dettaglio le differenze tra autotrofo ed eterotrofo.
Differenze tra Autotrofi ed Eterotrofi
La principale differenza tra autotrofi ed eterotrofi è la loro fonte di energia, o di nutrimento.
Gli organismi autotrofi, per la loro capacità di produrre energia dall’ambiente, sono classificati tra i produttori primari. Sfruttano, ad esempio, il biossido di carbonio (fissazione del carbonio), o l’azoto presente nell’ammoniaca (fissazione dell’azoto), per ricavare energia.
Gli organismi eterotrofi, invece, traggono i composti organici (ossia composti chimici formati da carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo, etc.) dagli altri esseri viventi.
Se da un lato abbiamo la fissazione del carbonio con conversione in energia metabolica, abbiamo la nutricion heterotrofa dall’altro. Non devi pensare ad autotrofi ed eterotrofi come due mondi separati: questi sono infatti in relazione alimentare tra loro. Capiamo perchè.
Quali relazioni alimentari esistono tra gli organismi autotrofi ed eterotrofi
Come abbiamo appena visto, alcuni organismi sono in grado di trarre energia dall’ambiente e di trasformarla in cibo per le proprie esigenze energetiche. È questo il caso degli autotrofi!
Per questa loro propria caratteristica, gli autotrofi sono considerati produttori primari di energia. Si trovano quindi alla base della catena alimentare.
Gli altri organismi, gli eterotrofi, non sono in grado di prodursi il cibo da soli. Dipendono dagli autotrofi, o da altri organismi eterotrofi. Si trovano quindi nei gradini superiori della catena alimentare.
Sono consumatori, il cui livello cambia a seconda della complessità della catena alimentare (consumatori primari, secondari o terziari). Per questi organismi la fissazione del carbonio con conversione in energia avviene a partire da materia orgànica, invece che inorganica.
- Catena alimentare tra organismi autotrofi ed eterotrofi
Gli eterotrofi sono i produttori primari di energia, li troviamo quindi al primo livello della catena, o piramide alimentare. Gli eterotrofi riempiono invece gli altri gradini della piramide alimentare.
Per capire come avviene il flusso di energia tra organismi autotrofi ed eterotrofi puoi affidarti allo schema seguente:
- Nel primo gradino abbiamo le piante ed alcuni batteri autotrofi, produttori primari.
- Al secondo gradino troviamo gli erbivori, eterotrofi che si nutrono esclusivamente di piante (organismi autotrofi).
- Al terzo gradino ci sono i carnivori e gli onnivori, eterotrofi che si nutrono di altri animali.
Tieni conto che tale schema può subire variazioni a seconda dell’ecosistema di riferimento.
- Simbiosi tra autotrofi ed eterotrofi
Un’altra relazione alimentare che può esistere tra un autotrofo ed un eterotrofo è la simbiosi. Non si tratta di una vera e propria relazione alimentare, poiché non c’è “chi mangia” e “chi viene mangiato”. Si tratta invece di uno scambio di favori tra due organismi differenti (autotrofo e eterotrofo).
L’autotrofo produce energia per se stesso e per l’eterotrofo. Quest’ultimo produce molecole di scarto, utili per il metabolismo dell’autotrofo. È questo il caso dei licheni (organismi simbionti tra un cianobatterio autotrofo, o un alga fotosintetica, ed un fungo eterotrofo).
Forse non sai che ci sono vari modi con cui gli autotrofi possono convertire la materia inorganica in energia metabolica. Possono utilizzare l’energia della luce solare (fotoautotrofi) o fissare sostanze chimiche e composti inorganici (chemioautotrofi).
Gli eterotrofi si nutrono di altri organismi viventi: piante, batteri, o altri animali. Traggono cioè composti organici (l’azoto, l’ossigeno, l’idrogeno) dalla materia organica. Analogamente anche per gli eterotrofi esistono sottocategorie a seconda della modalità con cui riescono a procurarsi cibo.
Ti stai chiedendo quali e quanti sottogruppi possono esistere nel mondo tra autotrofi ed eterotrofi?
Vediamolo insieme!
Ma prima, spieghiamo cosa sono gli autotrofi e cosa si intende per eterotrofi.
Che cosa sono gli Autotrofi?
La parola autotrofo deriva dal greco ˌαὐτός e τροφή. Questi termini letteralmente significano auto (αὐτός) nutrizione (τροφή). È facile dedurre che la caratteristica degli organismi autotrofi è quella di essere in grado di autoalimentarsi.
Ossia sono in grado di sintetizzare le molecole necessarie al proprio metabolismo. Gli organismi autotrofi producono in autonomia i composti organici e altre molecole a partire da materia inorganica.
- Chi sono gli autotrofi?
La categoria degli organismi autotrofi comprende tutti gli esseri viventi appartenenti al regno vegetale, in grado di compiere la fotosintesi clorofilliana. Sono organismi autotrofi anche molti funghi, batteri, protisti ed archea fotosintetici o chemiosintetici, che utilizzano l’energia chimica derivata da sostanze inorganiche disponibili nell’ambiente.
Ecco alcuni esempi di autotrofi:
- le piante da frutto (melo, pero, ciliegio, etc.)
- le alghe azzurre
- l’erba
- batteri azoto-fissatori
- le piante grasse
- gli abeti
Questi esseri viventi per convertire la materia inorganica in energia possono utilizzare diverse strategie. Analizziamole in dettaglio!
Fotoautotrofi
Sono organismi fotoautotrofi le piante, i batteri, gli archea, i protisti ed i funghi in grado di svolgere la fotosintesi clorofilliana. Questi sono cioè capaci di convertire l’anidride carbonica in molecole organiche, zuccheri utili al metabolismo energetico.
Spieghiamo come avviene la fotosintesi clorofilliana!
La Fotosintesi Clorofilliana
La fotosintesi clorofilliana è il processo mediante il quale le piante e gli altri organismi fotosintetici riescono ad ottenere energia dall’ambiente.
Chimicamente il processo della fotosintesi clorofilliana può essere così descritto:
6 CO2 (anidride carbonica) + 6 H2O (acqua) → C6H12O6 (glucosio)+ 6 O2 (ossigeno)
In pochi sanno che la fotosintesi clorofilliana si compone in realtà di più fasi:
- Fase luce dipendente
Nella fase luminosa la pianta, o l’organismo fotosintetico, riesce a produrre da solo l’ossigeno e l’energia chimica (ATP).
- Fase luce indipendente
La fase luce indipendente, o fase oscura, genera invece zuccheri (glucosio), utilizzando anidride carbonica come fonte inorganica.
Dove e come avviene la fotosintesi?
La fotosintesi avviene all’interno delle foglie. In particolari organuli cellulari detti cloroplasti. Questi sono in grado di catturare la luce del sole grazie alla presenza di un particolare pigmento, la clorofilla.
Questa molecola assorbe la lunghezza d’onda del blu (la più abbondante che arriva sulla terra dai raggi solari) e la riemette nel verde (a minor energia). È questo meccanismo a dare alle foglie il colore verde, ma anche l’energia per sopravvivere.
Grazie alla clorofilla, infatti, le piante possono utilizzare l’energia chimica! Come?
La luce solare catturata dalla clorofilla viene indirizzata ad un complesso sistema di molecole , detto “catena di trasporto degli elettroni”(fotosistema 1 e 2). Gli elettroni liberi vengono trasferiti a molecole organiche adibite a riserva energetica: NADPH e ATP.
Queste permettono la sintesi di molecole di glucosio (C6H12O6) a partire dall’anidride carbonica. Il glucosio viene a sua volta accumulato in carboidrati più complessi, come l’amido, con funzione di riserva energetica.
Respirazione cellulare
La respirazione cellulare è un altro metodo con cui gli organismi vegetali riescono ad ottenere energia. Si tratta del processo inverso alla fotosintesi. La respirazione cellulare non è altro che la via metabolica con cui vengono degradate le molecole di glucosio. Questo è un processo esoenergetico, ossia avviene con liberazione di energia chimica.
Carboidrati + Ossigeno → Anidride carbonica + Acqua + energia (ATP)
Chemioautotrofi
Gli organismi chemioautotrofi sono autotrofi che non utilizzano la luce come fonte di energia inorganica. Sintetizzano gli zuccheri a partire da composti chimici presenti nell’ambiente, come azoto (dall’ammoniaca), o anidride carbonica (biossido di carbonio).
Questa categoria include i cianobatteri ed i batteri metanogeni.
Che cosa sono gli Eterotrofi?
Anche la parola eterotrofo deriva dal greco hɛtərəˌtroʊf. I due termini significano “nutrizione” (troʊf) ed “altro”, o “da altro”(hɛtərə). Gli organismi eterotrofi, a differenza dagli autotrofi, sono infatti esseri viventi che non possono produrre cibo da soli.
Possono procurarsi composti organici ed altre molecole utili alla loro sopravvivenza solo ed esclusivamente tramite l’alimentazione. Si nutrono quindi di altri esseri viventi, o parte di essi.
- Chi sono gli eterotrofi?
La categoria degli organismi eterotrofi è molto vasta. Sono eterotrofi l’uomo e tutti gli altri esseri viventi appartenenti al regno animale, molti funghi, batteri, protisti ed archea. Contrariamente da quel che puoi pensare, anche alcune piante sono eterotrofe: riescono a trarre energia da materia orgànica.
Ecco alcuni esempi di organismi eterotrofi:
- l’uomo
- il cane
- il lombrico
- lo squalo
- il krill
- la giraffa
Continua a leggere per sapere come possono fare gli eterotrofi ad ottenere energia.
Da dove ottengono energia gli Eterotrofi?
Gli eterotrofi sopravvivono traendo energia metabolica dalla materia organica.
A seconda della fonte di energia alimentare, gli eterotrofi si classificano in diverse categorie: saprofagi, carnivori, erbivori, onnivori e parassiti. Spieghiamo cosa significano questi termini ed in che modo questi organismi si procurano energia.
Nutrizione Saprozoica
La nutrizione saprozoica non è altro che l’alimentazione attraverso l’assorbimento di materia organica dal mezzo circostante, per osmosi. Gli organismi che utilizzano questo metodo sono detti “saprofiti”. Ne sono un esempio l’ameba, la maggior parte dei batteri ed i funghi decompositori.
Essi svolgono un ruolo importante per la catena alimentare e l’ecosistema. Digeriscono i resti delle carcasse, arricchendo il terreno di nutrienti utili alle piante (autotrofi, produttori primari).
Nutrizione Olozoica
Questo tipo di nutrizione è quello che più conosci. Si tratta dell’alimentazione che avviene mediante ingestione di cibo. Tutti gli organismi eterotrofi si alimentano mediante nutrizione olozoica. All’ingestione segue la digestione, che può essere meccanica o chimica.
Ecco le principali categorie di animali che utilizzano la nutrizione olozoica:
- Erbivori
Questi animali si nutrono esclusivamente di piante o parti di esse. Alcuni erbivori possiedono enzimi capaci di digerire la cellulosa e persino le parti più dure della pianta.
Sono erbivori le giraffe, gli elefanti, le capre, etc.
- Carnivori
Si tratta di animali che si nutrono esclusivamente delle carni di altri animali. Traggono composti organici ed altre molecole dalle loro carni, per produrre l’energia necessaria alla propria sopravvivenza. Sono predatori, solitamente al vertice della catena alimentare.
Sono carnivori i leoni, i lupi, le aquile, gli squali, ma anche i ragni e le lucertole.
- Onnivori
Questa categoria di animali può scegliere se nutrirsi di vegetali (organismi autotrofi) o con le carni di altri animali. Gli onnivori ricoprono spesso i gradini intermedi della catena alimentare.
Sono onnivori: l’uomo, gli orsi, i piccoli roditori, etc.
Come gli onnivori ottengono energia dal cibo?
Analogamente agli organismi autotrofi, anche gli onnivori eterotrofi possono effettuare la respirazione cellulare. Questo processo gli permette di ricavare energia chimica (ATP) dalle macromolecole di riserva degli altri animali (carboidrati).
La respirazione cellulare avviene nei mitocondri e può essere descritta dalla seguente equazione:
Carboidrati + Ossigeno → Anidride carbonica + Acqua + ATP
Nutrizione Parassitaria
I parassiti sono una categoria di organismi a parte. Non sono in grado di procurarsi energia chimica dall’ambiente, nè di alimentarsi. Essi sfruttano l’ospite (ossia l’organismo parassitato) per trarre nutrimento.
A differenza della simbiosi, il vantaggio è unicamente del parassita. Tale tipo di relazione viene definita relazione parassitaria.
Sono parassiti: i pidocchi, le zecche, le pulci, etc.
Ci sono altre relazioni alimentati tra gli organismi autotrofi ed eterotrofi che abbiamo dimenticato di menzionare? Ti piacerebbe saperne di più?
Contattaci per discuterne assieme.
La Dott.ssa Dovicchi Jessica è laureata in Scienze della Nutrizione Umana. Attualmente è insegnante di supplenza presso una scuola secondaria di primo grado e sta studiando per ottenere il ruolo. Nel frattempo, collabora con vari siti web scrivendo soprattutto di ecologia, alimentazione, salute e benessere.
