
【化】 chemoautotrophism; chemoautotrophy
burn up; change; convert; melt; spend; turn
ability; able; be able to; can; capable; energy; skill
【化】 energy
【医】 energy
certainly; from; of course; oneself; self; since
【建】 auto-
give birth to; cultivate; foster; maintain; provide for; support
化能自养(chemoautotrophy)是一种生物通过氧化无机化合物获取能量,并以二氧化碳为唯一碳源进行有机物质合成的代谢方式。该术语由“化学”(chemo-)和“自养”(autotrophy)两部分构成,区别于依赖光能的光合自养生物。英文词典中常将其解释为“organisms that obtain energy by oxidizing inorganic substances and use carbon dioxide as a carbon source”。
这一代谢机制的核心是化学合成作用,例如硝化细菌将氨(NH₃)氧化为硝酸盐(NO₃⁻),并利用释放的能量固定CO₂。其能量转化公式可表示为:
$$
2NH_3 + 3O_2 rightarrow 2HNO_2 + 2H_2O + text{能量}
$$
类似过程也见于硫细菌、铁细菌等极端环境微生物中。
化能自养生物在生态系统中承担初级生产者角色,尤其在深海热液口、地下岩石裂隙等无光环境中支撑食物链。美国地质调查局(USGS)研究指出,这类生物对全球碳循环和矿物风化具有关键影响(来源:USGS官网地质微生物学研究报告)。
化能自养是生物通过氧化无机物获取能量,并将二氧化碳等无机碳源转化为有机物的营养方式。以下是详细解析:
一、核心定义 化能自养生物(如硝化细菌、硫细菌)通过氧化氨、硫化氢等无机物释放化学能,驱动卡尔文循环将CO₂合成为葡萄糖等有机物。这一过程不依赖光能,属于自养生物的特殊代谢类型。
二、作用机制
三、典型代表 • 硝化细菌:氧化铵盐或亚硝酸盐(如亚硝酸菌将NH₃→NO₂⁻,硝酸菌将NO₂⁻→NO₃⁻) • 硫细菌:氧化H₂S或硫单质生成硫酸
四、生态意义 这类生物在氮循环(如硝化作用)、硫循环中起关键作用,促进土壤肥力形成,也是深海热泉生态系统的初级生产者。
注:与光能自养(如植物)的主要区别在于能量来源(化学能 vs 光能)。
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