
【化】 chemoautotrophism; chemoautotrophy
burn up; change; convert; melt; spend; turn
ability; able; be able to; can; capable; energy; skill
【化】 energy
【醫】 energy
certainly; from; of course; oneself; self; since
【建】 auto-
give birth to; cultivate; foster; maintain; provide for; support
化能自養(chemoautotrophy)是一種生物通過氧化無機化合物獲取能量,并以二氧化碳為唯一碳源進行有機物質合成的代謝方式。該術語由“化學”(chemo-)和“自養”(autotrophy)兩部分構成,區别于依賴光能的光合自養生物。英文詞典中常将其解釋為“organisms that obtain energy by oxidizing inorganic substances and use carbon dioxide as a carbon source”。
這一代謝機制的核心是化學合成作用,例如硝化細菌将氨(NH₃)氧化為硝酸鹽(NO₃⁻),并利用釋放的能量固定CO₂。其能量轉化公式可表示為:
$$
2NH_3 + 3O_2 rightarrow 2HNO_2 + 2H_2O + text{能量}
$$
類似過程也見于硫細菌、鐵細菌等極端環境微生物中。
化能自養生物在生态系統中承擔初級生産者角色,尤其在深海熱液口、地下岩石裂隙等無光環境中支撐食物鍊。美國地質調查局(USGS)研究指出,這類生物對全球碳循環和礦物風化具有關鍵影響(來源:USGS官網地質微生物學研究報告)。
化能自養是生物通過氧化無機物獲取能量,并将二氧化碳等無機碳源轉化為有機物的營養方式。以下是詳細解析:
一、核心定義 化能自養生物(如硝化細菌、硫細菌)通過氧化氨、硫化氫等無機物釋放化學能,驅動卡爾文循環将CO₂合成為葡萄糖等有機物。這一過程不依賴光能,屬于自養生物的特殊代謝類型。
二、作用機制
三、典型代表 • 硝化細菌:氧化铵鹽或亞硝酸鹽(如亞硝酸菌将NH₃→NO₂⁻,硝酸菌将NO₂⁻→NO₃⁻) • 硫細菌:氧化H₂S或硫單質生成硫酸
四、生态意義 這類生物在氮循環(如硝化作用)、硫循環中起關鍵作用,促進土壤肥力形成,也是深海熱泉生态系統的初級生産者。
注:與光能自養(如植物)的主要區别在于能量來源(化學能 vs 光能)。
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