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Autotrophe und heterotrophe Ernährung – Fotosynthese als Grundlage des Lebens

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Team Digital
Autotrophe und heterotrophe Ernährung – Fotosynthese als Grundlage des Lebens
lernst du in der Unterstufe 3. Klasse - 4. Klasse - Oberstufe 5. Klasse - 6. Klasse

Grundlagen zum Thema Autotrophe und heterotrophe Ernährung – Fotosynthese als Grundlage des Lebens

Autotrophe und heterotrophe Ernährung – Biologie

Jeder lebende Organismus muss sich ernähren, um die für ihn lebenswichtigen Prozesse aufrechtzuerhalten. Pflanzen, Tiere, Pilze und Bakterien nehmen dazu Stoffe aus ihrer Umwelt auf. Dabei entscheiden zum einen die aufgenommen Stoffe und zum anderen die Art, wie sie aufgenommen werden, darüber, ob es sich um eine autotrophe oder eine heterotrophe Ernährung handelt. Was genau hinter diesen Begriffen steckt, lernst du im Folgenden.

Autotrophe Ernährung in der Biologie

In einem Ökosystem sind viele Organismen voneinander abhängig und beeinflussen sich gegenseitig. Schaut man sich den Aufbau von Nahrungsketten und Nahrungsnetzen an, so nehmen Pflanzen und einige Bakterien eine wichtige Rolle ein. Als Produzenten bilden sie in Ökosystemen die Grundlage des Lebens, da sie fortwährend Glucose und Sauerstoff bilden. Eine wichtige Eigenschaft der Produzenten stellt ihre autotrophe Ernährungsweise dar.

Autotrophe Ernährung – Erklärung Hinter der autotrophen Ernährung verbirgt sich ein Vorgang, den du sicherlich schon kennst – die Fotosynthese. So nehmen Pflanzen über ihre Wurzeln Wasser und Mineralstoffe auf, die über die Sprossachse in die Blätter transportiert werden. Über Spaltöffnungen in den Blättern nimmt die Pflanze zudem Kohlenstoffdioxid aus der Luft auf. Die Zellen der grünen Blätter enthalten Chloroplasten mit dem Farbstoff Chlorophyll. Chlorophyll kann die Lichtenergie vom einfallenden Sonnenlicht absorbieren und in chemische Energie umwandeln. Mithilfe dieser Energie können in den Chloroplasten Kohlenstoffdioxid und Wasser in Glucose und das Nebenprodukt Sauerstoff umgewandelt werden. Im Folgenden werden über diverse Stoffwechselprozesse Cellulose, pflanzliche Öle und Eiweiße gebildet. Der Sauerstoff wird wieder über die Spaltöffnungen der Blätter an die Umwelt abgegeben. Nicht nur Pflanzen ernähren sich autotroph. In der Natur existieren auch Einzeller (Organismen bestehend aus einer Zelle), die sich autotroph ernähren. So gibt es einige Bakterien, die ihre Energie wie Pflanzen aus dem Sonnenlicht beziehen. Sie ernähren sich fotoautotroph. Ein Beispiel hierfür sind die chlorophyllhaltigen Cyanobakterien, früher auch Blaualgen genannt. Andere Bakterien beziehen ihre Energie ausschließlich aus anorganischen Verbindungen und den daraus resultierenden chemischen Reaktionen. Sie ernähren sich chemoautotroph. Ein Beispiel sind die nitrifizierenden Bakterien, die eine bedeutende Rolle im Stickstoffkreislauf spielen.

Autotrophe Ernährung – Definition Unter der autotrophen Ernährung versteht man den Aufbau von körpereigenen, organischen Substanzen (z. B. Glucose, Fette und Eiweiße) aus fremden, anorganischen Substanzen (z. B. Wasser und Kohlenstoffdioxid). Die Nahrungsaufnahme erfolgt autonom, unabhängig von anderen Organismen, zumeist mittels Fotosynthese.

Heterotrophe Ernährung in der Biologie

Alle Organismen, die nicht die Fähigkeit zur Fotosynthese besitzen, ernähren sich heterotroph. Zu diesen Organismen zählen die meisten Bakterien, Pilze, Tiere und auch wir Menschen. In einem Ökosystem nehmen diese Organismen meist die Funktion der Konsumenten ein. Dabei unterscheidet man zwischen Pflanzenfressern, Fleischfressern und Allesfressern. Einige heterotrophe Organismen wie Pilze und Bakterien gehören zu den Destruenten.

Heterotrophe Ernährung – Erklärung Der Begriff heterotroph leitet sich aus dem Griechischen ab und bedeutet frei übersetzt so viel wie „sich von anderen ernährend“. Als Beispiel soll hier die heterotrophe Ernährung des Menschen betrachtet werden: Wir Menschen nehmen organische Substanzen (Nährstoffe) in Form von pflanzlichen oder tierischen Produkten zu uns. Diese enthalten Eiweiße, Fette, Kohlenhydrate und Vitamine, die unser Körper wieder in neue, körpereigene Substanzen umwandelt. Im Gegensatz zu Pflanzen (autotrophen Organismen) können wir also organische Substanzen nicht selbst herstellen, sondern müssen diese über die Nahrung aufnehmen. Zum Überleben sind allerdings auch einige anorganische Substanzen notwendig: Neben Sauerstoff zum Atmen benötigen wir Wasser und Mineralsalze.

Heterotrophe Ernährung – Definition Unter der heterotrophen Ernährung versteht man den Aufbau von körpereigenen, organischen Substanzen (z. B. Glucose, Fette und Eiweiße) aus fremden, organischen Substanzen. Dies geschieht in Abhängigkeit von anderen Organismen.

Autotroph, heterotroph – Gemeinsamkeiten und Unterschiede

Nun kennst du die autotrophe und die heterotrophe Ernährung. Doch worin genau liegen nun die Unterschiede? Um diese Frage zu klären, sind in der folgenden Tabelle die autotrophe und die heterotrophe Ernährung gegenübergestellt.

autotrophe Ernährung
Autotrophie
heterotrophe Ernährung
Heterotrophie
Ernährung erfolgt autonom heteronom
(nicht autonom)
Art der aufgenommenen Stoffe anorganisch organisch
Ernährungsweise von grünen Pflanzen
(fotoautotroph),

einigen Bakterien
(foto- oder chemoautotroph)
Pilzen,

Tieren,

Bakterien

Sowohl die Autotrophie als auch die Heterotrophie bezeichnen Ernährungsformen von Organismen. Sie dienen dem Aufbau von körpereigenen, organischen Substanzen – auch als Assimilation bezeichnet. Im Weiteren dienen diese organischen, körpereigenen Substanzen wie beispielsweise die Glucose der Energiegewinnung. Dieser Prozess wird als Zellatmung bezeichnet und findet in jeder Zelle statt. Die Orte der Zellatmung sind die Mitochondrien – Zellorganellen, die auch Kraftwerke der Zelle genannt werden.

Autotroph, heterotroph – Zusammenfassung

Was bedeutet autotrophe und heterotrophe Ernährung? In diesem Video werden dir diese Ernährungsformen anhand von Beispielen erklärt. Außerdem lernst du, die Begriffe Fotosynthese, Zellatmung und Assimilation einzuordnen. Teste sogleich dein Wissen zu diesem Thema mit interaktiven Übungsaufgaben. Ein Arbeitsblatt steht dir auch zur Verfügung.

Transkript Autotrophe und heterotrophe Ernährung – Fotosynthese als Grundlage des Lebens

Du kennst das vielleicht: Du liegst faul in der Sonne und dann knurrt dir der Magen. Puh, jetzt aufstehen und sich was zu Essen holen? So eine fliegende Pizza wäre jetzt cool! Oder eine Pflanze sein und sich von Sonnenlicht ernähren… Aber wie machen die das überhaupt? Das erfährst du in diesem Video mit dem Titel "Autotrophe und heterotrophe Ernährung – Fotosynthese als Grundlage des Lebens". Jeder Organismus muss sich ernähren und nimmt dazu Stoffe aus der Umwelt auf. Dabei unterscheiden sich aber nicht nur die Stoffe die aufgenommen werden, sondern auch die Art und Weise wie dies geschieht. Man spricht von "autotropher und heterotropher Ernährung". Seltsame Begriffe? Keine Sorge, dafür sind wir ja da! Starten wir mit der autotrophen Ernährung. Dahinter verbirgt sich ein Vorgang, von dem du sicher schon einmal gehört hast: die Fotosynthese. Dementsprechend findet man die autotrophe Ernährung nur bei Pflanzen und bestimmten Bakterien, die Fotosynthese betreiben können. Als "Produzenten" stellen sie in Ökosystemen die Grundlage des Lebens dar, da sie die wichtigen Substanzen Sauerstoff und Glucose, auch "Biomasse" genannt, bilden. So sieht die Formel der Fotosynthese aus. Gehen wir sie Schritt für Schritt durch. Pflanzen nehmen über die Wurzeln Wasser und Mineralstoffe auf, die über die Sprossachse bis in die Blätter transportiert werden. Über die Spaltöffnungen der Blätter wird Kohlenstoffdioxid aus der Luft aufgenommen. Für die Fotosynthese sind die Chloroplasten zuständig. Das sind kleine Zellbestandteile der grünen Blätter, welche den Farbstoff "Chlorophyll" beinhalten. Werden die Blätter von der Sonne beleuchtet, wird die Lichtenergie innerhalb der Chloroplasten aufgenommen und in chemische Energie umgewandelt. Auf diese Weise entstehen Glucose, also Traubenzucker, und Sauerstoff. Aus der Glucose werden über diverse Stoffwechselprozesse Stärke, Cellulose, Eiweiße und Öle gebildet. Der entstehende Sauerstoff wird über die Spaltöffnungen der Blätter wieder an die Umwelt abgegeben. Kohlenstoffdioxid und Wasser im vorderen Teil der Fotosynthese-Gleichung sind anorganische Stoffe. Die entstehende Glucose ist organisch. Den Aufbau körpereigener organischer Stoffe aus fremden anorganischen Stoffen bezeichnet man als Autotrophie. Hui, das war schon eine ganze Menge Stoff! Wir sind aber schon bei der Hälfte! Jetzt atmen wir alle einmal tief durch und dann geht's weiter mit der "heterotrophen Ernährung". Alle Organismen, die keine Fotosynthese betreiben können, ernähren sich heterotroph. Also du und ich – so fern du nicht grün bist – genau so wie die meisten Bakterien, Pilze und Tiere. In einem Ökosystem nehmen diese Organismen meist die Funktion der Konsumenten ein. Einige heterotrophe Pilze und Bakterien zählen allerdings zu den Destruenten. Hast du eine Idee, was sich hinter der Bezeichnung "heterotroph" verbergen könnte? Nehmen wir zur Veranschaulichung gleich mal uns Menschen als Beispiel. Wir nehmen organische Substanzen in Form von pflanzlichen und tierischen Produkten zu uns. Diese enthalten Nährstoffe, die unser Körper in körpereigene Substanzen umwandeln kann. Wir können also, im Gegensatz zu autotrophen Organismen, organische Substanzen NICHT selbst herstellen, sondern müssen diese über Nahrung aufnehmen. Zum Überleben brauchen wir außerdem zusätzlich anorganische Substanzen, wie Wasser, Sauerstoff und Mineralsalze. Bei der heterotrophen Ernährung werden also körpereigene, organische Stoffe aus fremden, organischen Stoffen aufgebaut. Sowohl die Autotrophie als auch die Heterotrophie bezeichnen also Ernährungsformen von Organismen. Sie dienen dem Aufbau von körpereigenen organischen Substanzen – dieser Prozess wird auch "Assimilation" genannt. Geschafft! Fassen wir noch einmal alles zusammen, was wir heute gelernt haben! Pflanzen und einige wenige Bakterien sind Produzenten und ernähren sich autotroph. Das heißt, sie wandeln die anorganischen Stoffe in körpereigene organische Stoffe um. Die dafür notwendige Lichtenergie wird mit Hilfe des grünen Blattfarbstoffs Cholorphyll in den Chloroplasten aufgenommen. Heterotrophe Organismen wie Tiere, Pilze und Bakterien nehmen Pflanzen und andere Lebewesen auf und wandeln die fremden organischen Stoffe in körpereigene organische Stoffe um. Beide Ernährungsweisen werden als Assimilation zusammengefasst, was den Aufbau organischer Substanzen beschreibt. Super, jede Menge gelernt! Und da die Sonne dir beim Sattwerden eher nicht helfen wird, musst du dir dein Essen eben selbst besorgen oder besorgen lassen.

2 Kommentare
2 Kommentare
  1. Vielen Dank für dieses Erklärvideo! Ich brauchte es, weil ich Hilfe bei einer schwierigen Hausaufgaben in Biologie nicht weiterkam. Ich kann und konnte mich immer auf Sofatutor verlassen und ich hoffe, dass dies weiterhin der Fall sein wird! Ich bin sehr mit Sofatutor zufrieden! :)

    Von Emina, vor 10 Monaten
  2. Cooles Video

    Von Sheesh,Digga, vor 10 Monaten

Autotrophe und heterotrophe Ernährung – Fotosynthese als Grundlage des Lebens Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Autotrophe und heterotrophe Ernährung – Fotosynthese als Grundlage des Lebens kannst du es wiederholen und üben.
  • Definiere „Autotrophie“, „Heterotrophie“ und „Fotosynthese“.

    Tipps

    Anorganische Stoffe sind zum Beispiel Wasser, Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid.

    Organische Stoffe sind zum Beispiel Zucker wie Glukose.

    Pflanzen sind autotrophe Lebewesen: Sie produzieren mithilfe der Energie des Sonnenlichts Glukose aus Kohlenstoffdioxid und Wasser. Diese spezielle Art der autotrophen Lebensweise nennt man Photoautotrophie.

    Tiere sind heterotrophe Lebewesen: Um körpereigene Substanzen aufzubauen, müssen sie sich von Pflanzen, Pilzen oder anderen Tieren ernähren.

    Lösung

    Autotrophie wie auch Heterotrophie sind Ernährungsformen von Organismen.

    Autotrophie bezeichnet dabei den Aufbau körpereigener, organischer Substanz aus fremden, anorganischen Stoffen.
    Heterotrophie bezeichnet den Aufbau körpereigener, organischer Substanz aus fremden, organischen Stoffen.

    Die Fotosynthese ist eine spezielle Art der autotrophen Ernährung, bei welcher mithilfe von Sonnenlicht körpereigene, organische Stoffe aus fremden, anorganischen Stoffen aufgebaut werden.

  • Beschreibe den Ablauf der Fotosynthese.

    Tipps

    Die Fotosynthese-Gleichung im Bild kannst du dir als ein Vorher-nachher-Szenario im Blatt der Pflanze vorstellen.

    Durch Lichtenergie können aus energiearmen, anorganischen Substanzen energiereiche, organische Substanzen entstehen.

    Lösung

    Pflanzen nehmen über die Wurzeln Wasser und Mineralstoffe auf, die über die Sprossachse bis in die Blätter transportiert werden. Über die Spaltöffnungen der Blätter wird Kohlenstoffdioxid aus der Luft aufgenommen.
    Die Blätter werden von der Sonne beleuchtet und die Lichtenergie innerhalb der Chloroplasten aufgenommen und in chemische Energie umgewandelt.

    Es entstehen Glucose, also Traubenzucker, und Sauerstoff.

  • Stelle die Fotosynthese-Gleichung auf.

    Tipps

    In dieser Aufgabe ist dir die Reihenfolge zum Teil durch das Pluszeichen vorgegeben.

    Der Reaktionspfeil steht in der Mitte zwischen Edukten und Produkten.

    Es stehen anorganische Stoffe vor sowie organische und anorganische hinter dem Reaktionspfeil.

    Die Stoffe, die Pflanzen über Wurzeln und Blätter aufnehmen, sind anorganisch.

    Lösung

    Bei der Fotosynthese bildet die Pflanze mittels Sonnenlicht aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Glucose und Sauerstoff.

  • Erläutere, was autotrophe und was heterotrophe Ernährung ist.

    Tipps

    Die Ausgangsstoffe der Fotosynthese sind anorganisch.

    Produzenten sind zum Beispiel Pflanzen sowie einige Bakterien.

    Konsumenten sind zum Beispiel Menschen und Tiere.

    Lösung

    Organismen, die Fotosynthese betreiben, ernähren sich autotroph. Dabei werden anorganische Stoffe aufgenommen und in organische Stoffe umgewandelt. Produzenten wie Pflanzen oder einige Bakterien betreiben diese Ernährungsweise.

    Für die heterotrophe Ernährung muss der Organismus organische Stoffe aufnehmen, also andere Organismen bzw. Teile davon aufnehmen. Konsumenten wie Tiere oder Menschen haben diese Ernährungsweise.

  • Nenne die körpereigenen, organischen Stoffe, die eine Pflanze aus Glucose bilden kann.

    Tipps

    Zwei der Stoffe sind nicht organisch.

    Die Stoffe, die Pflanzen für die Fotosynthese aufnehmen, sind anorganisch.

    Stärke ist ein Speicherstoff und Cellulose ein Strukturbaustein der Pflanzen.

    Lösung

    Aus der Glucose werden in Pflanzen über diverse Stoffwechselprozesse Stärke, Cellulose, Eiweiße und Öle gebildet. Auch Tiere können Glucose zu zahlreichen Stoffen umwandeln.

    Wasser und Sauerstoff sind anorganische Stoffe.

  • Stelle dar, welche Pflanzenbestandteile besonders wichtig für die Fotosynthese sind.

    Tipps

    Vier der Begriffe können dem rechten Bild zugeordnet werden.

    Ein Begriff pro Bild beschreibt jeweils, worum es sich handelt.

    Lösung

    Über die Spaltöffnungen (linkes Bild) der Blätter wird Kohlenstoffdioxid aus der Luft aufgenommen.

    Für die Fotosynthese sind die Chloroplasten (rechtes Bild) zuständig. Das sind kleine Zellbestandteile der grünen Blätter, welche den Farbstoff Chlorophyll beinhalten. Werden die Blätter von der Sonne beleuchtet, wird die Lichtenergie innerhalb der Chloroplasten aufgenommen und in chemische Energie umgewandelt. Auf diese Weise entstehen Glucose, also Traubenzucker, und Sauerstoff.

    Aus der Glucose werden über diverse Stoffwechselprozesse Stärke, Cellulose, Eiweiße und Öle gebildet. Der entstehende Sauerstoff wird über die Spaltöffnungen der Blätter wieder an die Umwelt abgegeben.