Photosynthese und Chemosynthese sind beide Prozesse, durch die Organismen Nahrung produzieren; Die Photosynthese wird durch Sonnenlicht angetrieben, während die Chemosynthese mit chemischer Energie betrieben wird.
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Der Großteil des Lebens auf dem Planeten basiert auf einer Nahrungskette, die sich um Sonnenlicht dreht, da Pflanzen Nahrung durch Photosynthese herstellen. Im tiefen Ozean gibt es jedoch kein Licht und somit keine Pflanzen; Anstatt dass Sonnenlicht die primäre Energieform ist, wird chemische Energie über die Chemosynthese erzeugt. Orte mit chemosynthetischen Organismen können zu Oasen des Lebens in einer Umgebung werden, in der sonst oft keine Lebensmittel mehr vorhanden sind. Video mit freundlicher Genehmigung des NOAA-Büros für Ozeanforschung und -forschung, Golf von Mexiko 2017. Größere Version herunterladen (mp4, 108,2 MB).
Ökosysteme hängen von der Fähigkeit einiger Organismen ab anorganische Verbindungen in Lebensmittel umzuwandeln, die andere Organismen dann nutzen (oder essen!) können. Der Großteil des Lebens auf dem Planeten basiert auf einer Nahrungskette, die sich um Sonnenlicht dreht, da Pflanzen Nahrung durch Photosynthese herstellen. In Umgebungen ohne Sonnenlicht und damit ohne Pflanzen verlassen sich Organismen stattdessen auf die Primärproduktion durch einen Prozess namens Chemosynthese, der mit chemischer Energie betrieben wird. Photosynthese und Chemosynthese treiben zusammen alles Leben auf der Erde an.
Die Photosynthese findet in Pflanzen und einigen Bakterien statt, wo immer genügend Sonnenlicht vorhanden ist – an Land, in seichtem Wasser, sogar innerhalb und unterhalb von klarem Eis. Alle photosynthetischen Organismen nutzen Sonnenenergie, um Kohlendioxid und Wasser in Zucker (Lebensmittel) und Sauerstoff umzuwandeln: 6CO2 + 6H2O – > C6H12O6 + 6O2.
Die Chemosynthese erfolgt in Bakterien und andere Organismen und beinhaltet die Verwendung von Energie, die durch anorganische chemische Reaktionen freigesetzt wird, um Lebensmittel herzustellen. Alle chemosynthetischen Organismen verwenden Energie, die durch chemische Reaktionen freigesetzt wird, um einen Zucker herzustellen, aber verschiedene Arten verwenden unterschiedliche Wege. Beispielsweise oxidieren Entlüftungsbakterien an hydrothermalen Entlüftungsöffnungen Schwefelwasserstoff, fügen Kohlendioxid und Sauerstoff hinzu und produzieren Zucker, Schwefel und Wasser: CO2 + 4H2S + O2 – > CH20 + 4S + 3H2O. Andere Bakterien bilden organische Stoffe, indem sie Sulfid reduzieren oder Methan oxidieren.
Unser Wissen über chemosynthetische Gemeinschaften ist relativ neu und wurde durch die Erforschung des Ozeans ans Licht gebracht, als Menschen 1977 erstmals eine Entlüftung auf dem Tiefseeboden beobachteten und eine blühende Gemeinschaft fanden, in der es kein Licht gab. Seitdem wurden chemosynthetische Bakteriengemeinschaften in heißen Quellen an Land und auf dem Meeresboden um hydrothermale Quellen, kalte Sickerstellen, Walkadaver und versunkene Schiffe gefunden. Niemand hatte jemals daran gedacht, nach ihnen zu suchen, aber diese Gemeinschaften waren die ganze Zeit dort.