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Unter Autotrophie (wörtlich „Selbsternährung“, von altgriechisch αὐτός autós „selbst“ und τροφή trophḗ „Ernährung“) wird in der Biologie die Fähigkeit von Lebewesen verstanden, ihre Baustoffe (und organischen Reservestoffe) ausschließlich aus anorganischen Stoffen aufzubauen. Dieser Stoffaufbau erfordert Energie.
Als autotrophe Lebewesen sind vor allem Photosynthese betreibende Primärproduzenten (insbesondere Pflanzen) zu nennen. Bei ihnen dient Licht als Energiequelle (Photoautotrophie). Manche Organismen können aber auch chemische Stoffumsetzungen als Energiequelle nutzen (Chemoautotrophie).
Auf der Grundlage der Biomassenproduktion autotropher Lebewesen ist die Heterotrophie entstanden, eine Ernährungsform, bei der organische Verbindungen zur Bildung der Baustoffe verwendet werden. Tiere, Pilze und viele Bakterien und Archaeen leben heterotroph. Sie ernähren sich entweder als Konsumenten oder sind Destruenten.