光合作用

在光合作用中，光能转化为化学能，以葡萄糖（糖）的形式储存。无机化合物（二氧化碳、水和阳光）用于生产葡萄糖、氧气和水。光合生物利用碳生成有机分子（碳水化合物、脂类和蛋白质）并构建生物群。许多生物体，包括动植物，利用光合作用的双产物产生的氧气进行细胞呼吸。大多数生物体直接或间接地依靠光合作用来获取营养。异养生物，如动物、大多数细菌和真菌，不能进行光合作用或从无机来源产生生物化合物。因此，它们必须消耗光合生物和其他自养生物（自养、自养）才能获得这些物质。

光合生物

光合生物的例子包括：

• 植物
• 藻类（硅藻、浮游植物、绿藻）
• 眼虫
• 细菌（蓝藻和无氧光合细菌）

植物光合作用

植物的光合作用发生在称为叶绿体的特殊细胞器中。叶绿体存在于植物叶片中，含有叶绿素色素。这种绿色色素吸收光合作用所需的光能。叶绿体包含一个由类囊体组成的内部膜系统，类囊体是光能转化为化学能的场所。二氧化碳在一个称为碳固定或卡尔文循环的过程中转化为碳水化合物。碳水化合物可以以淀粉的形式储存，在呼吸过程中使用，或用于生产纤维素。在这个过程中产生的氧气通过植物叶片的气孔释放到大气中。

植物与养分循环

植物在养分循环中起着重要作用，特别是碳和氧。水生植物和陆地植物（开花植物、苔藓和蕨类植物）通过去除空气中的二氧化碳来帮助调节大气中的二氧化碳。植物对氧气的生产也很重要，氧气作为光合作用的一种有价值的副产品被释放到空气中。

光合藻类

藻类是具有动植物特征的真核生物。与动物一样，藻类也能以环境中的有机物为食。一些藻类还含有动物细胞中的细胞器和结构，如鞭毛和中心粒。与植物一样，藻类也含有称为叶绿体的光合细胞器。叶绿体含有叶绿素，这是一种绿色色素，可吸收光能进行光合作用。藻类还含有其他光合色素，如类胡萝卜素和藻胆素。

藻类可以是单细胞的，也可以作为大型多细胞物种存在。它们生活在不同的栖息地，包括盐和淡水水生环境、潮湿的土壤或潮湿的岩石上。光合藻类被称为浮游植物，存在于海洋和淡水环境中。大多数海洋浮游植物由硅藻和甲藻组成。大多数淡水浮游植物由绿藻和蓝藻组成。浮游植物漂浮在水面附近，以便更好地获得光合作用所需的阳光。光合藻类对碳和氧等营养物质的全球循环至关重要。它们从大气中去除二氧化碳，并产生全球一半以上的氧气供应。

眼虫

眼虫是眼虫属的单细胞原生生物。由于它们的光合能力，这些生物与藻类一起被归类为裸藻门。科学家们现在相信它们不是藻类，而是通过与绿藻的内共生关系获得了它们的光合能力。因此，眼虫被归入眼虫门。

光合细菌

蓝藻

蓝藻是一种产氧光合细菌。它们收集太阳的能量，吸收二氧化碳，释放氧气。与植物和藻类一样，蓝藻也含有叶绿素，并通过碳固定将二氧化碳转化为糖。与真核植物和藻类不同，蓝藻是原核生物。它们缺乏与膜结合的细胞核、叶绿体以及植物和藻类中的其他细胞器。取而代之的是，蓝藻具有用于光合作用的双层外细胞膜和折叠的内类囊体膜。蓝藻也能固氮，这是一种将大气中的氮转化为氨、亚硝酸盐和硝酸盐的过程。这些物质被植物吸收以合成生物化合物。

蓝藻存在于各种陆地生物群落和水生环境中。有些被认为是极端微生物，因为它们生活在极端恶劣的环境中，如温泉和高盐海湾。蓝藻甚至可以在恶劣的太空条件下生存。蓝藻也以浮游植物的形式存在，可以生活在真菌（地衣）、原生生物和植物等其他生物体内。蓝藻含有藻红蛋白和藻蓝蛋白这两种色素，它们是蓝藻呈现蓝绿色的原因。由于它们的外表，这些细菌有时被称为蓝绿藻，尽管它们根本不是藻类。

无氧光合细菌

无氧光合细菌是光自养生物（利用阳光合成食物），不产生氧气。与蓝藻、植物和藻类不同，这些细菌在产生三磷酸腺苷的过程中不将水作为电子传递链中的电子供体。相反，他们使用氢、硫化氢或硫作为电子供体。无氧光合细菌也不同于蓝绿藻，因为它们没有叶绿素来吸收光。它们含有细菌叶绿素，能够吸收比叶绿素更短波长的光。因此，含有细菌叶绿素的细菌往往出现在较短波长的光能够穿透的深水区。

无氧光合细菌的例子包括紫色细菌和绿色细菌。紫色细菌细胞有多种形状（球形、杆状、螺旋状），这些细胞可以是运动的，也可以是非运动的。紫色硫细菌通常存在于存在硫化氢且缺乏氧气的水环境和硫泉中。紫色非硫细菌比紫色硫细菌利用低浓度的硫化物，并将硫沉积在细胞外而不是细胞内。绿色细菌细胞通常为球形或杆状，且细胞主要不运动。绿色硫细菌利用硫化物或硫进行光合作用，在有氧的情况下无法生存。他们在细胞外沉积硫磺。绿色细菌在富含硫化物的水生生境中茁壮成长，有时会形成绿色或棕色的花朵。