光合作用
光合作用也称光能合成（英語：photosynthesis），是许多食物网基层的等生產者（自养生物）利用光能将水、二氧化碳或硫化氫等无机物转变成可以储存化学能的有机物（比如碳水化合物）的生物过程。根据化学反应所产生的副产品，光合作用可分为產氧光合作用（oxygenic photosynthesis）和不產氧光合作用（anoxygenic photosynthesis）两类，分别使用不同的感光色素（photopigment），而且會因為不同環境改變反應速率。通俗意义上的“光合作用”主要指产氧光合作用。
自元古宙开始，地球生物圈主要以产氧光合作用为主。进行此类光合作用的生物（比如各种植物、绿藻和蓝绿菌）主要依赖卟啉衍生物——叶绿素作为反应中心的感光色素，主要吸收可见光谱中的红色和蓝色波段（不吸收绿光，因此呈现绿色），并以此将水和二氧化碳转换为碳水化合物和氧气，其理论最高能量轉換效率約為4.6-6%，实际效率仅有1.9-2.5%。作为起始端的生产者，植物和藻类通过光合作用生产的有机物可以被其它异养生物摄入并消化，然后通过食物链将生物能传递给生态系统内的其它消费者。對大多數生物來説，這個過程是賴以生存的關鍵。而地球上的碳循环，光合作用是其中最重要的一环。
除此之外，许多厌氧微生物（比如绿硫细菌、紫细菌、酸杆菌和太阳杆菌）会进行不产氧光合作用，主要用菌绿素分解硫化氢获取氢正离子和二氧化碳发生反应，并产生碳水化合物和硫。除此之外，盐杆菌等古菌会用视黄醛和其视紫质衍生物来吸收绿光（因此呈现紫色）驱动跨膜蛋白中的离子泵并直接生产三磷酸腺苷和化学能，并不进行固碳反应。以视黄醛为基础的光合作用很可能在太古宙早期就已经出现，是地球史上最早的一种利用日光生产有机物的生化现象（参见紫色地球假说）。
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