Main article: 光独立栄養生物
よく知られている光栄養生物のほとんどは独立栄養生物で、光独立栄養生物とも呼ばれ、炭素を固定することができます。 これらは、環境中の電子供与体の酸化によってエネルギーを得る化学栄養生物と対比させることができます。 光独立栄養生物は、光をエネルギー源として、無機物から自らの餌を合成することができる。 緑色植物や光合成細菌は光独立栄養生物である。 光独立栄養生物は、ホロフィティック（holophytic）と呼ばれることもあります。
酸素系光合成生物は、クロロフィルを用いて光エネルギーを取り込み、水を酸化して酸素分子に分解します。 一方、無酸素光合成細菌は、光エネルギーの捕獲にバクテリオクロロフィル (主に非光学の波長を吸収する) という物質を持ち、水中環境に生息し、光を使って、水ではなく硫化水素などの化学物質を酸化します
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生態系の状況では、光栄養生物はしばしば隣接する従属栄養生物にとっての食物源となります。 陸上環境では植物が主流ですが、水中環境では、藻類 (ケルプなど)、その他の原生生物 (ユーグレナなど)、植物プランクトン、細菌 (シアノバクテリアなど) など、さまざまな光栄養生物が存在します。
シアノバクテリアは、酸素による光合成を行う原核生物で、淡水、海、土壌、地衣類など、さまざまな環境条件に生息している。 植物の光合成を行うオルガネラは、共生シアノバクテリアに由来するため、シアノバクテリアは植物的な光合成を行っている。 この細菌は、水を電子源としてCO2の還元反応を行うことができる。 シアノバクテリアは、ほとんどの嫌気性細菌にとって有害とされる酸素のある環境でも生存できるため、適応的に有利であり、より効率的にシアノバクテリアを生息させることができたのかもしれませんね
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