Die meisten der bekannten Phototrophen sind autotroph, auch als Photoautotrophe bezeichnet, und können Kohlenstoff binden. Sie stehen im Gegensatz zu chemotrophen Organismen, die ihre Energie durch die Oxidation von Elektronendonatoren in ihrer Umgebung gewinnen. Photoautotrophe Organismen sind in der Lage, ihre eigene Nahrung aus anorganischen Stoffen zu synthetisieren und dabei Licht als Energiequelle zu nutzen. Grüne Pflanzen und photosynthetische Bakterien sind photoautotroph. Photoautotrophe Organismen werden manchmal auch als holophytisch bezeichnet. Diese Organismen beziehen ihre Energie für die Nahrungssynthese aus dem Licht und sind in der Lage, Kohlendioxid als Hauptkohlenstoffquelle zu nutzen.
Oxygene photosynthetische Organismen verwenden Chlorophyll zum Einfangen von Lichtenergie und oxidieren Wasser, indem sie es in molekularen Sauerstoff „spalten“. Im Gegensatz dazu verwenden anoxygene photosynthetische Bakterien eine Substanz namens Bakteriochlorophyll – die vorwiegend bei nicht-optischen Wellenlängen absorbiert – zum Einfangen von Lichtenergie, leben in aquatischen Umgebungen und oxidieren mit Hilfe von Licht chemische Substanzen wie Schwefelwasserstoff und nicht Wasser.
ÖkologieBearbeiten
In einem ökologischen Kontext sind phototrophe Organismen oft die Nahrungsquelle für benachbarte heterotrophe Lebewesen. In terrestrischen Umgebungen überwiegen Pflanzen, während in aquatischen Umgebungen eine Reihe von phototrophen Organismen wie Algen (z. B. Seetang), andere Protisten (wie Euglena), Phytoplankton und Bakterien (wie Cyanobakterien) vorkommen. Die Tiefe, bis zu der Sonnenlicht oder künstliches Licht in das Wasser eindringen kann, so dass Photosynthese stattfinden kann, wird als photische Zone bezeichnet.
Cyanobakterien, die prokaryotische Organismen sind, die sauerstoffhaltige Photosynthese betreiben, kommen in vielen Umweltbedingungen vor, darunter Süßwasser, Meere, Boden und Flechten. Cyanobakterien betreiben eine pflanzenähnliche Photosynthese, da die Organelle in Pflanzen, die die Photosynthese betreibt, von einem endosymbiotischen Cyanobakterium abstammt. Dieses Bakterium kann Wasser als Elektronenquelle nutzen, um CO2-Reduktionsreaktionen durchzuführen. Aus evolutionärer Sicht könnte die Fähigkeit der Cyanobakterien, unter sauerstoffreichen Bedingungen zu überleben, die für die meisten anaeroben Bakterien als giftig gelten, den Bakterien einen Anpassungsvorteil verschafft haben, der es ihnen ermöglichte, sich effizienter zu vermehren.