La fotosintesi è una tecnica per convertire la luce solare in energia che è stata utilizzata da alcuni organismi per circa 3.4 miliardi di anni. La formula di base prevede una conversione dell’anidride carbonica e dell’acqua in glucosio e ossigeno, aiutata da reazioni dipendenti dalla luce. La fotosintesi è emersa rapidamente dopo l’emergere della vita stessa, che si pensa sia avvenuta 3.5 miliardi di anni fa, dopo che la crosta terrestre si è raffreddata. I primi organismi fotosintetici furono gli antenati dei moderni cianobatteri.
La fotosintesi avviene all’interno dei cloroplasti, speciali organelli situati nelle cellule delle piante e di altri organismi fotosintetizzanti. I cloroplasti sono verdi perché utilizzano la clorofilla del pigmento. I principali organi delle piante che assorbono il sole sono le foglie. Sebbene i cloroplasti si trovino nelle cellule di tutta una pianta, la densità dei cloroplasti è di gran lunga la più alta sulle foglie, dove si possono trovare tra 450,000 e 800,000 cloroplasti in ogni millimetro quadrato.
Si pensa che i cloroplasti derivino da batteri fotosintetici, con i quali hanno molto in comune. Come le centrali elettriche delle cellule eucariotiche (complesse), si pensa che i mitocondri, i cloroplasti derivino da relazioni simbiotiche estremamente strette tra i primi microbi, così vicini da diventare parte della stessa inseparabile entità.
Uno dei sottoprodotti della fotosintesi è l’ossigeno, la molecola di cui noi umani e altri animali abbiamo bisogno per vivere. Sebbene oggi l’ossigeno porti la vita, durante un evento catastrofico due miliardi di anni fa, portò la morte. A quel tempo, l’atmosfera terrestre conteneva poco ossigeno e grandi rocce di ferro potevano essere esposte alla superficie senza arrugginire. Quindi, durante un periodo geologicamente improvviso di poche decine di milioni di anni, i cianobatteri fotosintetici produttori di ossigeno si sono evoluti e hanno ricoperto la Terra, producendo enormi quantità di ossigeno e causando un’estinzione di massa di linee evolutive non abituate a concentrazioni di ossigeno atmosferiche così elevate. Questo è noto come la catastrofe dell’ossigeno.
Oggi l’atmosfera contiene circa il 23% di ossigeno e il resto di azoto. La necessità di ossigeno dalle piante è un’altra ragione per cui dovremmo scoraggiare la distruzione delle foreste pluviali in tutto il mondo, in particolare in Amazzonia.
Gli organismi fotosintetici fungono da fondamento di ogni ecosistema. In questo ruolo sono indicati come produttori. Gli organismi che li consumano sono quindi chiamati consumatori.