Fotosynteesi ja kemosynteesi ovat molemmat prosessit, joiden avulla organismit tuottavat ruokaa; fotosynteesi saa aikaan auringonvalon, kun taas kemosynteesi toimii kemiallisella energialla.
Jos haluat tarkastella tätä videota, ota JavaScript käyttöön ja harkitse päivittämistä verkkoselaimeen, joka tukee HTML5-videoita
Suurin osa planeetan elämästä perustuu ravintoketjuun, joka pyörii auringonvalon ympärillä, kun kasvit tuottavat ruokaa fotosynteesin avulla. Syvässä valtameressä ei kuitenkaan ole valoa eikä siten ole kasveja; joten sen sijaan, että auringonvalo olisi ensisijainen energiamuoto, kemiallinen energia tuotetaan kemosynteesin kautta. Paikoista, joissa on kemosynteettisiä organismeja, voi tulla elämän keidas ympäristössä, joka on usein muuten tyhjentynyt ruoasta. Video: NOAA Office of Ocean Exploration and Research, Meksikonlahti 2017. Lataa suurempi versio (mp4, 108.2 MB).
Ekosysteemit riippuvat joidenkin organismien kyvystä muuntaa epäorgaaniset yhdisteet elintarvikkeeksi, jota muut organismit voivat sitten hyödyntää (tai syödä!). Suurin osa planeetan elämästä perustuu ravintoketjuun, joka pyörii auringonvalon ympärillä, kun kasvit tuottavat ruokaa fotosynteesin avulla. Kuitenkin sellaisissa ympäristöissä, joissa ei ole auringonvaloa eikä siten kasveja, organismit luottavat sen sijaan alkutuotantoon kemosynteesiksi kutsutun prosessin kautta, joka toimii kemiallisella energialla. Yhdessä fotosynteesi ja kemosynteesi ruokkivat koko elämän maapallolla.
Fotosynteesi tapahtuu kasveissa ja joissakin bakteereissa aina, kun auringonvaloa on riittävästi – maalla, matalassa vedessä, jopa kirkkaan jään sisällä ja alapuolella. Kaikki fotosynteettiset organismit käyttävät aurinkoenergiaa muuttaakseen hiilidioksidin ja veden sokeriksi (ruoaksi) ja hapeksi: 6CO2 + 6H2O – > C6H12O6 + 6O2.
Kemosynteesi tapahtuu bakteerit ja muut organismit ja siihen liittyy epäorgaanisten kemiallisten reaktioiden avulla vapautuneen energian käyttö ruoan tuottamiseen. Kaikki kemosynteettiset organismit käyttävät sokerin valmistamiseen kemiallisten reaktioiden avulla vapautunutta energiaa, mutta eri lajit käyttävät eri reittejä. Esimerkiksi hydrotermisissä tuuletusaukoissa aukkobakteerit hapettavat rikkivetyä, lisää hiilidioksidia ja happea ja tuottavat sokeria, rikkiä ja vettä: CO2 + 4H2S + O2 – > CH20 + 4S + 3H2O. Muut bakteerit tuottavat orgaanista ainetta pelkistämällä sulfidia tai hapettamalla metaania.
Tietämyksemme kemosynteettisistä yhteisöistä on suhteellisen uutta, ja se paljastui valtameren etsinnällä, kun ihmiset havaitsivat ensimmäisen kerran merenpohjan pohjassa olevan tuuletusaukon vuonna 1977 ja löysivät kukoistavan yhteisön, jossa ei ollut valoa. Siitä lähtien kemosynteettisiä bakteeriyhteisöjä on löydetty kuumista lähteistä maalla ja merenpinnasta hydrotermisten tuuletusaukkojen, kylmien vuotojen, valasruhojen ja uponnut alusten ympärillä. Kukaan ei ollut koskaan ajatellut etsiä niitä, mutta nämä yhteisöt olivat siellä koko ajan.