Przemiany energii obejmujące całość świata istot żywych składają się z dwu zasadniczych elementów: 1) przekształcania energii świetlnej Słońca w procesie fotosyntezy w energię chemiczną wiązań węgielwodór związków organicznych, 2) ostatecznego wykorzystania tej energii i jej rozpraszania w wyniku działalności życiowej komórek. Światło słoneczne jest zatem pierwotnym źródłem energii dla wszystkich prawie organizmów. Fotosynteza stanowi proces biologiczny umożliwiający roślinom zielonym wykorzystywanie energii światła słonecznego do przekształcania dwutlenku węgla i wody w bogate w energię związki organiczne, jakimi są węglowodany. Jednym z produktów fotosyntezy jest tlen cząsteczkowy. U wszystkich roślin, z wyjątkiem sinic, fotosynteza przebiega wyłącznie w chloroplastach, zawierających zielony barwnik chlorofil. Większość tkanek zawierających chloroplasty jest u roślin wyższych zlokalizowana w liściach. Badania nad izolowanymi chloroplastami dowiodły, że cały proces fotosyntezy może przebiegać w samych chloroplastach. Około 80% całkowitej fotosyntezy na Ziemi przypada na organizmy zamieszkujące oceany. Co roku na kuli ziemskiej w procesie fotosyntezy bierze udział 150 miliardów ton C02 i 60 miliardów ton wody, a powstaje w jej wyniku 110 miliardów ton tlenu cząsteczkowego i 100 miliardów ton substancji organicznej. Znaczna część tej substancji organicznej zostaje zużyta w procesie oddychania i w przebiegu innych procesów życiowych samych roślin, a tylko niewielka część jest faktycznie dostępna jako pokarm dla zwierząt. Bez porównania większa część materii organicznej ulega rozkładowi do dwutlenku węgla, wody i związków mineralnych w wyniku działalności życiowej mikroorganizmów.