Koolstof is zo belangrijk voor levende wezens dat de bewoners van de aarde soms worden aangeduid als 'op koolstof gebaseerd leven'. Autotrophs zijn die organismen die ruwe koolstof uit de atmosfeer kunnen halen en het in energierijke verbindingen kunnen veranderen; heterotrofen daarentegen zijn die organismen die hun eigen voedsel op basis van koolstof niet kunnen produceren en het moeten verkrijgen door andere materialen te verbruiken - zeer vaak dezelfde die worden geproduceerd door de autotrofen.

Autotrophs

Autotrophic organismen worden "producenten" genoemd omdat ze hun eigen voedsel creëren; het woord 'autotroof' betekent in het Grieks 'zelfvoeding'. Een klein aantal bacteriën, waaronder de oude Archaea-groep, zijn in staat om voedsel te genereren uit zwavel of andere chemische reacties, maar de meeste autotrofen zijn afhankelijk van zonlicht. Als een resultaat zijn ze bekend als "phototrophs", een groep die de resterende autotrofe bacteriën en planten omvat.

Fotosynthese

Een van de meest voorkomende autotrofe gedragingen wordt "fotosynthese" genoemd. " In dit proces vangen gespecialiseerde moleculen koolstof uit de lucht en binden het aan water met behulp van energie die wordt geproduceerd uit zonlicht. Volgens de standaard wetenschappelijke terminologie dat moleculen die water gebruiken bekend staan ​​als "hydraten", is de resulterende koolstofverbinding bekend als een "koolhydraat". Omdat het vrij zwevende atmosferische koolstof verwijdert en omzet in vaste vorm, wordt dit fotosyntheseproces bekend als 'koolstoffixatie'. Het vermogen om koolstof te binden is het belangrijkste verschil tussen autotrofen en heterotrofen.

Heterotrofen

De meeste soorten leven, waaronder de meeste bacteriën, kunnen geen koolstof vastmaken en moeten hun energie verkrijgen door beide geproduceerde organische verbindingen te consumeren door autotrophs of door te vertrouwen op zwavel- of waterstofreductie. Dieren, inclusief mensen, vallen in de eerste categorie, samen met schimmels en die eencellige organismen die geen celkern bezitten. Veel autotrofen zijn in staat de koolhydraten te consumeren die worden geproduceerd door autotrofen en maken daarom deel uit van een grotere koolstofcyclus die de meeste vormen van leven omvat.

Mixotrofen

Niet alle organismen passen netjes in een afdeling tussen heterotrofe en autotroph. Als een organisme zijn eigen koolstofverbindingen moet produceren in plaats van die van anderen, dan is het bekend als "obligate" autotroof. Sommige bacteriën en andere micro-organismen kunnen echter koolstof uit autotrofe activiteit verkrijgen of daarvoor op ander organisch materiaal vertrouwen. Deze organismen hebben complexere wetenschappelijke namen gebaseerd op de exacte aard van hun energieproductie, maar vallen in de algemene categorie van "mixotrofen", die heterotrofe en autotrofe activiteit combineren.