Продуктивность фотосинтеза менялась в процессе эволюции от древних водорослей до современных растений. 14

У древних фотосинтезирующих организмов (зелёных и пурпурных бактерий) продуктивность фотосинтеза была низкой, так как в качестве доноров электронов использовались различные органические и неорганические молекулы (водород, сера, сероводород). 4

С появлением многоклеточных водорослей продуктивность фотосинтеза увеличилась. 1 Их эволюция шла по пути усложнения строения слоевища и увеличения площади его фотосинтезирующей поверхности, благодаря чему выделялось больше кислорода. 1

Использование воды в качестве донора водорода привело к дальнейшему совершенствованию фотохимического аппарата. 2 Это стало возможным благодаря появлению у растений (начиная с сине-зелёных водорослей) хлорофилла и дополнительной фотохимической системы (фотосистемы П). 2

В процессе эволюции фотосинтеза достиг значительной интенсивности в период палеопротерозойской эры около 2 млрд лет назад. 4 Геологические данные свидетельствуют о том, что кислородный фотосинтез достиг этого уровня. 4

С мезозоя (251–265 млн лет назад) продуктивность фотосинтеза в морских шельфовых водах пришла к современному виду. 4 Это произошло благодаря повышению численности и разнообразия динофлагеллят, кокколитофорид и диатомовых водорослей. 4