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I carotenoidi, che comprendono uno spettro di pigmenti dal giallo al marrone, sono costituenti fotosintetici critici che modulano l'utilizzo dell'energia luminosa attraverso l'assorbimento selettivo e la riflessione di specifiche lunghezze d'onda. Queste molecole assorbono prevalentemente nello spettro blu-violetto e riflettono le lunghezze d'onda rosse, funzionando come pigmenti accessori, facilitando il trasferimento dell'energia luminosa assorbita alla clorofilla per la conversione in energia chimica, e come fotoprotettori, attenuando i danni da un'eccessiva esposizione alla luce. Nel regno delle microalghe, un gruppo diversificato e polifiletico che comprende sia fotoautotrofi eucarioti che procarioti, i carotenoidi svolgono un ruolo fondamentale. Questi organismi, che vanno dalle forme unicellulari a quelle coloniali, sono fondamentali per gli ecosistemi acquatici e richiedono solo luce, acqua, anidride carbonica e semplici nutrienti inorganici per il loro sostentamento. In qualità di produttori primari, le microalghe sono fondamentali per la fissazione del carbonio a livello globale, contribuendo in modo significativo alla produzione di ossigeno e al sequestro di CO2, agendo così come una pompa biologica cruciale per la mitigazione delle emissioni di carbonio.