陽光永遠無法照射到深海海底，然而在熱液噴口和冷泉周圍卻生活著大量的動物群落。它們最終的能量來源是化學能而非太陽能。微生物氧化硫化氫或甲烷等還原性化合物，並利用釋放的能量來合成有機物－這個過程稱為化能合成。

這些微生物構成了當地食物網的基礎。有些微生物自由生活在水體或沉積物中；有些則與管狀蠕蟲、蛤蜊或貽貝等生物形成共生關係，為宿主提供營養。 1977年化能合成生態系統的發現表明，複雜的生命並不需要光合作用，並擴大了地球宜居的已知範圍。

化能合成作用也發生在其他黑暗環境中，包括氧氣極小區和深層地下沉積物。涉及的代謝途徑多種多樣，並不斷帶來新的生物化學見解。對於天體生物學而言，化能合成系統為生命如何在沒有陽光的星球上存在提供了模型。

• 利用化學能生產有機物
• 為熱液噴口和滲漏處的生態系提供能量
• 通常涉及共生微生物
• 擴大了地球生物圈的已知範圍