Las plantas utilizan una reacción química compleja llamada fotosíntesis para crear alimentos a partir de la energía de la luz, el dióxido de carbono de la atmósfera y el agua. Cada uno de estos realiza una parte crítica del proceso de fotosíntesis, dependiendo de los demás. Si bien la energía de la luz se puede absorber fácilmente del sol y el dióxido de carbono de la atmósfera, el agua a veces es escasa. El agua no solo se usa directamente en el proceso de fotosíntesis por su hidrógeno, sino que también se usa para prevenir la deshidratación, apoyando indirectamente la creación exitosa de alimentos para la planta.
Las hojas de las plantas contienen aberturas llamadas estomas, que se utilizan para el intercambio de gases. El dióxido de carbono, combinado con agua en la fotosíntesis, se aspira a través de los estomas. El oxígeno, un subproducto del proceso, se libera a través de estas aberturas, junto con el vapor de agua en un proceso llamado transpiración. Sin embargo, durante las estaciones secas, la planta debe conservar la humedad tanto como sea posible. Para ello, la planta cierra los estomas, impidiendo el escape de vapor de agua. Los estomas solo se pueden cerrar mediante el uso de células de protección, que se llenan de agua para cerrar los estomas y sellar la humedad dentro de la planta.
Además del apoyo indirecto que el agua ofrece al proceso de fotosíntesis, también es necesario para la reacción química que se produce. Durante este proceso, la energía luminosa reacciona con un pigmento llamado clorofila y excita los electrones. La carga resultante convierte la energía de la luz en sustancias químicas llamadas trifosfato de adenosina, también conocido como ATP, y fosfato de dinucleótido de nicotinamida y adenina, o NADPH. Estos compuestos químicos se utilizan para almacenar la energía absorbida por el sol. Durante el proceso de almacenamiento de energía, las moléculas de agua, que están formadas por hidrógeno y oxígeno, se dividen para separar estos elementos. Luego, el hidrógeno se combina con dióxido de carbono con la ayuda de ATP y NADPH, para convertirse en azúcar, que se usa como energía para la planta. El proceso de convertir el dióxido de carbono en la atmósfera en una forma utilizable de energía se llama fijación de carbono.
