Las plantas y la vegetación cubren aproximadamente el 20 por ciento de la superficie de la Tierra y son esenciales para la supervivencia de los animales. Las plantas sintetizan alimentos mediante la fotosíntesis. Durante este proceso, el pigmento verde de las plantas captura la energía de la luz solar y la convierte en azúcar, lo que le da a la planta una fuente de alimento.
Las células dentro de las hojas de las plantas tienen estructuras especiales llamadas cloroplastos. La fotosíntesis se lleva a cabo dentro de estas estructuras utilizando un pigmento especial (clorofila), que captura la energía de la luz solar. La fotosíntesis requiere algunos productos químicos adicionales y también produce productos de desecho. La ecuación química básica para la fotosíntesis es:
La glucosa es un azúcar simple que contiene seis átomos de carbono, 12 átomos de hidrógeno y seis átomos de oxígeno. Tanto las plantas como los animales utilizan esta molécula para crear energía, lo que la hace esencial para la vida en la Tierra. Cuando una planta realiza la fotosíntesis, necesita una fuente de carbono, hidrógeno y oxígeno para producir glucosa, y obtiene estos elementos de su entorno. Para crear una molécula de glucosa, la planta necesita absorber seis moléculas de dióxido de carbono y seis moléculas de agua. Esto deja libres seis átomos de oxígeno, que se liberan como desechos.
El dióxido de carbono representa el 0.04 por ciento de los gases en la atmósfera terrestre. Las moléculas de dióxido de carbono, uno de los componentes básicos de la glucosa, consta de un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno. Experimentos simples demuestran que limitar la exposición de una planta al dióxido de carbono reduce drásticamente su capacidad para realizar la fotosíntesis. Por el contrario, aumentar la exposición de la planta al dióxido de carbono puede aumentar la tasa de fotosíntesis. Los invernaderos comerciales aprovechan este hecho aumentando la disponibilidad de dióxido de carbono para acelerar el crecimiento de las plantas.
El oxígeno representa aproximadamente el 21 por ciento de la atmósfera de la Tierra. Las plantas necesitan hidrógeno para realizar la fotosíntesis en presencia de dióxido de carbono. La fuente más abundante de hidrógeno en la Tierra es el agua, y esta molécula contiene dos átomos de hidrógeno pero también un átomo de oxígeno. Las plantas absorben agua de su entorno para obtener el hidrógeno necesario. Sin embargo, el átomo de oxígeno adicional en la molécula de agua no es necesario y, por lo tanto, se libera como producto de desecho a la atmósfera.