Les plantes fabriquent leur propre nourriture à partir de composés inorganiques grâce à un processus appelé photosynthèse qui se déroule dans les feuilles. Les ingrédients nécessaires à la photosynthèse sont la lumière, l'eau et le dioxyde de carbone. Le taux de photosynthèse sera affecté par la quantité de ces ingrédients disponibles, ainsi que par la température. Les produits finaux de la photosynthèse sont l'oxygène, que les plantes libèrent, et les glucides, qui deviennent la source d'énergie des plantes. S'appuyant sur la structure de base du glucose, les plantes utilisent également la photosynthèse pour créer plusieurs produits chimiques à base de carbone plus complexes essentiels à leur croissance et à leur survie.
Tout d'abord, l'eau absorbée par les racines monte jusqu'aux feuilles et pénètre dans des cellules spéciales appelées chloroplastes. Ces cellules contiennent de la chlorophylle, un pigment vert qui donne aux feuilles leur couleur en réfléchissant les longueurs d'onde vertes. Plus important encore, la chlorophylle absorbe la lumière dans les parties rouge et bleue du spectre et l'utilise pour alimenter une réaction chimique cruciale. À l'intérieur du chloroplaste, les molécules de chlorophylle absorbent un seul photon de lumière et en échange d'un électron. Une série de réactions chimiques s'ensuit, qui remplace finalement l'électron perdu des molécules d'eau dans la feuille. Dans le processus, l'atome d'oxygène dans l'eau se sépare des atomes d'hydrogène et sort comme un déchet. L'hydrogène restant est collecté et finalement synthétisé en une molécule d'hydrate de carbone.
Le processus qui crée la véritable nourriture pour la plante ne nécessite pas de lumière, c'est ce qu'on appelle une réaction sombre. Dans une autre partie de la feuille appelée stroma, le dioxyde de carbone absorbé par l'environnement est réduit en carbone et en oxygène. Encore une fois, l'oxygène est autorisé à s'échapper, mais le carbone se combine avec l'hydrogène produit final du premier processus pour former un sucre simple. Ceux-ci peuvent être combinés ou modifiés pour produire presque tous les composés organiques dont la plante pourrait avoir besoin, que ce soit pour la structure ou la nutrition.
Les plantes n'utilisent pas directement l'énergie lumineuse, mais doivent la convertir en énergie chimique. De la lumière qui frappe une feuille, seulement 5 % environ sont utilisés pour la photosynthèse, et de cela, seulement 30 à 50 % sont stockés sous forme d'énergie chimique pour la cellule. Pourtant, la photosynthèse est un processus vital, non seulement pour les plantes, mais pour tous les organismes qui respirent de l'oxygène, y compris les êtres humains. Les scientifiques pensent que c'est la photosynthèse des premières plantes vertes et des algues qui a créé l'atmosphère respirable de la Terre. Même aujourd'hui, les plantes continuent de reconstituer l'environnement, filtrant le dioxyde de carbone nocif en oxygène vital.
