Les plantes et la végétation couvrent environ 20 pour cent de la surface de la Terre et sont essentielles à la survie des animaux. Les plantes synthétisent les aliments grâce à la photosynthèse. Au cours de ce processus, le pigment vert des plantes capte l'énergie de la lumière du soleil et la convertit en sucre, donnant à la plante une source de nourriture.
Les cellules des feuilles des plantes ont des structures spéciales appelées chloroplastes. La photosynthèse a lieu au sein de ces structures à l'aide d'un pigment spécial (la chlorophylle), qui capte l'énergie de la lumière du soleil. La photosynthèse nécessite des produits chimiques supplémentaires et produit également des déchets. L'équation chimique de base de la photosynthèse est :
Le glucose est un sucre simple qui contient six atomes de carbone, 12 atomes d'hydrogène et six atomes d'oxygène. Les plantes et les animaux utilisent cette molécule pour créer de l'énergie, ce qui la rend essentielle à la vie sur Terre. Lorsqu'une plante effectue la photosynthèse, elle a besoin d'une source de carbone, d'hydrogène et d'oxygène pour produire du glucose, et elle obtient ces éléments de son environnement. Pour créer une molécule de glucose, la plante doit absorber six molécules de dioxyde de carbone et six molécules d'eau. Cela laisse six atomes d'oxygène libres, qui sont libérés sous forme de déchets.
Le dioxyde de carbone représente 0,04 % des gaz de l'atmosphère terrestre. Les molécules de dioxyde de carbone, l'un des éléments constitutifs du glucose, se composent d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène. Des expériences simples démontrent que limiter l'exposition d'une plante au dioxyde de carbone réduit considérablement sa capacité à effectuer la photosynthèse. En revanche, augmenter l'exposition de la plante au dioxyde de carbone peut augmenter le taux de photosynthèse. Les serres commerciales profitent de ce fait en augmentant la disponibilité de dioxyde de carbone pour accélérer la croissance des plantes.
L'oxygène représente environ 21 pour cent de l'atmosphère terrestre. Les plantes ont besoin d'hydrogène pour effectuer la photosynthèse en présence de gaz carbonique. La source d'hydrogène la plus abondante sur Terre est l'eau, et cette molécule contient deux atomes d'hydrogène mais aussi un atome d'oxygène. Les plantes absorbent l'eau de leur environnement pour obtenir l'hydrogène nécessaire. L'atome d'oxygène supplémentaire dans la molécule d'eau, cependant, n'est pas nécessaire et est donc libéré en tant que déchet dans l'atmosphère.