पौधे और वनस्पति पृथ्वी की सतह के लगभग 20 प्रतिशत को कवर करते हैं और जानवरों के अस्तित्व के लिए आवश्यक हैं। पौधे प्रकाश संश्लेषण की सहायता से भोजन का संश्लेषण करते हैं। इस प्रक्रिया के दौरान, पौधों में हरे रंग का वर्णक सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को पकड़ लेता है और इसे चीनी में परिवर्तित कर देता है, जिससे पौधे को एक खाद्य स्रोत मिल जाता है।
पौधों की पत्तियों के भीतर की कोशिकाओं में विशेष संरचनाएँ होती हैं जिन्हें क्लोरोप्लास्ट कहा जाता है। इन संरचनाओं के भीतर प्रकाश संश्लेषण एक विशेष वर्णक (क्लोरोफिल) का उपयोग करके होता है, जो सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा को ग्रहण करता है। प्रकाश संश्लेषण के लिए कुछ अतिरिक्त रसायनों की आवश्यकता होती है और यह अपशिष्ट उत्पाद भी उत्पन्न करता है। प्रकाश संश्लेषण के लिए मूल रासायनिक समीकरण है:
ग्लूकोज एक साधारण चीनी है जिसमें छह कार्बन परमाणु, 12 हाइड्रोजन परमाणु और छह ऑक्सीजन परमाणु होते हैं। पौधे और जानवर दोनों इस अणु का उपयोग ऊर्जा बनाने के लिए करते हैं, जिससे यह पृथ्वी पर जीवन के लिए आवश्यक है। जब कोई पौधा प्रकाश संश्लेषण करता है, तो उसे ग्लूकोज के उत्पादन के लिए कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के स्रोत की आवश्यकता होती है, और यह इन तत्वों को अपने परिवेश से प्राप्त करता है। ग्लूकोज का एक अणु बनाने के लिए, पौधे को कार्बन डाइऑक्साइड के छह अणुओं और पानी के छह अणुओं को अवशोषित करने की आवश्यकता होती है। इससे छह ऑक्सीजन परमाणु मुक्त हो जाते हैं, जो अपशिष्ट के रूप में निकलते हैं।
कार्बन डाइऑक्साइड पृथ्वी के वायुमंडल में 0.04 प्रतिशत गैसों के लिए जिम्मेदार है। कार्बन डाइऑक्साइड अणु, ग्लूकोज के निर्माण खंडों में से एक में एक कार्बन परमाणु और दो ऑक्सीजन परमाणु होते हैं। सरल प्रयोगों से पता चलता है कि कार्बन डाइऑक्साइड के लिए एक पौधे के संपर्क को सीमित करने से प्रकाश संश्लेषण करने की क्षमता कम हो जाती है। इसके विपरीत, कार्बन डाइऑक्साइड के लिए पौधे के संपर्क में वृद्धि से प्रकाश संश्लेषण की दर बढ़ सकती है। वाणिज्यिक ग्रीनहाउस पौधों की वृद्धि को गति देने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड की उपलब्धता में वृद्धि करके इस तथ्य का लाभ उठाते हैं।
ऑक्सीजन पृथ्वी के वायुमंडल का लगभग 21 प्रतिशत हिस्सा है। पौधों को कार्बन डाइऑक्साइड गैस की उपस्थिति में प्रकाश संश्लेषण करने के लिए हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है। पृथ्वी पर हाइड्रोजन का सबसे प्रचुर स्रोत पानी है, और इस अणु में दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं लेकिन एक ऑक्सीजन परमाणु भी होता है। आवश्यक हाइड्रोजन प्राप्त करने के लिए पौधे अपने परिवेश से पानी अवशोषित करते हैं। हालाँकि, पानी के अणु में अतिरिक्त ऑक्सीजन परमाणु की आवश्यकता नहीं होती है और इसलिए इसे अपशिष्ट उत्पाद के रूप में वातावरण में छोड़ दिया जाता है।