Augalai ir augmenija užima maždaug 20 procentų Žemės paviršiaus ir yra būtini gyvūnų išgyvenimui. Augalai sintetina maistą naudodami fotosintezę. Šio proceso metu augaluose esantis žaliasis pigmentas sulaiko saulės energiją ir paverčia ją cukrumi, suteikdamas augalui maisto šaltinį.
Augalų lapų ląstelėse yra specialios struktūros, vadinamos chloroplastais. Šiose struktūrose fotosintezė vyksta naudojant specialų pigmentą (chlorofilą), kuris sulaiko saulės spindulių energiją. Fotosintezei reikia papildomų chemikalų, taip pat susidaro atliekos. Pagrindinė fotosintezės cheminė lygtis yra:
Gliukozė yra paprastas cukrus, kuriame yra šeši anglies, 12 vandenilio ir šeši deguonies atomai. Tiek augalai, tiek gyvūnai šią molekulę naudoja kurdami energiją, todėl ji yra gyvybiškai svarbi Žemėje. Kai augalas vykdo fotosintezę, gliukozei gaminti reikia anglies, vandenilio ir deguonies šaltinio, kuris šiuos elementus gauna iš savo aplinkos. Norėdami sukurti vieną gliukozės molekulę, augalas turi absorbuoti šešias anglies dioksido ir šešias vandens molekules. Tai palieka laisvus šešis deguonies atomus, kurie išsiskiria kaip atliekos.
Anglies dioksidas sudaro 0,04 proc. Žemės atmosferoje esančių dujų. Anglies dioksido molekulės, viena iš gliukozės statybinių medžiagų, susideda iš vieno anglies atomo ir dviejų deguonies atomų. Paprasti eksperimentai rodo, kad apribojus augalo anglies dioksido poveikį smarkiai sumažėja jo galimybė atlikti fotosintezę. Priešingai, padidinus augalų anglies dioksido poveikį, fotosintezės greitis gali padidėti. Komerciniai šiltnamiai naudojasi šiuo faktu, padidindami anglies dioksido prieinamumą, kad paspartintų augalų augimą.
Deguonis sudaro maždaug 21 procentą Žemės atmosferos. Augalams reikalingas vandenilis fotosintezei atlikti esant anglies dioksido dujoms. Gausiausias vandenilio šaltinis Žemėje yra vanduo, o šioje molekulėje yra du vandenilio atomai, bet ir vienas deguonies atomas. Augalai absorbuoja vandenį iš savo aplinkos, kad gautų reikiamą vandenilį. Papildomo deguonies atomo vandens molekulėje nereikia, todėl jis kaip atliekos išleidžiamas į atmosferą.