Augi izmanto sarežģītu ķīmisko reakciju, ko sauc par fotosintēzi, lai izveidotu pārtiku no gaismas enerģijas, oglekļa dioksīda no atmosfēras un ūdens. Katrs no tiem veic kritisko fotosintēzes procesa daļu, kas ir atkarīga no pārējām. Lai gan gaismas enerģiju var viegli absorbēt saule un oglekļa dioksīds no atmosfēras, ūdens dažreiz ir maz. Ūdens ne tikai tiek izmantots tieši ūdeņraža fotosintēzes procesā, bet arī dehidratācijas novēršanai, netieši atbalstot veiksmīgu pārtikas izveidi augam.
Augu lapās ir atveres, ko sauc par stomātiem, kuras izmanto gāzu apmaiņai. Oglekļa dioksīds kopā ar ūdeni fotosintēzē tiek ievilkts caur stomātiem. Skābeklis, procesa blakusprodukts, caur šīm atverēm izdalās kopā ar ūdens tvaikiem procesā, ko sauc par transpirāciju. Sausos gadalaikos augam tomēr pēc iespējas jāsaglabā mitrums. Lai to izdarītu, augs aizver stomātus, novēršot ūdens tvaiku izplūdi. Stomātus var aizvērt tikai, izmantojot aizsargšūnas, kuras piepilda ar ūdeni, lai aizvērtu stomas, un aizzīmogotu augu mitrumu.
Papildus netiešajam atbalstam, ko ūdens piedāvā fotosintēzes procesam, tas ir nepieciešams arī notiekošajai ķīmiskajai reakcijai. Šajā procesā gaismas enerģija reaģē ar pigmentu, ko sauc par hlorofilu, un uzbudina elektronus. Iegūtais lādiņš gaismas enerģiju pārvērš ķīmiskajās vielās, ko sauc par adenozīna trifosfātu, kas pazīstams arī kā ATP, un nikotīnamīda adenīna dinukleotīda fosfātu vai NADPH. Šie ķīmiskie savienojumi tiek izmantoti saules absorbētās enerģijas uzkrāšanai. Enerģijas uzkrāšanas procesā ūdens molekulas, kas sastāv no ūdeņraža un skābekļa, tiek sadalītas tā, ka šie elementi ir atsevišķi. Pēc tam ūdeņradi ar ATP un NADPH palīdzību apvieno ar oglekļa dioksīdu, lai kļūtu par cukuru, kas tiek izmantots kā auga enerģija. Procesu, kurā atmosfērā esošais oglekļa dioksīds tiek pārvērsts par izmantojamu enerģijas veidu, sauc par oglekļa fiksāciju.