Planten gebruiken een complexe chemische reactie, fotosynthese genaamd, om voedsel te maken van lichtenergie, koolstofdioxide uit de atmosfeer en water. Elk van deze voert een cruciaal deel van het fotosyntheseproces uit, afhankelijk van de anderen. Hoewel lichtenergie gemakkelijk kan worden geabsorbeerd door de zon en koolstofdioxide uit de atmosfeer, is water soms schaars. Water wordt niet alleen direct gebruikt in het proces van fotosynthese voor zijn waterstof, het wordt ook gebruikt om uitdroging te voorkomen, wat indirect de succesvolle creatie van voedsel voor de plant ondersteunt.
De bladeren van planten bevatten openingen die huidmondjes worden genoemd en die worden gebruikt voor de uitwisseling van gassen. Kooldioxide, gecombineerd met water bij fotosynthese, wordt via de huidmondjes naar binnen gezogen. Zuurstof, een bijproduct van het proces, komt vrij door deze openingen, samen met waterdamp in een proces dat transpiratie wordt genoemd. Tijdens droge seizoenen moet de plant echter zoveel mogelijk vocht vasthouden. Om dit te doen, sluit de plant de huidmondjes, waardoor het ontsnappen van waterdamp wordt voorkomen. De huidmondjes kunnen alleen worden gesloten door gebruik te maken van bewakingscellen, die gevuld zijn met water om de huidmondjes te sluiten en het vocht in de plant af te sluiten.
Naast de indirecte ondersteuning die water het fotosyntheseproces biedt, is het ook nodig voor de chemische reactie die plaatsvindt. Tijdens dit proces reageert de lichtenergie met een pigment genaamd chlorofyl, en prikkelt de elektronen. De resulterende lading zet de lichtenergie om in chemicaliën die adenosinetrifosfaat worden genoemd, ook bekend als ATP, en nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaat of NADPH. Deze chemische verbindingen worden gebruikt om de door de zon geabsorbeerde energie op te slaan. Tijdens het energieopslagproces worden watermoleculen, die bestaan uit waterstof en zuurstof, gesplitst zodat deze elementen gescheiden zijn. De waterstof wordt vervolgens gecombineerd met kooldioxide met behulp van ATP en NADPH tot suiker, die wordt gebruikt als energie voor de plant. Het proces waarbij koolstofdioxide in de atmosfeer wordt omgezet in een bruikbare vorm van energie, wordt koolstoffixatie genoemd.