Rośliny i roślinność pokrywają około 20 procent powierzchni Ziemi i mają zasadnicze znaczenie dla przetrwania zwierząt. Rośliny syntetyzują żywność za pomocą fotosyntezy. Podczas tego procesu zielony pigment w roślinach wychwytuje energię światła słonecznego i zamienia ją w cukier, dając roślinie źródło pożywienia.
Komórki w liściach roślin mają specjalne struktury zwane chloroplastami. Fotosynteza odbywa się w tych strukturach za pomocą specjalnego pigmentu (chlorofilu), który przechwytuje energię światła słonecznego. Fotosynteza wymaga dodatkowych chemikaliów, a także wytwarza produkty odpadowe. Podstawowe równanie chemiczne fotosyntezy to:
Glukoza to cukier prosty, który zawiera sześć atomów węgla, 12 atomów wodoru i sześć atomów tlenu. Zarówno rośliny, jak i zwierzęta wykorzystują tę cząsteczkę do tworzenia energii, co czyni ją niezbędną do życia na Ziemi. Kiedy roślina przeprowadza fotosyntezę, potrzebuje źródła węgla, wodoru i tlenu do produkcji glukozy i pobiera te pierwiastki z otoczenia. Aby wytworzyć jedną cząsteczkę glukozy, roślina musi wchłonąć sześć cząsteczek dwutlenku węgla i sześć cząsteczek wody. To pozostawia sześć wolnych atomów tlenu, które są uwalniane jako odpady.
Dwutlenek węgla stanowi 0,04 procent gazów w atmosferze ziemskiej. Cząsteczki dwutlenku węgla, jeden z elementów budulcowych glukozy, składają się z jednego atomu węgla i dwóch atomów tlenu. Proste eksperymenty pokazują, że ograniczenie ekspozycji rośliny na dwutlenek węgla drastycznie zmniejsza jej zdolność do przeprowadzania fotosyntezy. W przeciwieństwie do tego, zwiększenie ekspozycji rośliny na dwutlenek węgla może zwiększyć tempo fotosyntezy. Szklarnie komercyjne wykorzystują ten fakt, zwiększając dostępność dwutlenku węgla w celu przyspieszenia wzrostu roślin.
Tlen stanowi około 21 procent ziemskiej atmosfery. Rośliny potrzebują wodoru do przeprowadzenia fotosyntezy w obecności gazowego dwutlenku węgla. Najbardziej obfitym źródłem wodoru na Ziemi jest woda, a ta cząsteczka zawiera dwa atomy wodoru, ale także jeden atom tlenu. Rośliny pobierają wodę z otoczenia, aby uzyskać potrzebny wodór. Dodatkowy atom tlenu w cząsteczce wody nie jest jednak potrzebny i dlatego jest uwalniany jako produkt odpadowy do atmosfery.
