Plantele își produc propria hrană din compuși anorganici printr-un proces numit fotosinteză care are loc în frunze. Ingredientele necesare pentru fotosinteză sunt lumina, apa și dioxidul de carbon. Rata fotosintezei va fi afectată de cantitatea acestor ingrediente disponibile, precum și de temperatură. Produsele finale ale fotosintezei sunt oxigenul pe care îl eliberează plantele și carbohidrații, care devin sursa de energie a plantelor. Bazându-se pe structura de bază a glucozei, plantele folosesc, de asemenea, fotosinteza pentru a crea mai multe substanțe chimice complexe pe bază de carbon, esențiale pentru creșterea și supraviețuirea lor.
În primul rând, apa absorbită prin rădăcini se ridică la frunze și intră în celule speciale numite cloroplaste. Aceste celule conțin clorofilă, un pigment verde care dă frunzelor culoarea lor prin reflectarea lungimilor de undă verzi. Mai important, clorofila absoarbe lumina în părțile roșii și albastre ale spectrului și o folosește pentru a alimenta o reacție chimică crucială. În interiorul cloroplastului, moleculele de clorofilă absorb un singur foton de lumină și în schimbul unui electron. Urmează o serie de reacții chimice, care în cele din urmă înlocuiește electronul pierdut din moleculele de apă din frunză. În acest proces, atomul de oxigen din apă se separă de atomii de hidrogen și se transformă în deșeuri. Restul de hidrogen este colectat și în cele din urmă sintetizat într-o moleculă de carbohidrați.
Procesul care creează hrana propriu-zisă pentru plantă nu necesită lumină, așa că se numește o reacție întunecată. Într-o altă parte a frunzei numită stroma, dioxidul de carbon care a fost absorbit din mediu este redus în carbon și oxigen. Din nou, oxigenul este lăsat să scape, dar carbonul se combină cu produsul final de hidrogen din primul proces pentru a forma un zahăr simplu. Acestea pot fi combinate sau modificate pentru a produce aproape orice compus organic de care ar putea avea nevoie planta, fie pentru structură, fie pentru nutriție.
Plantele nu folosesc energia luminii direct, ci trebuie să o transforme în energie chimică. Din lumina care lovește o frunză, doar aproximativ 5 la sută este utilizată pentru fotosinteză, iar din aceasta, doar 30 până la 50 la sută devine stocată ca energie chimică pentru celulă. Totuși, fotosinteza este un proces vital, nu doar pentru plante, ci pentru toate organismele care respiră oxigen, inclusiv ființele umane. Oamenii de știință cred că a fost fotosinteza plantelor verzi timpurii și a algelor care a creat atmosfera respirabilă a pământului. Chiar și astăzi, plantele continuă să umple mediul înconjurător, filtrând dioxidul de carbon dăunător în oxigen care susține viața.
