Растения используют сложную химическую реакцию, называемую фотосинтезом, для создания пищи из световой энергии, углекислого газа из атмосферы и воды. Каждый из них выполняет важную часть процесса фотосинтеза, в зависимости от других. Хотя световая энергия может легко поглощаться солнцем и углекислым газом из атмосферы, воды иногда не хватает. Вода не только используется непосредственно в процессе фотосинтеза для получения водорода, она также используется для предотвращения обезвоживания, косвенно поддерживая успешное создание пищи для растений.
В листьях растений есть отверстия, называемые устьицами, которые используются для обмена газов. Углекислый газ в сочетании с водой в процессе фотосинтеза втягивается через устьица. Кислород, побочный продукт процесса, выделяется через эти отверстия вместе с водяным паром в процессе, называемом транспирацией. Однако в засушливые сезоны растение должно максимально сберегать влагу. Для этого растение закрывает устьица, предотвращая выход водяного пара. Устьица могут быть закрыты только с помощью замыкающих клеток, которые заполнены водой, чтобы закрыть устьица и удерживать влагу внутри растения.
В дополнение к косвенной поддержке, которую вода предлагает процессу фотосинтеза, она также необходима для протекающей химической реакции. Во время этого процесса световая энергия вступает в реакцию с пигментом, называемым хлорофиллом, и возбуждает электроны. Полученный в результате заряд преобразует световую энергию в химические вещества, называемые аденозинтрифосфатом, также известным как АТФ, и никотинамидадениндинуклеотидфосфатом, или НАДФН. Эти химические соединения используются для хранения энергии, поглощаемой солнцем. В процессе накопления энергии молекулы воды, состоящие из водорода и кислорода, расщепляются таким образом, что эти элементы разделены. Затем водород объединяется с углекислым газом с помощью АТФ и НАДФН, чтобы стать сахаром, который используется в качестве энергии для растений. Процесс превращения углекислого газа в атмосфере в полезную форму энергии называется фиксацией углерода.