Растения сами производят пищу из неорганических соединений посредством процесса, называемого фотосинтезом, который происходит в листьях. Для фотосинтеза необходимы свет, вода и углекислый газ. На скорость фотосинтеза будет влиять количество доступных ингредиентов, а также температура. Конечными продуктами фотосинтеза являются кислород, который выделяют растения, и углеводы, которые становятся источником энергии для растений. Основываясь на основной структуре глюкозы, растения также используют фотосинтез для создания нескольких более сложных химических веществ на основе углерода, необходимых для их роста и выживания.
Сначала вода, всасываемая корнями, поднимается к листьям и попадает в специальные клетки, называемые хлоропластами. Эти клетки содержат хлорофилл, зеленый пигмент, который придает цвет листьям, отражая зеленые волны. Что еще более важно, хлорофилл поглощает свет в красной и синей частях спектра и использует его для запуска важнейшей химической реакции. Внутри хлоропласта молекулы хлорофилла поглощают один фотон света и в обмен на электрон. Далее следует серия химических реакций, которые в конечном итоге заменяют потерянный электрон из молекул воды в листе. При этом атом кислорода в воде отделяется от атомов водорода и уходит в отходы. Оставшийся водород собирается и в конечном итоге синтезируется в молекулу углевода.
Процесс, который создает настоящую пищу для растения, не требует света, поэтому он называется реакцией темноты. В другой части листа, называемой стромой, углекислый газ, поглощенный из окружающей среды, восстанавливается до углерода и кислорода. Опять же, кислород может уйти, но углерод соединяется с водородом, конечным продуктом первого процесса, с образованием простого сахара. Их можно комбинировать или модифицировать для получения практически любого органического соединения, которое может понадобиться растению, будь то структура или питание.
Растения не используют световую энергию напрямую, но должны преобразовывать ее в химическую энергию. Из света, попадающего на лист, только около 5 процентов используется для фотосинтеза, и только 30–50 процентов из них накапливаются в качестве химической энергии для клетки. Тем не менее фотосинтез - это жизненно важный процесс не только для растений, но и для всех организмов, дышащих кислородом, включая человека. Ученые считают, что именно фотосинтез ранних зеленых растений и водорослей создал пригодную для дыхания атмосферу Земли. Даже сегодня растения продолжают пополнять окружающую среду, фильтруя вредный углекислый газ в жизненно необходимый кислород.
