Растения и растительность покрывают примерно 20 процентов поверхности Земли и необходимы для выживания животных. Растения синтезируют пищу с помощью фотосинтеза. Во время этого процесса зеленый пигмент растений улавливает энергию солнечного света и превращает ее в сахар, давая растениям источник пищи.
Клетки в листьях растений имеют особые структуры, называемые хлоропластами. В этих структурах происходит фотосинтез с использованием особого пигмента (хлорофилла), улавливающего энергию солнечного света. Фотосинтез требует некоторых дополнительных химикатов, а также производит отходы. Основное химическое уравнение фотосинтеза:
Глюкоза - это простой сахар, содержащий шесть атомов углерода, 12 атомов водорода и шесть атомов кислорода. И растения, и животные используют эту молекулу для создания энергии, что делает ее необходимой для жизни на Земле. Когда растение осуществляет фотосинтез, ему нужен источник углерода, водорода и кислорода для производства глюкозы, и оно получает эти элементы из окружающей среды. Чтобы создать одну молекулу глюкозы, растению необходимо поглотить шесть молекул углекислого газа и шесть молекул воды. Это оставляет шесть атомов кислорода свободными, которые выбрасываются как отходы.
Углекислый газ составляет 0,04 процента газов в атмосфере Земли. Молекулы углекислого газа, одного из строительных блоков глюкозы, состоят из одного атома углерода и двух атомов кислорода. Простые эксперименты показывают, что ограничение воздействия углекислого газа на растение резко снижает его способность к фотосинтезу. Напротив, увеличение воздействия углекислого газа на растения может увеличить скорость фотосинтеза. Коммерческие теплицы используют этот факт, увеличивая доступность углекислого газа для ускорения роста растений.
Кислород составляет примерно 21 процент атмосферы Земли. Растениям необходим водород для фотосинтеза в присутствии углекислого газа. Самый распространенный источник водорода на Земле - вода, и эта молекула содержит два атома водорода, а также один атом кислорода. Растения поглощают воду из окружающей среды, чтобы получить необходимый водород. Однако дополнительный атом кислорода в молекуле воды не нужен и поэтому выбрасывается в атмосферу в виде отходов.