Las plantas usan una reacción química compleja llamada fotosíntesis para crear alimentos a partir de la energía lumínica, el dióxido de carbono de la atmósfera y el agua. Cada uno de estos realiza una parte crítica del proceso de fotosíntesis, dependiendo de los demás. Mientras que la energía de la luz puede ser absorbida fácilmente por el sol y el dióxido de carbono de la atmósfera, el agua es a veces escasa. No solo se utiliza el agua directamente en el proceso de fotosíntesis para su hidrógeno, sino que también se usa para prevenir la deshidratación, apoyando indirectamente la creación exitosa de alimentos para la planta.

Las hojas de las plantas contienen aberturas llamadas estomas, que se usan para el intercambio de gases. El dióxido de carbono, combinado con agua en la fotosíntesis, se absorbe a través de los estomas. El oxígeno, un subproducto del proceso, se libera a través de estas aberturas, junto con el vapor de agua en un proceso llamado transpiración. Durante las estaciones secas, sin embargo, la planta debe conservar la humedad tanto como sea posible. Para hacer esto, la planta cierra los estomas, evitando el escape de vapor de agua. Los estomas solo se pueden cerrar mediante el uso de celdas protectoras, que se llenan con agua para cerrar los estomas y sellar la humedad dentro de la planta.

Además del apoyo indirecto que el agua brinda al proceso de fotosíntesis, es también es necesario para la reacción química que tiene lugar. Durante este proceso, la energía de la luz reacciona con un pigmento llamado clorofila y excita los electrones. La carga resultante convierte la energía de la luz en sustancias químicas llamadas adenosina trifosfato, también conocido como ATP, y nicotinamida adenina dinucleótido fosfato, o NADPH. Estos compuestos químicos se utilizan para almacenar la energía absorbida por el sol. Durante el proceso de almacenamiento de energía, las moléculas de agua, que están formadas por hidrógeno y oxígeno, se dividen para que estos elementos estén separados. El hidrógeno se combina luego con dióxido de carbono con la ayuda de ATP y NADPH, para convertirse en azúcar, que se usa como energía para la planta. El proceso de convertir el dióxido de carbono en la atmósfera en una forma utilizable de energía se llama fijación de carbono.