Le piante usano una reazione chimica complessa chiamata fotosintesi per creare cibo da energia luminosa, anidride carbonica dall'atmosfera e acqua. Ognuno di questi esegue una parte critica del processo di fotosintesi, dipendente dagli altri. Mentre l'energia luminosa può essere facilmente assorbita dal sole e dall'anidride carbonica dall'atmosfera, l'acqua a volte è scarsa. Non solo l'acqua viene utilizzata direttamente nel processo di fotosintesi per il suo idrogeno, ma viene anche utilizzata per prevenire la disidratazione, sostenendo indirettamente la creazione di cibo per la pianta.
Le foglie delle piante contengono aperture chiamate stomi, che sono usati per lo scambio di gas. L'anidride carbonica, combinata con l'acqua nella fotosintesi, viene aspirata attraverso gli stomi. L'ossigeno, un sottoprodotto del processo, viene rilasciato attraverso queste aperture, insieme al vapore acqueo in un processo chiamato traspirazione. Durante la stagione secca, tuttavia, la pianta deve conservare l'umidità il più possibile. Per fare questo, la pianta chiude gli stomi, prevenendo la fuoriuscita del vapore acqueo. Gli stomi possono essere chiusi solo tramite l'uso di cellule di guardia, che sono riempite d'acqua per chiudere gli stomi e sigillano l'umidità all'interno della pianta.
Oltre al supporto indiretto che l'acqua offre al processo di fotosintesi, è anche necessario per la reazione chimica che ha luogo. Durante questo processo, l'energia luminosa reagisce con un pigmento chiamato clorofilla ed eccita gli elettroni. La carica risultante converte l'energia luminosa in sostanze chimiche chiamate adenosina trifosfato, noto anche come ATP e nicotinammide adenina dinucleotide fosfato o NADPH. Questi composti chimici sono usati per immagazzinare l'energia assorbita dal sole. Durante il processo di accumulo di energia, le molecole d'acqua, che sono costituite da idrogeno e ossigeno, vengono separate in modo tale che questi elementi siano separati. L'idrogeno viene quindi combinato con anidride carbonica con l'aiuto di ATP e NADPH, per diventare zucchero, che viene utilizzato come energia per la pianta. Il processo di trasformare l'anidride carbonica nell'atmosfera in una forma utilizzabile di energia si chiama fissazione del carbonio.
