Wasser ist die Quelle der Wasserstoffatome in den Zuckern, die durch Photosynthese erzeugt werden. Sowohl Wassermoleküle als auch Kohlendioxidmoleküle werden mithilfe der Sonnenenergie abgebaut und zu Zuckermolekülen kombiniert, die Kohlenstoff, Wasserstoff und . enthalten Sauerstoff.
Der Bedarf an Kohlendioxid und Wasser in Pflanzen führt zu Komplikationen für Pflanzen in heißen, trockenen Umgebungen wie Wüsten. Pflanzenblätter müssen zur Atmosphäre hin offen sein, um Kohlendioxid aus der Luft aufzunehmen, dadurch kann aber auch Wasserdampf entweichen. Pflanzen schließen winzige Poren, Stomata genannt, auf ihren Blättern, um diesen Wasserverlust während der heißesten Zeit des Tages zu verhindern. Wenn die Schließung zu lange andauert, geht den Blättern das Kohlendioxid aus und die Photosynthese stoppt.
In trockenen Umgebungen entwickeln Pflanzen Möglichkeiten, das Schließen ihrer Spaltöffnungen zu kompensieren, damit die Photosynthese länger andauern kann. Einige Pflanzen, wie zum Beispiel Crabgrass, fügen der Abscheidung von Kohlendioxid einen zusätzlichen Schritt hinzu, was die Effizienz stark erhöht. Diese Pflanzen können die Photosynthese auch bei sehr niedrigen Kohlendioxidwerten fortsetzen. Andere Pflanzen wie Kakteen leben in so trockenen Umgebungen, dass sie ihre Spaltöffnungen nur nachts öffnen können. Diese Pflanzen speichern nachts Kohlendioxid und verbrauchen es dann tagsüber.
