Woda jest źródłem atomów wodoru w cukrach powstałych w wyniku fotosyntezy. Zarówno cząsteczki wody, jak i cząsteczki dwutlenku węgla rozkładane są za pomocą energii słonecznej i łączone w cząsteczki cukru zawierające węgiel, wodór i tlen.
Potrzeba zarówno dwutlenku węgla, jak i wody w roślinach powoduje komplikacje dla roślin w gorących i suchych środowiskach, takich jak pustynie. Liście roślin muszą być otwarte na działanie atmosfery, aby móc pochłaniać dwutlenek węgla z powietrza, ale pozwala to również na ucieczkę pary wodnej. Rośliny zamykają maleńkie pory zwane szparkami na liściach, aby zapobiec utracie wody podczas najgorętszej części dnia. Jeśli zamknięcie będzie trwało zbyt długo, zabraknie dwutlenku węgla, a fotosynteza zatrzyma się.
W suchych środowiskach rośliny opracowują sposoby zrekompensowania zamknięcia aparatów szparkowych, dzięki czemu fotosynteza może trwać dłużej. Niektóre rośliny, takie jak krab trawy, dodają dodatkowy krok do wychwytywania dwutlenku węgla, co znacznie zwiększa wydajność. Te rośliny mogą kontynuować fotosyntezę nawet przy bardzo niskim poziomie dwutlenku węgla. Inne rośliny, takie jak kaktusy, żyją w tak suchym środowisku, że nocą mogą otwierać swoje aparaty szparkowe. Rośliny te przechowują dwutlenek węgla w nocy, a następnie zużywają go w ciągu dnia.
