El agua es la fuente de los átomos de hidrógeno en los azúcares creados por la fotosíntesis. Tanto las moléculas de agua como las de dióxido de carbono se descomponen utilizando la energía del sol y se combinan en moléculas de azúcar que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
La necesidad tanto de dióxido de carbono como de agua en las plantas crea complicaciones para las plantas en ambientes cálidos y secos, como los desiertos. Las hojas de las plantas deben estar abiertas a la atmósfera para absorber el dióxido de carbono del aire, pero esto también permite que el vapor de agua se escape. Las plantas cierran pequeños poros llamados estomas en sus hojas para evitar esta pérdida de agua durante las horas más calurosas del día. Si el cierre continúa durante demasiado tiempo, las hojas se quedan sin dióxido de carbono y la fotosíntesis se detiene.
En ambientes áridos, las plantas desarrollan formas de compensar el cierre de sus estomas, por lo que la fotosíntesis puede continuar por más tiempo. Algunas plantas, como el pasto de cangrejo, agregan un paso adicional a su captura de dióxido de carbono, lo que aumenta considerablemente la eficiencia. Estas plantas pueden continuar la fotosíntesis incluso a niveles muy bajos de dióxido de carbono. Otras plantas, como los cactus, viven en ambientes tan secos que solo pueden abrir sus estomas por la noche. Estas plantas almacenan dióxido de carbono durante la noche y luego lo utilizan durante el día.
