Основними зовнішніми факторами, Що впливають на інтенсивність фотосинтезу, є освітленість, концентрація діоксиду вуглецю і температура. Якщо по горизонтальній осі відкласти зміна будь-якого з перерахованих факторів, то криві залежностіінтенсивності фотосинтезу від цих факторів будуть мати вигляд, представлений на малюнку. Спочатку при збільшенні значення якого-небудь з лімітуючих чинників спостерігається лінійне збільшення інтенсивності фотосинтезу. Потім по мірі того, як інший фактор або фактори стають лімітуючими, відбувається уповільнення інтенсивності реакції і її стабілізація.
Надалі будемо припускати, що змінюється лише один, обговорюваний, фактор, А інші маютьоптимальні значення.
Освітленість і фотосинтез
При низькій освітленості інтенсивність фотосинтезу зростає пропорційно збільшенню кількості падаючого світла. Поступово під впливом інших факторів інтенсивність фотосинтезу знижується. Освітленість в ясний літній день становить приблизно 100 000 люкс (10000 фут-кандел), тоді як для нормального процесу фотосинтезу необхідна освітленість, рівна лише 10 000 люкс.Тому для більшості рослин (крім рослин, що знаходяться в тіні) світ не є головним лімітуючим фактором фотосинтезу. Дуже високі значення інтенсивності світла можуть призводити до знебарвлення хлорофілу і уповільнення реакцій фотосинтезу. Разом з тим рослини, які постійно перебувають в подібних умовах, звичайно добре до них адаптовані; наприклад, листя у них покриті товстою кутикулою або густо опушені.
Концентрація діоксиду вуглецю і фотосинтез
Діоксид вуглецю використовується в темнових реакціях для отримання цукру. У нормальних умовах діоксид вуглецю є основним лімітуючим фактором фотосинтезу. В атмосфері міститься від 003 до 004% діоксиду вуглецю. Якщо підвищити його вміст у повітрі, то можна домогтися збільшення інтенсивності фотосинтезу. Протягом короткого періоду можна підтримувати оптимальну концентрацію, що становить 05%, проте при тривалому впливі така концентраціястає небезпечною для рослини. Тому найбільш сприятливою вважається концентрація діоксиду вуглецю, рівна приблизно 01%. Деякі тепличні культури, наприклад томати, вирощують саме в атмосфері, збагаченої діоксидом вуглецю. В даний час великий інтерес викликають рослини, здатні ефективно видаляти діоксид вуглецю з атмосфери і дають при цьому підвищені врожаї. Такі рослини, звані С4-рослини, обговорюються у відповідному розділі.
Температура і фотосинтез
Темнова, а в деякій мірі і світлові реакції контролюються ферментами, Тому температура повітря має велике значення. Для рослин помірного клімату найбільш сприятливою температурою є температура приблизно 25 ° С. При підвищенні температури на кожні 10 ° С швидкість реакції подвоюється, (аж до 35 ° С), однак інші дані свідчать про те, що при 25 "С рослина розвивається краще.
Концентрація хлорофілу і фотосинтез
Сама по собі концентрація хлорофілу не є фактором, що лімітує фотосинтез. Важливими можуть виявитися причини зниження рівня хлорофілу: хвороби (борошниста роса, іржа, вірусні хвороби), нестача мікроелементів, нормальні процеси старіння. Коли лист жовтіє, кажуть, що він став хлоротичні, а процес утворення жовтуватого забарвлення листя називається хлорозом. Хлор-тичних плями часто є симптомом хвороби або мінеральної недостатності. Деякі елементи, наприклад залізо, магній і азот (останні два безпосередньо входять в молекулу хлорофілу), необхідні для утворення хлорофілу, тому ці елементи особливо важливі. Крім того, рослині потрібно калій. Еше однією причиною виникнення хлорозу є нестача світла, оскільки світло необхідне на кінцевій стадії синтезу хлорофілу.
Специфічні інгібітори і фотосинтез
Якщо придушити фотосинтез, то рослина неминуче загине. На цьому була заснована розробка різних гербіцидів, наприклад ДХММ (дихлорфенилдиметилмочевина). Даний препарат запускає обхідний шлях нециклічного потоку електронів в хлоропластах, інгібуючи таким чином світлові реакції. ДХММ зіграла важливу роль у вивченні світлових реакцій фотосинтезу.
. Еше два фактори дуже впливають на ріст сільськогосподарських культур і мають більш загальне значення для росту рослини та процесу фотосинтезу - це наявність води і забруднення навколишнього середовища.
Вода і фотосинтез
Вода. є вихідна речовина для фотосинтезу. Однак оскільки вода впливає на величезне число клітинних процесів, оцінити її безпосередній вплив на фотосинтез неможливо. Проте, вивчаючи кількість синтезованого органічної речовини у рослин, які страждають від нестачі води, можна бачити, що тимчасове в'янення призводить до різкого зниження врожаю. Навіть якщо у рослин не спостерігається видимих змін, незначний дефіцит води призводить до значного падіння врожаю. Причини цього складні і не до кінця вивчені. Однією з явних причин можна вважати закривання продихів при в'яненні, що перешкоджає надходженню вуглекислого газу для фотосинтезу. Крім того, було показано, що при нестачі води в листках деяких рослин накопичується абсцизовая кислота, що є інгібітором росту.
Забруднення навколишнього середовища і фотосинтез
Деякі гази промислового походження, наприклад озон і діоксид сірки, навіть у невеликих кількостях дуже небезпечні для листя рослин, хоча точні причини цього до цих пір не встановлені. Так, зернові культури в забруднених районах втрачають до 15% своєї маси, особливо під час посушливого літа. Виявилося, що лишайники дуже чутливі до діоксиду сірки. Сажа забиває продихи і зменшує прозорість епідермісу листка.