Өсімдіктегі фотосинтез процесіне әсерін тигізетін сыртқы орта жағдайларына мыналарды жатқызуға болады: жарық, көмірқышқыл газының концентрациясы, температура. Жарықтың фотосинтезге әсері. Көміртегінің ассимиляциялануы үшін өсімдікке жарық керек. Мұны байқау үшін ішінде суы бар элодея өсімдігі салынған стаканды күн түскен жерге қойып, біраз уақыт бақылау керек. Бір минутта осы элодея бүтағының жапырақ-тарынан қанша көпіршік шыққанын санауға болады. Егер ішінде өсімдігі бар стаканды ол жерден алып, көлеңкелі жерге қойса, одан шығатын газ көпіршіктерінің саны азаяды, стаканды күн түскен жерге қайтадан қойғанда, газ көпіршіктері тағы жиі шыға бастайды. Бүл, әрине, жапырақта фотосинтез процесі тек жарық бар жерде ғана жүріп, көлеңкелі жерде не саябырсығанын, не мүлде жүрмейтіндігін көрсетеді. Жарықтың әсеріне бейімделу нәтижесінде барлық өсімдіктер тіршілік ету бейімділігіне байланысты түрліше болады.
К.А.Тимирязев көлеңкесүйгіш өсімдіктердің фотосинтез екпінділігі күн жарығының жартылай артуында, ал жарықсүйгіш өсімдіктерде толық күн жарығында ғана фотосинтез екпінділігі артатындығын анықтаған. Жарықтың фотосинтез процесіне тікелей қатынасының болуы себепті алғашқы жарық куатының артуы фотосинтез екпінділігін күшті арттыра бастайды, ал одан кейін арта түсу фотосинтез екпінділігін біршама арттырады, бірақ бұл кездегі фотосинтез екпінділігінің арту мөлшері алғашқыдан кеми түседі, ақырында жарық куаты артқанмен де фотосинтез екпінділігі артпай, қайта кеми бастайды, мұның себебі: жапырақтың сусыздануы, устьицалардың жабылуы және т.б.
Көмірқышқыл газының әсері. Фотосинтез процесінің жүруіне керекті болатын негізгі шарттың бірі -көмірқышқыл газының болуы. Ауа қүрамының 0,02-0,03%-ы көлемі жағынан алғанда көмірқышқыл газынан түрады. Егер біз кез-келген бір органикалық затты алып қарастырсақ, оның құрамында міндетті түрде көміртегі кездесетіндігін байқауға болады. Көміртегі табиғатта тыныс алу, жану және ашу процесінде үнемі өзгеріп отырады. Жер планетасындағы көміртегінің айналымы — өз алдына үлкен, өте күрделі процестердің бірі.
Жоғарыда көрсетілген ауа күрамында кездесетін көмірқышқыл газының мөлшері өсімдіктерде фотосинтез процесі жүруі үшін жеткілікті. Осы мөлшерден 0,04-0,05% — ға дейін арттыру тәжірибе жүзінде өсімдіктің С02 ассимиляциялауының артатындығы, өнім жоғары болатындығы дәлелденді. Ауадағы көмірқышқыл газы мөлшері 0,04% болғанда жемістердің өнімі 2 есе артқандығы белгілі болды. Ал, С02 мөлшерін 0,1%-ға жеткізу өсімдіктер өнімін арттыру орнына оларды ауруға шалдықтыра бастаған. Жабық бөлме мен жылыжайларда өсірілген өсімдіктерді үнемі көмірқышқыл газымен қамтамасыз етіп түру керек. Ол көмірқышқыл газы бар арнаулы балондарды немесе ағаш үнтағы сияқты арзан отындарды бықсытып жағу арқылы іске асырылады. Ал өндірістік жағдайда өсірілген өсімдіктер парниктер көңінің ьщырауы нәтижесінде бөлінген С02 мен қамтамасыз етіледі.
Швед оқымыстысы Г. Лундегорт 1924 ж. табиғат жағдайында күндіз С02 мөлшері 0,03%-ға төмен түсетіндігін, оның себебі: өсімдіктердің фотосинтез екпінділігі артатындығынан екендігін бақылайды. Өсімдіктер С02-ні тек жапырақтары арқылы ғана сіңіріп қоймай, сонымен бірге тамыры арқылы да қабылдайды. Сондықтан топырақтағы С02 өсімдіктердің тамырына жеткілікті болу үшін және ол топырақтан мол бөлініп шығу үшін агротехникалық шараларды пайдалану қажет. Дала егістеріне көң төгу, минералды тынайтқыштар беріп, жерді жақсылап қопсытып, өңдеу арқылы топырақтың қүнарлылығын арттырып ғана қоймай, ондағы микроорганизмдердің тіршілік әрекеттерін жақсартып, көмірқышқыл газының
одан мол бөлінуіне жағдай туғызуға болады. Сөйтіп, өсімдіктердің қабылдайтын көмірқышқыл газы негізінен жан-жануарлардың тыныс алуынан, топырақтағы микроорганизмдердің тіршілік ету кезінде бөлінген және өсімдіктердің тыныс алу нәтижесінде шыкқан С02 мен қамтамасыз етіледі.
Басқа газдармен салыстырғанда көмірқышқыл газы — өте ауыр газ. С02 — өсімдіктің устьицалық аппараты саңлауынан оңай өтеді. С02-нің диффузиялану жылдамдығы көлемге тура пропорционалды болмай, керісінше тесіктің саңылау диаметріне тура пропорционалды болып келеді. Қаншалықты саңылау диаметрі кіші болса, соншалықты С02-нің өту жылдамдылығы артады. С02 ауыр газ болғандықтан, биік ағаш пен сол орман ішіндегі көлеңке өсімдігі — оның айырмашылығы.
Температураның әсері. Өсімдіктердің фотосинтез процесі үшін температураның алатын орны ерекше. Температураның өзгеруі фотосинтезге өте үлкен әсер етеді. Фотосинтезге температураның әсері фотохимиялық және биохимиялықреакциялардың болуына байланысты. Фотосинтездің биохимиялық реакциялары 25-30° С-ге дейінгі шекте Вант-Гофф заңына бағынады. Бүл осы шекте температураның әрбір 10 градусқа артуы реакцияны 2-3 есе тездетеді деген сөз. Фотосинтездің бүл реакциялары үшін температура коэффициенті (310= 2-3-ке тең болады. Температураның бүл шектен артуы фотосинтез реакцияларын тездетпестен, керісінше, оны тежейді, одан соң ферменттік жүйелердің инактивациясы салдарынан фотосинтезді толық тоқтатады. Фотохимиялық реакциялар температураға тәуелді емес деуге болады. Олардың температура коэффициенті 1,1-ден 1,4-ке дейін.
Фотосинтездің минимум, оптимум және максимум температураларын ажыратады. Минимум температурада фотосинтез әзер басталады, ал максимум температура дегеніміз фотосинтез жүріп жатса да, депрессия байқалатын ең жоғары температура болып табылады. Оптимум температура фотосинтез үшін нағыз қолайлы, температураның осы үш нүктесінің жағдайы өсімдіктердің географиялық шығу тегіне байланысты. Қарағай мен шырша үшін минимум температура — 0,5° С болады. Арктика, альпі және қоңыржай аймағы өсімдіктерінің фотосинтезі қату температурасынан біраз төменгі температурада тоқталады, ал тропика аймағы өсімдіктерінің фотосинтезі +4° С-дан +8° С-ға дейінгі, субтропика аймағы өсімдіктерінде 0° С немесе +2° С температурада тоқталады.
Қоңыржай аймағы өсімдіктерінің фотосинтезі үшін оптимум температура 25-30° С, суыққа көндіккен өсімдіктер үшін 8-15? С-ға дейін, тропика және шөл аймақтарының өсімдіктері үшін +40° С-ға дейін болады. Арктика аймағы өсімдіктерінің фотосинтезі үшін максимум температура шамамен +12° С, оңтүстік ендіктер өсімдіктерінің фотосинтезі үшін «+50° С, жылы су көздерінде өсетін бактериялар мен балдырлар үшін +80° С-дан 90° С-ға дейін.
Судың әсері. Фотосинтездің суға тәуелділігі — өте күрделі процесс. Фотосинтез үшін су реакцияға тікелей қатысушы ретінде және жанама фактор ретінде де керек. Судың құрамындағы сутегі фотолиз кезінде тотығады да, көмірқышқыл газын тотықсыздандыруға пайдаланылады. Мұндай қажеттіліктер үшін өсімдіктерде су әрқашан да жеткілікті түрде болады. Хлоропластың құрамында қалыпты жағдайда 75%-дай су болады. Судың бұл шамасының сәл кемуі хлоропластардың қоллоидтық-химиялық күйінің күрт өзгеруіне әкеп соқтырады, яғни бүкіл процестің барысына әсер етеді.
Клетканың сумен қамтамасыз етілуіндегі өзгерістер фотосинтезге қатысатын ферменттік жүйенің активтігіне де әсер етеді. Устьицалардың күйіне әсер етуінің нәтижесінде клеткадағы судың мөлшері фотосинтез қарқынына айтарлықтай әсер етеді. Устьица саңылауларының жабылуы олардың тургорына, яғни суға қанығуына байланысты. Өсімдіктердің солуы салдарынан көп жағдайда устьицалар жабылып қалады, осының нәтижесінде көмірқышқыл газы жапырақтың клеткааралық куысына өтпейді. Сонымен қатар, жапырақтардың суға толық қанығуы өсімдіктердің көпшілігінде фотосинтез процесін тежейді, мұнда судың болар-болмас тапшылығы ғана процестің өтуіне қолайлы жағдай туғызады. Су тапшылығы 5%-дан 20%-ға дейін жеткен кезде фотосинтездің максимум қарқыны байқалған, су тапшылығының 40-60%-ға жетуі фотосинтездің толық тоқтауына себепті болады. Суға қаныққан, демек толық тургор жағдайына жеткен күнбағыс жапырақтары фотосинтез процесінің нәтижесінде 16 мг құрғақ зат түзген. Ал осы уақыт ішінде тургоры болар-болмас кеміген жапырақтар 12,5 мг, сола бастаған жапырақтар — 8,5 мг, ал солған жапырақтар небары 1,6 мг құрғақ зат түзген. Жапырақтардың толық солуы фотосинтезді 10 есе кемітеді.
Минералдық қоректену. Минералдық қоректену жағдайларының көп жақты әсері бар. Ғе, Си, Мп, Мо, 2п сияқты микроэлементтер ферменттердің активаторының құрамды бөліктері немесе олардың активаторлары болып табылады. Олардың фотосинтезге әсері ферменттердің активтігіне байланысты. Темір мен магний ерекше қажет, темір ферменттер активаторы ретінде, ал магний-хлорофилл молекуласының құрамды бөлігі ретінде тікелей хлорофиллдің синтезделуіне қатысады. Азот хлорофилл молекуласын құруға қажет.
Азоттық қоректену жетіспеушілігі кезінде фотосинтез қарқыны кемиді. Калийдің де фотосинтез қарқынына әсері осындай, ал фосфор ерекше күшті әсер етеді. Фосфор қышқылы фотофосфорлау реакцияларына қатысады. Оның жәрдемімен химиялық қосылыстар энергиясы қорға жиналады және тасымалданады. Фосфорлық қоректену жағдайын жақсарту фотосинтез қарқынын арттырады. Минералдық қоректену элементтері фотосинтезбен тікелей /хлорофиллдің ситезделуіне арналған материал ретінде/ және жанамалай /олардан өсімдіктің организмі мен хлоропластың өзі құралатын элементтер ретінде/ байланысты болады.