A fotoszintézis az a folyamat, amelyet a növények az élelmiszer előállításához használnak fényenergia, szén-dioxid és víz felhasználásával. Ez a folyamat szükséges a növekedéshez, és a növény egész életciklusa alatt folytatódik. A növények fotoszintézisének sebessége e három elem elérhetőségétől függ. A növény számára rendelkezésre álló fény erőssége, a széndioxid koncentrációja a atmoszféra és az üzem számára rendelkezésre álló vízmennyiség mind ösztönözheti vagy lassíthatja a folyamatot fotoszintézis. Ennek a három alapvető elemnek optimális kombinációjának kell lennie ahhoz, hogy a fotoszintézis kémiai reakciója megtörténjen. Megfelelő egyensúly hiányában a fotoszintézis lelassulhat, vagy teljesen leállhat.
Fény
A növény számára elérhető fény erőssége befolyásolja a fotoszintézis folyamatát. A fotoszintézis fényfüggő szakaszára csak akkor kerülhet sor, ha elegendő fény áll rendelkezésre a növény felszívódásához. Ha nincs elég fény, a pigmentek, például a klorofill, nem képesek elegendő fényenergiát elnyerni az adenozin-trifoszfát (más néven ATP) előállításához. Az ATP egy vegyi anyag, amelyet a növény az energia tárolására használ, és a fotoszintézis második fázisában szükséges komponens, amelyet fénytől független fázisnak neveznek. Emiatt, míg a fotoszintézis csak nappali fényben kezdődhet meg, az ATP létrehozása után a folyamat bármikor befejeződhet, amikor a megfelelő mennyiségű víz és szén-dioxid van elérhető.
Szén-dioxid és víz
A fotoszintézishez bizonyos mennyiségű szén-dioxid szükséges a siker érdekében. A légkörben elérhető szén-dioxid mennyisége nagyobb magasságokban csökken, ami lassítja a fotoszintézis folyamatát. Rendkívül magas magasságokban a szén-dioxid hiánya teljesen megakadályozhatja a folyamatot. A szén-dioxid mellett a növénynek vízre van szüksége a cukrot létrehozó kémiai reakcióhoz is. A növény által termelt cukormolekulákhoz hat vízmolekula szükséges. A vízmolekulák hidrogént biztosítanak, a maradék oxigént pedig salakanyagként hagyják. Ha a rendelkezésre álló vízmennyiség nem elegendő a folyamat befejezéséhez, a fotoszintézis addig áll le, amíg több víz nem áll rendelkezésre.
Időkeret
Noha a fotoszintézis sebessége a növényfajok és a környezeti tényezők között eltérő, lehetséges meghatározni egy adott növény fotoszintézisének pontos sebességét. A Colorado Egyetemen végzett kísérlet során tesztelték a lombhullató falevelek által végrehajtott fotoszintézis sebességét. Ebben a kísérletben meghatározták, hogy a vizsgált levelek a fotoszintézis minden percében 44,14 ppm (milliomodrész) szén-dioxid-gázt dolgoztak fel a levelek minden egyes grammjára.