В состав сухого вещества растений входит 95% углерода, кислорода и водорода. Эти элементы усваиваются зелеными частями растений в процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды.
Благодаря фотосинтезу зеленые растения превращают углекислоту и воду в углеводы и другие органические вещества с большим запасом энергии.
Хлорофилловые зерна (хлоропласты), находящиеся в клетках листьев, поглощают мельчайшие частицы (кванты) света и направляют их энергию на образование органического соединения аденозинтфрифосфата (АТФ).
В результате светового разложения воды в хлоропласте образуется водород и кислород. Водород присоединяется к составным частям ферментов (биокатализаторов) и затем используется для образования углеводов, а кислород выделяется в атмосферу. Таким образом, хлоропласты световую энергию превращают в химическую, в энергию АТФ.
АТФ - мощный аккумулятор энергии распадается на аденозиндифосфат (АДФ) и фосфорную кислоту. Выделяющаяся при этом энергия участвует в различных физиологических процессах растений.
Углекислый газ через устьица проникает во внутрь листа, растворяется в клеточном соке и превращается в угольную кислоту. Вследствие сложных химических соединений углекислота превращается в фосфорглицериновый альдегид, из которого образуются всевозможные углеводы, которыми особенно богаты овощные культуры.
Экспериментально установлено, что у тепличных культур, в частности огурцов и помидоров, фотосинтеза, как правило, в 1,5-2 раза меньше, чем у растений открытого грунта. Это объясняется прежде всего тем, что в тепличных условиях освещенность хуже, чем в открытом грунте.
При более высокой естественной освещенности у растений открытого грунта формируются листья с большей работоспособностью, чем у тепличных культур. Грунтовые растения резко отличаются от тепличных по анатомическому строению листьев. Анатомия листьев тепличных растений аналогична листьям древесных пород, выращенных в тени.
Так, листья помидоров открытого грунта состоят из более крупных клеток столбчатой и 8-9 слоев губчатой паренхим. Листья тепличных томатов тоньше и построены из более мелких и рыхло расположенных клеток столбчатой и 4-5 слоев губчатой паренхим.
Богатая хлоропластами столбчатая ткань мякоти листа играет большую роль в процессе ассимиляции углерода; губчатая ткань, кроме ассимиляции и газообмена, участвует в испарении воды с помощью межклеточных пространств и устьиц и отводе выработанных в листве органических веществ в проводящую ткань.
Кроме того, на фотосинтез тепличных культур отрицательно влияет высокая относительная влажность и температура, а также недостаток углекислоты за счет естественного газообмена. Растения открытого грунта двуокись углерода разлагают со скоростью 40 мг СО2/дм2-час, а тепличные - не более 23 мг СО2/дм2-час. Особенно резко снижается фотосинтез у огурцов и помидоров в осенне-зимний период, а также при недостатке в теплицах углекислоты.
Интенсивность фотосинтеза зависит от комплекса внешних условий и особенностей строения и состояния растений.
Внешние условия, особенно температура, влажность воздуха и почвы, интенсивность освещения, существенно влияют прежде всего на синтез и накопление пигментов, в частности хлорофилла, что действует и на процесс фотосинтеза.
При прочих равных условиях интенсивность фотосинтеза зависит от структуры листа, количества хлорофилла в нем и быстроты оттока ранее выработанных продуктов фотосинтеза.
Наибольшую роль для тепличных растений имеет величина солнечной радиации - источника света и тепла.
Лучи солнца по достижении поверхности почвы значительно теряют свою энергию. Снижение солнечной энергии зависит от химического состава стекла, его толщины, угла наклона крыши по отношению к углу падения солнечных лучей, наличия светонепроницаемых элементов конструкции теплицы, притеночного материала и особенно от степени загрязнения стекла, в результате чего может теряться до 50% света.
Ухудшение освещенности растений, особенно в первый период их роста, приводит к значительным потерям урожая.
Освещенность в теплицах часто снижается из-за очень узкого расстояния между шпросами, а также толстого слоя битумной замазки.
В большинстве старых теплиц между шпросами, на которых лежит стекло, устраивают проемы шириной 45-60 см; в теплицах новых конструкций, на кровлю которых используют стекло толщиной 3-4 мм, расстояние между шпросами составляет 75 см.
Для кровли теплиц используют стекло с высокой прозрачностью, гладкое, с малым количеством пузырьков.