Saturday 6 April 2013

PENGARUH KUALITAS CAHAYA TERHADAP KECEPATAN FOTOSINTESIS


BAB 1. PENDAHULUAN
1.1  Latar Belakang
Semua makhluk hidup tertentu akan mengalami perkembangan dan pertumbuhan, salah satunya adalah pada tumbuhan hijau. Proses pada perkembangan dan pertumbuhan pada tumbuhan dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu faktor eksternal dan faktor internal. Faktor eksternal adalah faktor yang telah mempengaruhi perkembangan dan pertumbuhan dari luar tubuh tumbuhan. Faktor eksternal pada tumbuhan yaitu nutrisi, suhu, cahaya, air, kelembaban, dan oksigen. Faktor internal adalah faktor yang berasal  dari dalam tubuh tumbuhan tersebut. Faktor internalnya yaitu dalam bentuk gen dan hormon.
Tumbuhan adalah makhluk yang tidak bergerak, jadi dia membuat makanan sendiri untuk memenuhi kebutuhannya. Tumbuhan juga men ggantungkan pada faktor lingkungan. Tumbuhan bersifat autrotof, yang artinya dapat membuat makanan sendiri. Organisme fotosintesis disebut fotoautrotof, sedangkan organisme autrotof yang energinya berasal dari zat-zat tertentu dan dan dari oksidasi yang akan menggunakan zat-zat kimia untuk mengubah senyawa anorganik menjadi organik disebut kemoautrotof. Kemoautrotof hidupnya berada di lubang angin hidrotermal di laut yang dalam dan di bebatuan, biasanya dilakukan pada bakteri belerang.
Fotosintesis berasal dari foton yang mana artinya adalah cahaya dan sintesis yang artinya adalah menyusun. Fotosintesis adalah proses tumbuhan untuk menghasilkan karbohidrat dengan bantuan cahaya, karbon dioksida, air, dan zat hara. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida, air, dan zat hara untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan tumbuhan sebagai makanannya. Makanan yang dihasilkan akan menentukan ketersediaan energi untuk pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Energi berguna untuk menjalankan proses fotosintesis. Inilah proses fotosintesis yang menghasilkan glukosa:
6H2O + 6CO2 + chaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Faktor utama dalam fotosintesis adalah karbondioksida, air dan cahaya. Cahaya matahari berperan penting dalam fotosintesis karena cahaya berpengaruh dalam proses fotosintesis. Fotosintesis merupakan kunci proses metabolisme di dalam tumbuhan. Cahaya matahari memiliki beberapa warna spektrum dengan panjang gelombang tertentu. Panjang gelombang yang dapat diterima pada tumbuhan yang memiliki panjang gelombang 360 nm – 720 nm. Setiap tanaman memiliki sifat berbeda dalam merespon penyinaran dalam satu hari. Perbedaan respon tersebut dinamakan dengan fotoperiodisme.
Pigmen klorofil akan menangkap cahaya. Klorofil terdapat pada organel kloroplas. Di dalam kloroplas terdapat setengah juta setiap mililiter perseginya. Kloroplas terdapat pada jaringan mesofil, mesofil terdapat dua jaringan, yaitu jaringan plastida mesofil dan spons mesofil. Klorofil ada dua, yaitu klorofil-a dan klorofil-b.  Tumbuhan yang berfotosintesis pada jaringan mesofil disebut tumbuhan C3, sedangkan pada tumbuhan C4 fotosintesis berlangsung pada jaringan mesofil dan bundle sheat cells. Sebagian besar energi dihasilkan di daun.
Pada fotosintesis terdapat dua reaksi, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Dimana reaksi terang adalah reaksi yang membutuhkan cahaya matahari untuk melakukan fotosintesis, sedangkan pada reaksi gelap cahaya matahari tidak berpengaruh pada proses fotosintesis.
Banyak faktor yang mempengaruhi laju fotosintesis, diantaranya suhu, intensitas cahaya, dan karbondioksida. Faktor terpenting dalam fotosintesis adalah cahaya. Cahaya matahari memiliki beberapa spekturum cahaya dan setiap spektrum dapat mempengaruhi proses fotosintesis. Kekurangan cahaya akan mengganggu gejala etiolasi dan proses foto sintesis pada tumbuhan.

1.2 Tujuan
           Mengetahui pengaruh kualitas cahaya terhadap kecepatan fotosintesis tanaman dengan indicator produksi oksigen tiap satuan waktu.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
Salah satu proses kehidupan tanaman ialah fotosintesis yang merupakan proses biokimia untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi), dimana karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) dibawah pengaruh cahaya diubah ke dalam persenyawaan organik yang berisi karbon dan kaya energy (Pertamawati, 2010). Semua makhluk hidup bergantung pada hasil fotosintesis, karena makhluk hidup selain tumbuhan tidak dapat membuat makanan sendiri. Makhluk hidup yang tidak dapat membuat makanan sendiri disebut dengan heterotof, sedangkan tumbuhan merupakan autrotof. Komponen autrotof berfungsi sebagai produsen (Pertamawati, 2010).Jadi tumbuhan membuat makanan sendiri melalui proses fotosintesis.  
Reaksi fotosintesis dapat terjadi pada semua tumbuhan yang mengandung pigmen klorofill, dan dengan adanya  cahaya  matahari (Rasyid, 2009). Klorofil terdapat pada organel plastida.  Plastida utamanya terdapat pada plastid dan jaringan spons. Klorofil adalah pigmen pemberi warna hijau pada tumbuhan, alga dan bakteri fotosintetik. Pigmen ini berperan dalam proses fotosintesis tumbuhan dengan menyerap dan mengubah energi cahaya menjadi energi kimia (Ai dan Yunia, 2011). Klorofil disebut juga dengan zat hijau daun. Klorofil merupakan komponen kloroplas yang utama dan kandungan klorofil relatif berkorelasi positif dengan laju fotosintesis Li et al., 2006 (Ai, 2012). Proses sintesis karbohidrat dari bahan-bahan anorganik (CO2  dan H2O) pada tumbuhan berpigmen  dengan  bantuan energi cahaya matahari  disebut fotosintesis  dengan persamaan reaksi kimia berikut ini.cahaya matahari 6 CO2  + 6 H2OàC6H12O6  + 6 O2 (Ai, 2012). Hasil fotosintesis tersebut adalah karbohidrat dan glukosa. Di dalam fotosintesis juga merubah energi fisik menjadi kimia dan dapat mengubah senyawa anorganik menjadi senyawa organik.
Fotosintesis dipengaruhi oleh cahaya matahari, tahap pertumbuhan tanaman, pigmen penyerapan cahaya, suhu, ketersediaan CO2dan H2O Anonim, 2012 (dalam Surtinah, 2012). Fotosintesis juga berpengaruh pada pertumbuhan tanaman. Fotosintesis merupakan proses perubahan bahan organik tertentu menjadi bahan organic (makanan). Untuk melakukan ini, tumbuhan membutuhkan energi cahaya (Arisworo, 2006). Dimana cahaya matahari adalah sumber energyi. Cahaya matahari merupakan sumber energi dalam proses fotosintesis, sehingga dapat berpengaruh terhadap pertumbuhan vegetative dan generative (Cahyono, 2002). Faktor cahaya matahari sangat berpengaruh terhadap pembentukan organ vegetativ tanaman, seperti batang, dan daun, serta organ generative seperti bunga dan umbi. Menurut Sri Setya Harjadi 1979 (dalam Samadi, 2007), laju fotosintesis (asimilasi) berbanding lurus dengan intensitas cahaya matahari sampai dengan kira-kira 1.200 food candle. Maka semakin besar intensitas cahaya matahari yang dapat diteima tanaman, semakin cepat pula proses pembentukan umbi dan waktu pembungaan. Tetapi tidak semua panjang gelombang diserap oleh tumbuhan, hanya panjang gelombang tertentu tanaman menyerap cahaya matahari.
Pengaruh intensitas cahaya terhadap pertumbuhan generatif berhubungan dengan tingkat fotosintesis yaitu sumber energi bagi proses pembungaan yang juga melalui mekanisme hormon tanaman (Astuti dan Sri, 2010). Kekurangan cahaya matahari akan menyebabkan proses fotosintesis terganggu, sehingga proses pembentukan organ vegetative dan generative pun terganggu. Akibatnya, tanaman menunjukkan gejala etiolasi, yaitu tanaman tumbuh memanjang, kurus, lemah, dan pucat.  (Cahyono, 2002). Fotosintesis dipengaruhi oleh pengaruh intensitas cahaya, konsentrasi karbondioksida, suhu, kadar air, kadar hasil fotosintesis. Jika intensitas cahaya terlalu tinggi, akan dapat merusak klorofil (Wijaya, 2008). Tidak semua cahaya matahari diserap oleh tumbuhan, pada panjang gelombang tertentu cahaya matahari diserap oleh pigemen yag berada di daun. Pigmen klorofil menyerap lebih banyak  cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer) ( Pertamawati, 2010).
BAB 3. METODOLOGI
3.1 Waktu dan Tempat
Kegiatan praktikum Agrobiologi pada acara 1, yaitu tentang pengaruh kualitas cahaya terhadap kecepatan fotosintesis dilaksanakan pada hari Sabtu,9 Maret 2012, di laboratorium fisiologi tumbuhan, Jurusan Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Jember. 

3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Bahan
1.        Tanaman Hydrilla sp.
2.        Aquades
3.2.2 Alat
1.        Beaker glass 1000 ml
2.        Stopwatch
3.        Hand counter
4.        Pemberat (batu)
5.        Lampu dengan 5 warna berbeda, yaitu merah, kuning, hijau, dan biru serta polikromatik
6.        Pinset
7.        Gunting
8.        Mika 5 warna (menyesuaikan warna lampu)
9.        Benang

3.3 Cara kerja
1.                Menyiapkan lampu dan beaker glass 1000 ml. Isi beaker glass dengan aquades ± ¾ bagian.
2.                Menyiapkan dan memotong bahan Hydrilla sp (pada bagian primer), saat memotong usahakan didalam air.
3.   Memasukkan Hydrilla sp yang sudah dipotong ke dalam dasar beaker glass yang telah berisi aquadest.
4.   Menghidupkan lampu dengan warna-warna yang berbeda kemudian mendiamkan selama 5 menit. Mengamati perubahan yang telah terjadi interval 5 menit.
5.   Menghitung jumlah oksigen yang muncul di permukaan air menggunakan hand counter.
6.   Membandingkan dan menganalisa pengaruh dari warna cahaya terhadap volume oksigen yang dihasilkan.

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengamatan
Warna
Waktu
Jumlah
Polikromatik
5’ (I)
5’ (II)
141
204
Merah
5’ (I)
5’ (II)
40
49
Kuning
5’ (I)
5’ (II)
273
15
Biru
5’ (I)
5’ (II)
0
0
Hijau
5’ (I)
5’ (II)
0
0

4.2 Pembahasan
           Fotosintesis adalah perubahan senyawa anorganik menjadi senyawa organik, terjadi peribahan sifat sifat fisik menjadi kimia. Proses fotosintesis dibantu oleh cahaya matahari, dimana matahari adalah sumber energi. Hasil fotosintesis adalah karbohidrat dan oksigen. Fotosintesis dilakukan pada tumbuhan yang memiliki klorofil (zat hijau daun) yang berada di kloroplas. Sel yang berada di bagian daun yang mengandung klorofil adalah plastida dan jaringan spons, dan bunder sheat bagi tanaman C4.
           Cahaya matahari akan di tangkap oleh klorofil, tepatnya fotosintesis terjadi pada stroma. Reaksi fotosintesis dibagi menjadi dua, yaitu reaksi terang dan gelap. Reaksi terang membutuhkan cahaya. Dalam reaksi terang H2O dan NADP akan diubah menjadi NADPH dan O2. Cahaya akan diserap oleh klorofil, dimana tumbuhan memiliki dua pigmen yang aktif dalam fotosistem, yaitu fotosistem II dan fotosistem I. Fotosistem dua menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm dan fotosistemI menyerap cahaya dengan gelombang 680 nm. Cahaya mengionisasi molekul pada fotosistem II, sehingga electron yang berada pada fotosistem II akan terlepas. Elektron yang hilang dalam fotosistem II akan diganti dengan fotolisis air. Elektron yang lepas dari fotosistem II akan di salurkan ke komplek sitokrom, fotosistem I, Ferrodoxin NADP Reducaste (FNR) kemudian ke ATP sintase. Cahaya pada reaksi gelap tidak berpengaruh padafotosintesis. reaksi gelap NADPH2 dan CO2 akan dirubah menjadi NADP, CH2O O2 dan H2O. pada reaksi gelap berpacu pada siklus calvin.
           Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis yaitu cahaya, CO2, air, suhu, pigmen klorofil. Intensitas cahaya yang cukup akan proses fotosintesis pada tumbuhan akan berjalan secara efisien. Konsentrasi CO2 juga mempengaruhi laju fotosintesis karena semakin tinggi CO2 semakin tinggi pula lajureaksinya, tetapi jika terlalu banyak CO2, maka CO2 yang berada dalam tumbuhan akan dibiarkan saja karena pasokan CO2 sudah cukup untuk tumbuhan itu sendiri. Fungsi air pada fotosintesis yaitu tempat untuk membukanya stomata, karena jika kekurangan air maka stomata akan tertutup dan akan menghalangi masuknya CO2. Faktor suhu pada fotosintesis berpengaruh pada enzim, jika semakin tinggi suhunya maka enzimnya akan rusak dan tumbuhan akan mati secara bertahap. Pigmen klorofil ini akan berguna untuk berlangsungnya fotosintesis.
           Di dalam praktikum ini mengggunakan Hydrilla sebagai bahan pengamatan, karena hydrilla hidup di air, dan hydrilla merupakan tumbuhan monokotil. Batang hydrilla ramping dan lunak, sehingga memudahkan untuk di potongnya tanaman tersebut di dalam media. Hydrilla sendiri juga tumbuhan hijau, jadi hydrilla memiliki klorofil yang berguna untuk fotosintesis.
           Di dalam pengamatan pada 5 menit pertama pada warna polikrom terdapat 141 gelembung, merah 40 gelembung, kuning 373 gelembung, biru 0 gelembung, dan hijau terdapat 0 gelembung, dimana gelembung tersebut adalah oksigen yang merupakan hasil fotosintesis.  Pada lima menit kedua pada warna polikrom terdapat 204 gelembung, merah 49 gelembung, kuning 15 gelembung, biru 0 gelembung, dan hijau terdapat 0 gelembung. Perbedaan gelembung pada 5 menit pertama dan 5 menit kedua dipengaruhi oleh adanya intensitas cahaya matahari yang menyinari tanaman tersebut.
Intensitas cahaya yang optimum sangat baik untuk fotosintesis, sebaliknya jika intensitas yang terlalu besar ataupun terlalu rendah maka dapat menghambat berlangsungnya proses fotosintesis. Hasil pengamatan ini warna kuning lebih banyak gelembungnya dari pada warna merah, seharusnya warna merah leabih banyak gelembungnya karena panjang gelombang pada warna merah lebih besar yaitu sekitar 650-700 nm. Mungkin karena faktor dari Hydrilla sendiri yang  lebih tua( sistem organnya ada yang rusak), sudah dalam bentuk potongan- potongan, kalau tidak begitu berarti sistem perlakuan kelompok kami terhadap Hydrilla kurang baik.
Pada warna biru terdapat 0 gelembung, karena warna biru warnanya redup. Sedangkan pada warna merah, kuning, dan polikromatik warnanya terang, semakin terang atau semakin besar panjang gelombang semakin banyak gelembungnya. Pada warna hijau terdapat 0 gelembung, karena pada tumbuhan warna hijau tidak diserap, melainkan memantulkan warna hijau. Menurut saya, sifat perlakuan yang sangat baik menurut teori adalah fotosintesis yang menggunakan warna merah, karena akan ada banyak gelembung yang keluar, tetapi jika dilihat dari hasil pengamatan, fotosintesis baik pada warna polikromatik, karena setiap 5 menit gelembungnya meningkat.
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
           Fotosintesis adalah proses pembentukan karbohidrat dan oksigen dengan bantuan cahaya matahari. Hanya panjang gelombang tertentu cahaya matahari diserap oleh pigmen yang berada di daun. Semakin tinggi panjang gelombang, semakin banyak pula gelembungnya. Gelembung tersebut ialah oksigen yang merupakan hasil fotosintesis.

5.2 Saran
                  Di dalam praktikum ini harus memperhatikan gelembung-gelembung oksigen hasil fotosintesis yang keluar pada 5 menit pertama dan 5 menit kedua, agar kita tau pengaruh kualitas cahaya terhadap kecepatan berfotosintesisnya tanaman.

DAFTAR PUSTAKA

Ai, N.S. 2012. Evolusi Fotosintesis pada Tumbuhan. Jurnal Ilmiah Sains, 12(1): 28-34

Ai, N.S dan Yunia, B.2011. Konsesntrasi Klorofil Daun sebagai Indikator Kekurangan Air pada Tanaman. Jurnal Ilmiah sains, 11(2): 166-173.

Arisworo, D, dkk. 2006. Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta: Grafindo

Astuti, T dan Sri, D. 2010. Produksi Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa L.) yang Diperlakukan dengan Naungan Volume Penyiraman Air yang Berbeda. Jurnal Penelitian Sains & Teknologi, 11(1): 19-28

Cahyono, B. 2002. Wortel Teknik BUdodaya dan Analisis Usaha Tani. Yogyakarta: Kanisius.

Pertamawati. 2010. Fotoautrotof secara In Vitro. Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia, 12(1): 31-37

Rasyid, A. 2009. Distribusi Klorofil-a pada Musim Peralihan Barat-Timur di Perairan         Spermonde  Propinsi Sulawesi Selatan. Jurnal Sains & Teknologi, 9(2): 125-132

Samadi, B. 2007. Kentang dan Analisis Usaha Tani. Yogyakarta: Kanisius

Surtinah. 2012. Korelasi Antara Waktu Panen dan Kadar Gula Biji Jagung Manis (Zea mays saccharata  Sturt). Jurnal Ilmiah Pertanian, 9(1): 1-6

Wijaya, A, dkk. 2008. Ipa Terpadu VIIIA. Jakarta: Grafindo

No comments:

Post a Comment