Postingan
Sumber cahaya matahari merupakan suatu faktor terpenting dalam kehidupan makhluk hidup, khususnya dalam ekosistem perairan karena hampir semua energi yang menggerakkan dan mengontrol metabolisme di perairan berasal dari energi matahari yang dikonversi secara biokimia melalui proses fotosintesis. Laju fotosintesis akan tinggi bila intensitas cahaya tinggi dan menurun bila intensitas cahaya berkurang. Oleh karena itu cahaya berperan sebagai faktor pembatas utama dalam fotosintesis atau produktifitas primer (Sudjadi, 2005).
Tanaman dalam proses fotosintesis tidak dapat memanfaatkan semua pancaran radiasi matahari yang sampai pada permukaan bumi, tetapi hanya radiasi yang terletak pada batas panjang gelombang 400-700 nm. Bagian radiasi inilah yang disebut radiasi nampak (visible radiation) atau cahaya yang juga dikenal dengan istilah Radiasi Aktif Fotosintesis (PAR = photosynthetically active radiation). Penerapan istilah radiasi nampak didasarkan atas kemampuan mata manusia normal yang dapat mendeteksi radiasi pada batas gelombang tersebut dan paling jelas pada spektrum hijau (l = 520 nm). Jadi tanaman hijau menyerupai mata manusia secara umum, tetapi cahaya yang paling efektif dimanfaatkan oleh tanaman hijau adalah biru dan merah yang berbeda dengan mata manusia.
Fotosintesis merupakan suatu proses biologi yang kompleks, proses ini menggunakan energi dan cahaya matahari yang dapat dimanfaatkan oleh klorofil yang terdapat dalam kloroplas. Seperti halnya mitokondria, kloroplas mempunyai membran luar dan membran dalam. Membran dalam mengelilingi suatu stroma yang mengandung enzim-enzim yang larut dalam struktur membran yang disebut tilakoid. Proses fotosintesis dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain air (H2O), konsentrasi CO2, suhu, umur daun, translokasi karbohidrat, dan cahaya. Tetapi yang menjadi faktor utama fotosintesis agar dapat berlangsung adalah cahaya, air, dan karbondioksida (Kimball, 1992).
Reaksi fotosintesis secara singkat sebagai berikut:
6CO2 + 12H2O + energy cahaya –> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Oksigen yang dikeluarkan dari tumbuhan berasal dari air dan bukan CO2. Kloroplas menguraikan air menjadi hidrogen dan oksigen. Fotosintesis terdiri dari dua proses. Tahap tersebut adalah reaksi terang dan siklus Calvin (Campbell, 2002).
Reaksi terang merupakan tahap fotosintesis yang mengubah energi matahari menjadi energi kimia. Kloroplas menyerap cahaya dan cahaya menggerakkan transfer elektron dan hidrogen ke penerima yaitu NADP+ (nikotinamida adenine dinukleotida fosfat). Pada proses ini, air terurai. Reaksi terang pada fotosintesis ini melepaskan O2. Pada reaksi terang, tenaga matahari mereduksi NADP+ menjadi NADPH dengan menambahkan sepasang elektron bersama dengan nukleus hidrogen. Pada reaksi terang juga terjadi fosforilasi yang mengubah ADP menjadi ATP. Jadi energy cahaya diubah menjadi energi kimia dengan pembentukan NADPH: sumber dari elektron berenergi, dan ATP; energy sel yang serba guna. Tahap kedua fotosintesis adalah siklus Calvin yang berawal dari pemasukan CO2 ke dalam molekul organik yang telah disiapkan di dalam kloroplas. Proses ini disebut fiksasi karbon. Siklus Calvin mereduksi karbon terfiksasi menjadi karbohidrat melalui penambahan elektron. Energi untuk mereduksi berasal dari NADPH. Siklus Calvin mengubah CO2 menjadi karbohidrat dengan menggunakan ATP hasil dari reaksi terang. Siklus Calvin disebut juga reaksi gelap atau reaksi tak bergantung cahaya karena tidak memerlukan cahaya secara langsung (Campbell, 2002).
Pada fotosintesis, cahaya tampak diserap oleh pigmen. Pigmen yang berbeda menyerap panjang gelombang yang berbeda. Klorofil a bukanlah satu-satunya pigmen yang penting dalam kloroplas. Tetapi hanya klorofil a yang dapat berperan secara langsung dalam reaksi terang. Pigmen lain dalam membrane tilakoid dapat menyerap cahaya dan mentransfer energinya ke klorofil a. Salah satunya adalah klorofil b. Jika foton cahaya matahari diserap oleh klorofil b, energi kemudian disalurkan ke klorofil a yang beraksi seolah-olah klorofil inilah yang menyerap energi tersebut. Dalam membran tilakoid, klorofil tersusun bersama protein dan molekul organik lainnya menjadi fotosistem. Fotosistem memiliki kompleks antena yang terdiri dari klorofil a, klorofil b dan karotenoid. Jumlah dan keragaman pigmen membuat fotosistem dapat menyerap spectrum yang lebih luas. Saat molekul antena menyerap foton, energi disalurkan ke klorofl a yang terletak pada pusat reaksi. Molekul yang bersama-sama menggunakan pusat reaksi dengan klorofil a adalah akseptor elektron primer. Pada membran tilakoid terdapat fotosistem I dan fotosistem II. Fotosistem I memiliki pusat klorofil P700 karena pigmen ini paling baik menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang 700 nm. Pusat reaksi fotosistem II memiliki klorofil yang disebut P680 karena paling baik menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm. Adanya protein yang berbeda menjadi penyebab adanya perbedaan sifat penyerapan cahaya (Campbell, 2002).
Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam tiga kelompok besar, yaitu C3, C4, dan CAM (crassulacean acid metabolism). Tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di daerah panas dan kering dibandingkan dengan tumbuhan C3. Namun tanaman C3 lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi. Sebagian besar tanaman pertanian, seperti gandum, kentang, kedelai, kacang-kacangan, dan kapas merupakan tanaman dari kelompok C3. Tanaman C3 dan C4 dibedakan oleh cara mereka mengikat CO2 dari atmosfir dan produk awal yang dihasilkan dari proses asimilasi. Tanaman C3, dalam fotosintesis C3 berbeda dengan C4, pada C3 karbon dioxida masuk ke siklus calvin secara langsung. Struktur kloroplas pada tanaman C3 homogen. Tanaman C3 mempunyai suatu peran penting dalam metabolisme, tanaman C3 mempunyai kemampuan fotorespirasi yang rendah karena mereka tidak memerlukan energi untuk fiksasi sebelumnya. Tanaman C3 dapat kehilangan 20 % carbon dalam siklus calvin karena radiasi, tanaman ini termasuk salah satu group phylogenik. Konsep dasar reaksi gelap fotosintesis siklus Calvin (C3) adalah CO2 diikat oleh RUDP untuk selanjutnya dirubah menjadi senyawa organik C6 yang tidak stabil yang pada akhirnya dirubah menjadi glukosa dengan menggunakan 18ATP dan 12 NADPH.Siklus ini terjadi dalam kloroplas pada bagian stroma.Untuk menghasilkan satu molekul glukosa diperlukan 6 siklus C3 (Moore, 1998).
Naungan
· Merupakan salah satu alternatif untuk mengatasi intensitas cahaya yang terlalu tinggi
· Pemberian naungan dilakukan pada budidaya tanaman yang umumnya termasuk kelompok C3 maupun dalam fase pembibitan
· Pada fase bibit, semua jenis tanaman tidak tahan IC penuh, butuh 30-40%, diatasi dengan naungan
· Pada tanaman kelompok C3, naungan tidak hanya diperlukan pada fase bibit saja, tetapi sepanjang siklus hidup tanaman
· Meskipun dengan semakin dewasa umur tanaman, intensitas naungan semakin dikurangi
· Naungan selain diperlukan untuk mengurangi intensitas cahaya yang sampai ke tanaman pokok, juga dimanfaatkan sebagai salah satu metode pengendalian gulma
· Di bawah penaung, bersih dari gulma terutama rumputan
· Semakin jauh dari penaung, gulma mulai tumbuh semakin cepat
· Titik kompensasi gulma rumputan dapat ditentukan sama dengan IC pada batas
mulai ada pertumbuhan gulma
· Tumbuhan tumbuh ditempat dg IC lebih tinggi dari titik kompensasi (sebelum tercapai titik jenuh), hasil fotosintesis cukup untuk respirasi dan sisanya untuk
pertumbuhan
(Moore, 1998).
Dampak pemberian naungan terhadap iklim mikro
· Mengurangi IC di sekitar sebesar 30-40%
· Mengurangi aliran udara disekitar tajuk
· Kelembaban udara disekitar tajuk lebih stabil (60-70%)
· Mengurangi laju evapotranspirasi
· Terjadi keseimbangan antara ketersediaan air dengan tingkat transpirasi tanaman
(Moore, 1998).
Tanaman C4 fotosintesis terjadi di dalam sel mesofil dan sel seludang pembuluh. Tebu (Saccharum officinarum), jagung (Zea mays), dan tumbuhan tertentu lain tidak mengikat karbon dioksida secara langsung. Pada tumbuhan ini senyawa pertama yang terbentuk setelah jangka waktu pelaksanaan fotosintesis yang sangat pendek, bukanlah senyawa 3-C asam fosfogliserat (PGA), melainkan senyawa 4-C asam oksaloasetat (OAA). Metode alternatif fiksasi karbon dioksida untuk fotosintesis ini disebut jalur Hatch-Slack. Tumbuhan yang menggunakan jalur ini disebut tumbuhan C4 atau tumbuhan 4 karbon (Campbell, 2002).
CAM memiliki perbedaan pada gerakan stomata yang lazim, stomata tumbuhan CAM membuka pada malam hari, tetapi menutup pada siang hari. Pada malam hari jika kondisi udara kurang menguntungkan untuk transpirasi, stomata tumbuhan CAM membuka, karbon dioksida berdifusi ke dalam daun dan diikat oleh sistem PEP karboksilase untuk membentuk OAA dan malat. Malat lalu dipindahkan dari sitoplasma ke vakuola tengah sel-sel mesofil dan di sana asam ini terkumpul dalam jumlah besar. Sepanjang siang hari stomata menutup, karena itu berkuranglah kehilangan airnya, dan malat serta asam organik lain yang terkumpul didekarboksilasi agar ada persediaan karbon dioksida yang langsung akan diikat oleh sel melalui daur Calvin (Campbell, 2002).
Berkaitan dengan terbuka dan tertutupnya stomata yang berpengaruh pada intensitas cahaya. Tanaman tembakau (Nicotianae tabacum L) merupakan salah satu contoh tanaman yang menjadikan intensitas cahaya sebagai salah satu faktor utama dalam penanaman dan pemanenan. Sebagaimana diketahui tanaman tembakau merupakan salah satu komoditi yang strategis dari jenis tanaman semusim perkebunan. Peran tembakau bagi masyarakat cukup besar, hal ini karena aktivitas produksi dan pemasarannya melibatkan sejumlah penduduk untuk mendapatkan pekerjaandan penghasilan.
Berbagai jenis tembakau dengan berbagai kegunaannya diusahakan di Indonesia, baik oleh rakyat maupun oleh perusahaan, secara garis besar berdasarkan iklim tembakau yang diproduksi di Indonesia dapat dibagi antara lain: a) Tembakau musim kemarau/Voor-Oogst (VO), yaitu bahan untuk membuat rokok putih dan rokok kretek; b) Tembakau musim penghujan/Na-Oogst (NO), yaitu jenis tembakau yang dipakai untuk bahan dasar membuat cerutu maupun cigarillo, disamping itu juga ada jenis tembakau hisap dan kunyah.
Persyaratan Tumbuh ( Tanah dan Iklim)
a. Tanaman tembakau memiliki sistem perakaran yang relatif dangkal, namun sangat peka terhadap drainase yang kurang baik, sehingga persediaan air yang cukup didalam tanah sangat diperlukan. Tanaman tembakau dapat tumbuh baik pada pH 5,5 – 6,5 pada umumnya tanah yang mudah meluluskan air lebih sesuai untuk pertanaman tembakau, namun tanah tersebut harus mempunyai kapasitas menahan air yang cukup.
b. Iklim, keberhasilan usaha pertanaman tembakau sangat dipengaruhi oleh keadaan iklim selama masa pertumbuhannya. Faktor-faktor iklim yang dipengaruh antara lain: curah hujan, kelembaban, penyinaran dan suhu. Diantara faktor-faktor tersebut curah hujan merupakan faktor yang paling besar pengaruhnya. Suhu optimum bagi pertumbuhan tembakau berkisar antara 18 – 27 0 C. Pada umumnya tembakau musim kemarau (VO) daunnya lebih tebal dari tembakau musim penghujan (NO).
Adanya adaptasi tumbuhan berkaitan dengan cahaya dapat diamati melalui kehidupan ekosistem suatu hutan hujan tropis. Hutan hujan tropis adalah hutan yang memiliki keanekaragaman tumbuhan yang sangat tinggi, atau hutan dengan pohon-pohon yang tinggi, iklim yang lembab, dan curah hujan yang tinggi. Seperti diketahui, di dalam hutan tropik pohon-pohon membentuk beberapa stratum yang tersusun satu di atas yang lain dari beberapa tajuk pohonan. Namun di dalam hutan sedang tidak pernah ditemui lebih dari dua stratum pohon, bahkan kadangkala hanya terdapat 1 stratum. Sementara itu di dalam hutan hujan akan didapati 3 stratum bahkan lebih, yang dicirikan dengan adanya susunan dari pohon-pohon yang diatur dalam tiga tingkatan yang agak jelas. Tingkat pertama (dominan) membentuk satu kanopi sempurna. Kanopi merupakan kumpulan tajuk (kesatuan tajuk) atas hutan yang rata-rata mempunyai ketinggian 20-35 meter dan tumbuhnya rapat sehingga tajuknya saling bertautan membentuk kesinambungan dan menjadi atap hutan. Hal ini menyebabkan kondisi sekitar menjadi sejuk atau teduh tanpa sinar matahari. Tumbuh-tumbuhan yang terdapat di kanopi umumnya berdaun tetapi variasinya kurang. Permukaan daun rata dan mengkilap di kedua sisinya. Di bawahnya terdapat suatu tingkatan lain dari pohon-pohon besar yang juga membentuk kanopi yang sempurna. Lebih rendah lagi terdapat suatu tingkatan dari pohon-pohon kecil yang terpencar.
Adanya strata mengakibatkan adanya persaingan/kompetisi cahaya antar tanaman yang sejenis maupun yang berlainan jenis. Sejak kompetisi menggunakan 2 organisme yang menggunakan sumber yang sama, maka akan terjadi kompetisi antar organisme, sejumlah besar organisme, kedudukannya di suatu habitat dalam waktu yang bersamaan. Pohon-pohon besar yang membentuk kanopi mengakibatkan cahaya sulit menembus ke lapisan di bawahnya. Hal ini mengakibatkan adanya adaptasi pada tanaman untuk mendapatkan sinar guna melangsungkan hidupnya. Bentuk adaptasi yang ditemukan antara lain Tumbuhan Mandiri, Epifit, Pemanjat, Parasit, Pencekik, dan Saprofit.
Campbell, N.A., Reece, J.B., Mitchell, L.G. 2002. Biologi. Alih bahasa lestari, R. et al. safitri, A., Simarmata, L., Hardani, H.W. (eds). Erlangga, Jakarta
Kimball, John. W. 1992. Biologi Umum. Erlangga, Jakarta
Moore, R., Clark, W.D., Vodopich, D.S. 1998. Botany. McGraw-Hill Companies. USA
Sudjadi, Emak Pancar Sakti. 2005. Pengaturan Cahaya Lampu Sebagai Fotosintesis Phytoplankton Buatan Dengan Mengunakan Mikrokontroler At89s52. Universitas Diponegoro. Semarang
Whitmore, T.C. 1975. Tropical Rain Forests of the Far East (Chapter Two Forest Structure) 1st Edition. Oxford University Press. Oxford
lian-007