FOTOSINTESIS

PENDAHULUAN

Latar Belakang


Banyak proses yang berlangsung dalam daun, tetapi yang menjadi pembeda dan yang terpenting ialah proses pembuatan bahan makanan. Tumbuhan hijau memiliki kemampuan membuat makanan dari bahan-bahan baku dari tanah dan udara, dan pada aktifitas inilah bergantung kehidupan tumbuhan dan kehidupan seluruh binatang dan manusia. Seluruh benda hidup memerlukan energi tidak saja untuk pertumbuhan dan reproduksi, tetapi juga untuk mempertahankan kehidupan itu sendiri. Energi ini berasal dari energi kimiawi dalam makanan yang dikonsumsi, sedangkan makanan itu asalnya dari proses fotosintesis (Tjitrosomo, 1990).

Sebelum awal abad ke 18, para ilmuwan percaya bahwa tumbuhan memperoleh semua bahan penyusunnya dari tanah. Pada tahut 1727, Stephen Hales mengemukakan bahwa sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya terlibat dalam proses ini. Pada saat itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan. Pada tahun 1771, Joseph Priestley seorang pastor dan ahli kimia berkebangsaan Inggris menyinggung O2 (walaupun zat yang disebutnya sebagai udara yang tidak mudah terbakar ini belum dikenal sebagai molekul) ketika ia menememukan bahwa tumbuhan hijau dapat memperbaharui udara yang kotor akibat pernapasan hewan. Kemudian, seorang dokter berkebangsaan Belanda Jan Ingenhous, memperlihatkan bahwa cahaya diperlukan untuk memurnikan cahaya tersebut (Salisbury dan Ross, 1995).
Pada akhir abad ke 19 ilmu pengetahuan dari fotosintesis lebih menyempit, tapi beberapa pengertian mengalir deras pada abad ke 20. Sampai pada saat itu tiba kita tahu bahwa tumbuhan mengabsorbsi CO2 dan mengalirkannya ke senyawa organik. Cahaya merupakan energinya. Oksigen telah diproduksi sebagai hasil dari proses dan tanaman pada gelap mengabsorbsi O2 dan menukarkan CO2 seperti hewan (Ting, 1982).

Daun berfungsi sebagai organ utama fotosintes pada tumbuhan tingkat tinggi. Evolusi daun telah mengembangkan suatu struktur yang akan menahan kekerasan lingkungan namun juga efektif dalam penyerapan cahaya dan cepat dalam pengambilan CO2 untuk fotosintesis. Kebanyakan daun tanaman budidaya mempunyai :
1. Permukaan luar yang luas dan datar,
2. lapisan pelindung permukaan atas dan bawah,
3. banyak stomata per satuan luas,
4. permukaan daun yang luas dan rongga udara yang saling berhubungan,
5. sejumlah besar kloroplast dalam setiap sel, dan
6. hubungan yang erat antara ikatan pembuluh dan sel-sel fotosintesis.
Sehelai daun yang ideal untuk pertukaran gas dan penangkapan cahaya adalah setebal satu sel, tetapi kekerasan lingkungan alami menuntut beberapa lapisan sel dan pelindung permukaan agar tetap lestari (Gardner dkk, 1991).








Tujuan Percobaan

Adapun tujuan percobaan dari fotosintesis ini adalah untuk mengetahui pengaruh intensitas cahaya matahari terhadap kecepatan fotosintesa tanaman Hydrilla verticulata.
Kegunaan percobaan

- Sebagai salah satu syarat untuk dapat mengikuti prakrikum di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.
- Sebagai bahan informasi untuk pihak yang membutuhkan.















TINJAUAN PUSTAKA

Materi-materi kasar digunakan oleh tanaman dalam membangun makanan organik, seperti karbohidrat, glukosa, fruktosa dalam bentuk air dan karbon dioksida. Pertambahan dari keuntungan fotosintesis dan pertukaran CO2 seimbang selama musim dingin telah diberitahukan (Pradhan, 2001).

Fotosintesis adalah evolusi O2 yang digerakkan cahaya dari air dan penyimpanan tenaga reduksi yang dihasilkan dalam berbagai komponen karbon yang membentuk jasad hidup. Klorofil a dan pigmen-pigmen pelengkap, yang menyerap kira-kira separuh dari radiasi matahari ( panjang gelombang < 700 nm ), membuat peta dua buah perubahan energi primer didalam dua fotosistem yang berlainan (Wilkins, 1969).

Fotosintesis adalah fenomoena biologi yang paling terpenting di dunia. Fotosintesis menggunakan materi-materi organik di bumi setelah diproduksi. Materi-materi organik ini berasal dari penyedia makanan dan hewan-hewan lain untuk sebagai sumber energi, tersedia dalam bentuk materi-materi kasar untuk mensintesis dan memproduksi sintesis serat, plastik, poliester, dan materi lain yang digunakan (Ting, 1982).

Lazimnya peristiwa fotosintesis dinyatakan dalam persamaan reaksi kimia sebagai berikut :
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
peristiwa ini hanya berlangsung jika ada klorofil dan ada cukup cahaya (Dwidjoseputro, 1994).
Pada tumbuhan tinggi, klorofil terdiri dari dua jenis pigmen : klorofil a (C55H72O5N4Mg) yang berwarna hijau-biru, dan klorofil b (C55H70O6N4Mg) yang berwarna hijau-kuning. Unsur-unsur magnesium merupakan 2,7% dari klorofil. Proporsi dari kedua pigmen ini agak berbeda pada berbagai tumbuhan, rata-rata pada tumbuhan bunga nisbah kandungan kedua pigmen ini sekitar tiga bagian klorofil a dan satu bagian klorofil b. Dengan perkecualian beberapa jenis bakteri berpigmen, klorofil a selalu ada dalam tumbuhan hijau, klorofil b terdapat bersama-sama dengan klorofil a pada ganggang hijau dan semua tumbuhan tinggi (Tjitrosomo, 1990).

Pengaruh utama dari perubahan dalam kerapatan pengaliran terjadi pada proses yang menggunakan cahaya sebagai suatu sumber energi fotosintesis dan bukannya pada penggunaan cahaya sebagai suatu indikator lingkungan. Untuk kebanyakan tanaman, fotosintesis menjadi jenuh cahaya pada kerapatan pengaliran yang jauh dibawah maksimum yang biasa dialaminya, sebagian besar karena masalah penyediaan CO2, tetapi di daerah beriklim sedang (temperate) dan daerah kutub, kebalikannya sering terjadi dimana fotosintesis dibatasi oleh intensitas cahaya yang rendah (Andani dan Purbayanti, 1991).
Fotosintesis harus dipisahkan menjadi bagian-bagian penyusunnya untuk menetapkan responnya terhadap temperatur. Reaksi terang atau fosforilasi, tidak tergantung pada temperatur dalam rentang suhu kondisi tubuh tanaman. Fiksasi CO2 merupakan reaksi yang dikendalikan oleh enzim, dan meningkat dengan laju penambahan makin tinggi sejalan dengan meningkatnya temperatur hingga mencapai temperatur yang menyebabkan denaturasi enzim-enzimnya
(Gardner dkk, 1991).
Fotosintesis adalah jalan kecil metabolisme dimana NADPH dan ATP diproduksi oleh reaksi terang dan dipakai untuk merombak anorganik CO2 menjadi organik karbon. Reaksi ini menunjukkan reaksi gelap fotosintesis, tetapi penunjukan ini sangat menyesatkan, sejak implikasi ini bisa mereka proses tanda adanya cahaya (Hopkins, 1995).

Tanaman berhijau daun menangkap energi matahari dan mengubahnya menjadi energi kimia melalui proses yang dikenal sebagai fotosintesis. Fotosintesis tergantung pada :
a. Faktor luar : hara, mineral, air, CO2, suhu, dan energi
b. Faktor dalam : pigmen, enzim, tingkat organisasi
(Dartius, 1991).

Secara alami siklus gelap terang berlangsung selama 24 jam, berarti jika lama periode terang 14 jam, maka lama periode gelap otomatis adalah 10 jam; sebaliknya jika periode terang hanya 10 jam, maka lama periode gelap menjadi 14 jam. Dengan kata lain, jika periode terang semakin panjang, maka periode gelap akan menjadi semakin singkat, atau sebaliknya (Lakitan, 1996).

Daun dari kebanyakan spesies menyerap lebih dari 90% cahaya ungu dan biru, demikian pula untuk cahaya jingga dan merah. Hampir seluruh penyerapan ini dilakukan oleh pigmen-pigmen kloroplast. Pada membran tilakoid, setiap foton dapat mengeksitasi satu elektron dari pigmen karatenoid atau klorofil. Klorofil berwarna hijau merupakan bukti bahwa pigmen ini tidak efektif untuk menyerap cahaya hijau (Lakitan, 1993).


BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu Percobaan

Percobaan dilakukan di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan dengan ketinggian 25 m dpl. Percobaan dilakukan pada hari rabu tanggal 29 Oktober 2008 pada pukul 15.00 WIB sampai selesai.

Bahan dan Alat

Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah Hydrilla verticulata sebagai objek percobaan, air kolam sebagai media percobaan dan kertas minyak (merah, kuning, hijau) sebagai indikator panjang gelombang cahaya merah, kuning, dan hijau.

Adapub alat-alat yang diperlukan dalam percobaan ini adalah gelas beaker yang berfungsi sebagai tempat/ wadah percobaan, funel sebagai alat penahan corong, tabung reksi sebagai penutup corong, timbangan untuk menimbang Hydrilla, ember sebagai tempat air kolam, stopwatch sebagai penghitung waktu, buku data sebagai tempat menulis data, kalkulator sebagai alat penghitung, dan penggaris untuk menggarisi buku data.

Prosedur Percobaan

- Ditimbang Hydrilla verticulata sebanyak 10 gram, sebanyak 3 bagian
- Diisi gelas beaker dengan air kolam ¾ bagian, sebanyak 3 buah
- Dimasukkan Hydrilla verticulata ke dalam gelas beaker dan ditahan dengan menggunakan funnel hingga setinggi 2cm dari dasar gelas beaker dan ditegakkan dengan menggunakan kawat
- Ditutup ujung funnel dengan tabung reaksi sehingga berisi air tetapi tidak boleh ada gelembung udara di dalam tabung reaksi. Ditutup gelas beaker dengan kertas minyak warna merah, kuning dan hijau
- Ditempatkan di bawah sinar matahari
- Diamati pada interval 10 menit, sebanyak 5 kali
- Dihitung besar kecepatan fotosintesa dengan rumus :
Volume O2
Kecepatan Fotosintesa =
Waktu



Gambar percobaan :
- Kertas minyak merah



1


2


3
4 4
5


- Kertas minyak hijau




1




2




3
4

5





- Kertas minyak kuning


1


2



3
4
5

Keterangan gambar :
1. Tabung reaksi
2. Kertas minyak ( merah, kuning, hijau )
3. Funnel
4. Corong
5. Hydrilla verticulata


































HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil

Waktu

Cahaya
10’

20’
30’
40’
50’

Merah

130
60
80
54
69

Kuning

74
51
139
72
19

Hijau

25
25
14
4
2


> 100 = banyak
50 – 100 = sedang
< 50 = sedikit

Waktu

Cahaya
10’

20’
30’
40’
50’

Merah

Banyak
Sedang
Sedang
Sedang
Sedang

Kuning

Sedang
Sedang
Banyak
Sedang
Sedikit

Hijau

Sedikit
Sedikit
Sedikit
Sedikit
Sedikit



Perhitungan

Volume O2
Kecepatan Fotosintesa =
Waktu

1. Cahaya merah
- Pada menit ke 10
130
Kecepatan Fotosintesa = = 0,21 kali/ detik
600

- Pada menit ke 20
60
Kecepatan Fotosintesa = = 0,1 kali/ detik
600

- Pada menit ke 30
80
Kecepatan Fotosintesa = = 0,13 kali/ detik
600

- Pada menit ke 40
54
Kecepatan Fotosintesa = = 0,09 kali/ detik
600

- Pada menit ke 50
69
Kecepatan Fotosintesa = = 0,115 kali/ detik
600
2. Cahaya kuning
- Pada menit ke 10
74
Kecepatan Fotosintesa = = 0,12 kali/ detik
600

- Pada menit ke 20
51
Kecepatan Fotosintesa = = 0,085 kali/ detik
600

- Pada menit ke 30
139
Kecepatan Fotosintesa = = 0,23 kali/ detik
600

- Pada menit ke 40
72
Kecepatan Fotosintesa = = 0,12 kali/ detik
600

- Pada menit ke 50
19
Kecepatan Fotosintesa = = 0,031 kali/ detik
600




3. Cahaya hijau
- Pada menit ke 10
25
Kecepatan Fotosintesa = = 0,04 kali/ detik
600

- Pada menit ke 20
25
Kecepatan Fotosintesa = = 0,04 kali/ detik
600

- Pada menit ke 30
14
Kecepatan Fotosintesa = = 0,02 kali/ detik
600

- Pada menit ke 40
4
Kecepatan Fotosintesa = = 0,006 kali/ detik
600

- Pada menit ke 50
2
Kecepatan Fotosintesa = = 0,003 kali/ detik
600




Pembahasan


Dari hasil percobaan dapat dilihat bahwa kecepatan fotosintesa antara warna merah dan warna hijau sangat berbeda. Hydrilla lebih cepat berfotosintesa dengan pemberian cahaya merah. Pada cahaya hijau kecepatan rata-rata fotosintesa adalah 0,021 kali/ detik dan pada cahaya merah kecepatan rata-rata fotosintesa adalah 0,129 kali/ detik. Hal ini terjadi karena tanaman pada umumnya lebih banyak menyerap cahaya merah dibandingkan cahaya hijau. Hal ini sesuai dengan literatur dari lakitan (1993) yang menyatakan bahwa daun dari kebanyakan spesies menyerap lebih dari 90% cahaya ungu dan biru, demikian pula untuk cahaya jingga dan merah. Klorofil berwarna hijau merupakan bukti bahwa pigmen ini tidak efektif untuk menyerap cahaya.

Dari hasil percobaan dapat diketahui bahwa kecepatan fotosintesa yang paling sedikit adalah pada menit ke 50 pada kertas minyak warna hijau yaitu sebanyak 2 gelembung. Ini dikarenakan pada menit ke 50 cahaya sudah mencapai titik jenuhnya. Hal ini sesuai dengan literatur Tjitrosomo (1990) yang menyatakan bahwa pada daun tumbuhan yang habitat normalnya cahaya matahari terang, laju fotosintesis cenderung sebanding dengan intensitas cahaya yang diterima oleh daun sampai maksimum seperlima atau sepertiga cahaya matahari penuh. Titik yang ada padanya terdapat peningkatan intensitas lebih lanjut namun tidak meningkatkan laju fotosintesis dinamakan titik jenuh cahaya.

Dari hasil percobaan dapat diketahui bahwa ada faktor-faktor lain yang mempengaruhi proses fotosintesa selain cahaya yaitu air, karbondioksida, dan suhu. Hal ini sesuai dengan literatur Dartius (1991) yang menyatakan bahwa tanaman berhijau daun menangkap energi matahari dan mengubahnya menjadi energi kimia melalui proses yang dikenal sebagai fotosintesis. Fotosintesis bergantung pada :
a. faktor luar, yaitu hara , mineral, air, karbondioksida, suhu, dan energi
b. faktor dalam, yaitu pigmen, enzim, dan tingkat organisasi.

Dari hasil percobaan dapat diketahui bahwa CO2 berpengaruh terhadap kecepatan fotosintesa, dimana NADH dan ATP diproduksi oleh reaksi terang dan dipakai untuk merombak organik CO2 menjadi organik karbon. Hal ini sesuai dengan literatur Hopkins (1995) yang menyatakan bahwa fotosintesis adalah jalan kecil metabolisme dimana NADPH dan ATP diproduksi oleh reaksi terang dan dipakai untuk merombak anorganik CO2 menjadi organik karbon.













KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

1. Dari hasil percobaan didapat bahwa gelembung yang paling banyak terbentuk adalah pada menit ke 30 pada kertas minyak warna kuning sebanyak 139 gelembung.
2. Dari hasil percobaan diketahui bahwa gelembung yang paling sedikit terbentuk adalah pada menit ke 50 kertas minyak berwarna hijau yaitu sebanyak 2 gelembung.
3. Dari hasil percobaan diketahui bahwa pada kertas minyak warna merah gelembung yang paling banyak adalah pada menit ke 10 sebanyak 130 gelembung dan yang paling sedikit pada menit ke 40 yaitu sebanyak 34 gelembung.
4. Dari hasil percobaan diketahui bahwa pada kertas minyak yang berwarna kuning, gelembung yang paling banyak adalah pada menit ke 30 yaitu sebanyak 139 gelembung dan yang paling sedikit adalah pada menit ke 50 sebanyak 29 gelembung.
5. Dari hasil percobaan diketahui bahwa pada kertas minyak warna hijau, gelembung yang paling banyak adalah pada menit ke 10 dan ke 20 sebanyak 25 gelembung dan yang paling sedikit adalah pada menit ke 50 yaitu sebanyak 2 gelembung.


Saran

Sebaiknya praktikum dilakukan pada pagi hari saat matahari mulai muncul agar didapat hasil yang akurat.





















DAFTAR PUSTAKA

Andani, S dan Purbayanti, E.D., 1991. Fisiologi Lingkungan Tanaman. Yogyakarta. UGM Press.

Dartius., 1991. Biologi Umum. Medan. USU-Press.

Dwidjoseputro, D., 1994. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta. PT.Gramedia Pustaka Utama.

Gardner, F.P; R,B. Pearce; dan Mitchell, R.L., 1991. Fisiologi Tanaman Budidaya diterjemahkan oleh Herawati Susilo. Jakarta. UI-Press.

Hopkins, W.G., 1995. Introduction to Plant Physiology. New York. Jhon Wiley and Sons, Inc.

Lakitan, B., 1993. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta. PT.Raja Grafindo Persada.

., 1996. Fisiologi Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman. Jakarta. PT.Raja Grafindo Persada.

Pradhan, S., 2001. Plant Physiology. Har-Anand. Publications Pvt Ltd.

Salisbury, F.B dan Ross, C.W., 1995. Fisiologi Tumbuhan edisi keempat. Bandung. ITB-Press.

Ting, I.P., 1982. Plant Physiology. London. Addison-Wesley publishing company.

Tritrosomo, S.S., 1990. Botani Umum 2. Bandung. Angkasa.

Wilkins, M.B., 1969. Fisiologi Tanaman 1. Jakarta. Bumi Aksra.