FOTOSINTESIS
JURNAL JURNAL
OLEH: RICKY RINALDO GULO 150301085 AGROEKOTEKNOLOGI II B
LABORATORIUM FISIOLOGI TUMBUHAN PROGRAM S T U D I A G R O E K O T E K N O L O G I F A K U L T A S
P E R T A N I A N
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2 0 1 6
FOTOSINTESIS
JURNAL
OLEH: RICKY RINALDO GULO 150301085 AGROEKOTEKNOLOGI II B
Jurnal sebagai Salah Satu Syarat untuk dapat Menuhi Komponen Penilaian di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Program Studi Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan
Diperiksa Oleh: Asisten Korektor
(Khairul Naim) NIM. 120301044
LABORATORIUM FISIOLOGI TUMBUHAN PROGRAM S T U D I A G R O E K O T E K N O L O G I F A K U L T A S
P E R T A N I A N
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2 0 1 6
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan jurnal ini tepat pada waktunya. Adapun jurnal ini berjudul “Fotosintesis” yang merupakan salah satu syarat untuk memenuhi komponen penilaian di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Program Studi Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada Ir. Meiriani, M.P., Ir. Ratna Rosanty Lahay, M.P., Ir. Lisa Mawarni, M.P., Ir. Haryati, M.P., dan Ir. Revandy I. M Damanik, M.Sc selaku dosen mata kuliah Fisiologi Tumbuhan dan kepada abang dan kakak asisten yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan jurnal ini. Penulis juga menyadari bahwa jurnal ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan jurnal ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih. Semoga jurnal ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, April 2016
Penulis
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR DAFTAR ISI PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Praktikum Kegunaan Penulisan TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Hydrilla (Hydrilla VerticillataL.) Syarat Tumbuh Fotosintesis Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis Spektrum Cahaya Fotosintesis Pada Tanaman Air Hydrilla verticillata BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Praktikum Bahan dan Alat Prosedur Praktikum HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pembahasan KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
PENDAHULUAN Latar Belakang Di dunia ini, organisme dan fungsi suatu sel hidup bergantung pada persediaan energi yang tidak henti-hentinya dimana sumber energi tersebut tersimpan dalam molekul-molekul organik. Tumbuhan hijau merupakan organisme yang dapat menghasilkan suatu energi dengan jalan menangkap energi matahari yang digunakan untuk sintesis molekul-molekul organik kaya energi dari senyawa anorganik H2O dan CO2. Hal ini menyebabkan tumbuhan hijau memiliki sifat autotrof dengan kebalikan dari sifat tersebut yaitu heterotrof yang dimiliki oleh organisme yang hidupnya bergantung pada organisme autotrof sebagai contoh yaitu hewan dan manusia (Nawawi, 2006). Semua
organisme
hidup
memerlukan
energi.
Tidak
saja
untuk
mempertahankan kehidupannya, tetapi energi juga diperlukan untuk menyusun molekul-molekul organik menjadi karbohidrat. Organisme heterotrop hidup dan tumbuh dengan memasukan molekul-molekul organik ke dalam sel-selnya sebagai sumber energi bebas dan sebagai komponen sel. Sifat istimewa yang dimiliki oleh tumbuhan adalah kemampuannya untuk menggunakan zat karbon dari udara dan mengubahnya menjadi bahan organik, serta mengasimilasikannya di dalam tubuh tanaman. Peristiwa ini hanya berlangsung bila ada cahaya. Oleh karena itu asimilasi zat karbon ini disebut sebagai fotosintesis (Dewi, 2007). Tumbuhan hijau dalam menghasilkan suatu energi bergantung pada proses fotosintesis. Fotosintesis merupakan penambatan zat karbon dari udara untuk diubah menjadi senyawa organik dan menghasilkan suatu energi yang digunakan tumbuhan hijau untuk pertumbuhan. Proses fotosintesis dapat berlangsung karena
adanya organ pada tumbuhan yang disebut klorofil. Di dalam klorofil terdapat organel yang disebut kloroplas. Kloroplas berwarna hijau disebabkan adanya empat tipe utama pigmen yaitu klorofil a dan b yang berwarna hijau serta xanthofil dan karoten yang berwarna kuning-oranye. Klorofil sangat berperan bagi kelangsungan proses fotosintesis karena klorofil mampu menangkap cahaya matahari yang merupakan radiasi elektromaknetik pada spektrum kasat mata (Arikunto, 2009). Fotosintesis berasal dari kata foton yang berarti cahaya, dan sintesis yang berarti menyusun.Jadi fotosintesis dapat diartikan sebagai suatu penyusunan senyawa kimia kompleks yang memerlukan energi cahaya. Sumber energi cahaya alami adalah matahari. Proses ini dapat berlangsung karena adanya suatu pigmen tertentu dengan bahan CO2 dan H2O. Cahaya matahari terdiri atas beberapa spektrum, masing-masing spektrum mempunyai panjang gelombang berbeda, sehingga pengaruhnya terhadap proses fotosintesis juga berbeda. Untuk mengetahui ada atau tidaknya amilum yang terdapat dalam proses fotosintesis dapat dilakukan dengan berbagai percobaan, diantaranya dengan memberi perlakuan variasi cahaya matahari yang berbeda pada daun tumbuhan dan mengujinya dengan larutan JKJ untuk memperoleh hasil dan data yang bervariasi antara daun tumbuhan sampel. Organisasi dan fungsi suatu sel hidup bergantung pada persediaan energi yang tak henti-hentinya. Sumber energi ini tersimpan dalam molekul-molekul organik seperti karbohidrat. Organisme heterotrofik, seperti ragi dan kita sendiri, hidup dan tumbuh dengan memasukan molekulmolekul organik ke dalam sel-selnya (Lakitan, 2007).
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang berperan penting dalam laju fotosintesis. Cahaya matahari berasal dari cahaya putih yang dapat diuraikan menjadi komponen-komponen warna karena panjang gelombang cahaya yang berbeda untuk setiap warna yang berbeda. Komponen-komponen warna tesebut adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu (Utomo, 2007). Proses fotosintesis dapat berlangsung secara cepat maupun lambat. Proses fotosintesis yang berlangsung dengan cepat dapat menghasilkan energi yang besar hingga tidak keseluruhan dari energi yang dihasilkan dari proses fotosintesis terpakai semuanya. Sebagian dari energi yang dihasilkan disimpan dalam bentuk cadangan makanan. Proses fotosintesis yang berlangsung secara cepat disebabkan oleh adanya beberapa faktor yang mempengaruhi laju fotosintesis yaitu cahaya, konsentrasi karbondioksida, persediaan air, kandungan klorofil, penimbunan hasil fotosintesis, suhu, resistensi daun terhadap difusi gas bebas dan faktor protoplasma (Handoko, 2007). Cahaya matahari memiliki sifat polikromatik bila dibiaskan akan menghasilkan cahaya-cahaya monokromatik. Cahaya cahaya monokromatik inilah yang ditangkap oleh klorofil dan digunakan dalam proses fotosintesis. Dalam suatu percobaan diketahui bahwa gelombang cahaya biru dan cahaya merah adalah yang paling efektif dalam melakukan proses fotosintesis (Suyitno, 2006). Bagian tumbuhan yang berpotensi dalam fotosintesis adalah daun. Proses fotosintesis dalam daun membutuhkan suplai air,CO2 dan cahaya, dan daun juga membutuhkan siasa gula (Karbohidrat) dan O2 yang merupakan produk fotosintesis itu sendiri. Seluruh kebutuhan daun untuk fotosintesis dipersiapkan oleh struktur daun (Utomo, 2007).
Tujuan Praktikum Adapun tujuan praktikum ini adalah untuk mengetahui pengaruh intensitas cahaya matahari terhadap kecepatan fotosintesa. Kegunaan Penulisan Adapun kegunaan penulisan ini adalah sebagai salah satu syarat untuk dapat mengikuti praktikum di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Program Studi Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan dan sebagai salah satu bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan.
TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Hydrilla (Hydrilla VerticillataL.) Tumbuhan hidrilla memiliki sistematika sebagai berikut ;Kingdom : Plantae Divisi : Magnoliophyta Kelas : Liliopsida Ordo : Hydrocharitales Suku : Hydrocharitaceae Genus : Hydrilla Spesies : Hydrilla verticillata (L.f.) Royle (Joselin, 2014). Daun hidrilla berwarna hijau, tipis, berbentuk lanset dengan tepi bergerigi dan berduri, lebar 2-4 mm dan panjang 6-20 mm, setiap tiga sampai empat helai daun tumbuh melingkar dan membentuk ruas-ruas pada batang. Tangkai daun berdiameter 0,1 mm dan berwarna hijau. Pelepah daun sering berwarna merah dan memiliki satu duri di bawah permukaannya (Joselin, 2014). Hydrilla verticillata memiliki akar berwarna kekuning-kuningan yang tumbuh di dasar air dengan kedalaman sampai 2 meter.Batangnya tumbuh dengan panjang 1 sampai 2 meter dengan 2 hingga 8 helai daun yang tumbuh pada lingkar batangnya. Tiap-tiap daun memiliki panjang 5 sampai 20 mm dan 0,7 sampai 2 mm lebarnya dengan gerigi atau duri kecil disepanjang ujung daun. Hydrilla verticillata merupakan tumbuhan berumah satu (meskipun kadang-kadang berumah dua) dengan bunga jantan dan betina dihasilkan dalam satu tanaman.Bunganya kecil dengan 3 kelopak dan 3 mahkota dengan mahkota panjangnya 3 sampai 5 mm berwarna transparan dengan garis merah.Hydrilla verticillata juga dapat bereproduksi secara vegetatif dengan jalan fragmentasi, bertunas dan akar tinggal (Handoko dan Yunie, 2013).
Batang Hidrilla berwarna hijau, tegak, ramping, bercabang dan dapat tumbuh sepanjang 7 m. Batangnya bercabang dan tumbuh mendatar sebagai stolon yang pada tempat tertentu membentuk akar serabut (Hutauruk, 2014). Bunga Hydrilla verticillata adalah bunga biseksual atau uniseksual. Perhiasan bunga dapat dibedakan antara sepal dan petal, petal 3 berwarna hijau dan sepal 3 berwarna putih atau warna lain, stamen 2 – 3 sampai banyak. Bunganya jarang ada, apabila ada akan tumbuh pada ketiak daun menuju permukaan air melalui tangkai bunga yang panjang (Sriyati, 2009). Hydrilla verticillata memiliki rimpang putih kekuningan yang tumbuh di sedimen bawah air sampai dengan kedalaman 2 m. Panjang batang yang tumbuh sekitar 1-2 m. Hydrilla adalah tanaman produktif dalam air yang dapat tumbuh dengan cepat dan dapat berkembang dalam air dari beberapa sentimeter sampai 20 meter. Daun kecil (1 / 2 - 3 / 4 inci) berbentuk segitiga-lancip yang berada di ulir dari 4-8 daun di sepanjang batang dengan lebar masing-masing daun 5-20 mm dan panjang lebar 0,7-2 mm. Tidak seperti tanaman air asli, daun Hydrilla memiliki tepi bergerigi atau duri kecil menonjol dan seperti gundukan di sepanjang pelepah di bagian bawah. Hydrilla biasanya hijau, tapi karena berada di bawah sinar matahari menjadi kuning atau coklat. Batang bercabang banyak dekat permukaan dan tumbuh secara horisontal, membentuk tikar padat vegetasi. Umbi kecil ada di dasar akar tanaman. Pelepah daun Hydrilla sering kemerahan jika segar. Tanaman air ini termasuk monoecious, yaitu bunga jantan dan betina diproduksi secara terpisah di sebuah tanaman tunggal. Bunga-bunga kecil dengan tiga sepal dan tiga kelopak, panjang kelopak 3-5 mm, transparan dengan garis-garis merah. (Dwidjoseputro, 1996).
Syarat Tumbuh Hydrilla sp adalah tumbuhan Spermatophyta yang hidup di air, sehingga ia memiliki bentuk adaptasi yang berbeda dengan Spermatophyta darat. Syarat tumbuh Hydrilla d a p a t tumbuh dalam berbagai k o n d i s i , t e r m a s u k cahaya rendah, atau masih mengalir air, dangkal atau mendalam. Ini keluar-bersaing luas air yang invasif milfoil-Eurasia dengan lebih cepat pertumbuhan dan reproduksi. Ini merupakan ancaman serius bagi danau dan sungai di mana-mana karena adaptasi nya (Nurzaman, 2013). Hydrilla verticillata adalah tumbuhan air yang merupakan bagian dari ekosistem danau dan berperan sebagai sumber daya baik langsung maupun tidak langsung . Tumbuhan air adalah tumbuhan yang tumbuh di air atau sebagian siklus hidupnya berada di air. Keberadaan tumbuhan air di perairan terbuka tidak selalu menimbulkan kerugian. Hydrilla verticillata hidup secara submersum dan sering terdapat pada perairan-perairan tergenang seperti danau atau waduk (Hutauruk, 2014). Fotosintesis Orang yang pertama kali menemukan fotosintesis adalah Jan Ingenhousz. Fotosintesis merupakan suatu proses yang penting bagi organisme di bumi, dengan fotosintesis ini tumbuhan menyediakan bagi organisme lain baik secara langsung maupun tidak langsung. Jan Ingenhosz melakukan percobaan dengan memasukkan tumbuhan Hydrilla verticillata ke dalam bejana yang berisi air. Bejana gelas itu ditutup dengan corong terbalik dan diatasnya diberi tabung reaksi yang diisi air hingga penuh, kemudian bejana itu diletakkan di terik matahari. Tak
lama kemudian muncul gelembung udara dari tumbuhan air itu yang menandakan adanya oksigen (Kimball, 1993). Fotosintesis adalah suatu proses pada tumbuhan hijau untuk menyusun senyawa organik dari karbondioksida dan air. Proses fotosintesis hanya akan terjadi jika ada cahaya dan melalui perantara pigmen hijau klorofil yang terletak pada organel sitoplasma tertentu yang disebut kloroplas (Bresnick, 2007). Fotosintesis merupakan suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga dan beberapa jenis bakteri untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya matahari. Fotosintesis berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photosberarti cahaya) disebut sebagai fototrof (Abidin, 2006). Klorofil adalah pigmen hijau fotosintesis yang terdapat dalam tanaman, algae dan cyanobakteria. Nama klorofil barasal dari bahasa yunani yaitu chlorophyll (choloros = green (hijau) dan phyllon = leaf (daun)). Fungsi klorofil pada tanaman adalah menyerap energy dari sinar matahari untuk digunakan dalam proses fotosintesis. Fotosintesis adalah Proses perubahan zat anorganik H2O dan CO2 oleh klorofil dengan bantuan cahaya/sinar matahari menjadi zat organik karbohidrat. Reaksi dari fotosintesis dapat dituliskan pada persamaan sebagai berikut (Heddy, 1990). Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik.Dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang dimana dalam jaringan tersebut mengandung klorofil (pigmen hijau) yang
merupakan salah satu pigmen fotosintesis yang mampu menyerap energi cahaya matahari (Handoko dan Yunie, 2013). Faktor – faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis Fotosintesis merupakan aktivitas kompleks, dipengaruhi oleh banyak faktor, baik faktor internal maupun eksternal. Faktor internal menyangkut kondisi jaringan/ organ fotosintetik, kandungan klorofil, umur jaringan, aktivitas fisiologi yang lain seperti transpirasi, respirasi dan adaptasi fisiologis yang lain yang saling kait mengkait. Faktor eksternal meliputi faktor klimatik seperti suhu, kelembaban, kecepatan angin, hujan, dan juga faktor cahaya, konsentrasi CO2, O2, kompetitor, dan organisme pathogen. Selain itu juga faktor penyebab timbulnya stress seperti ketersediaan air, ada polutan biosida dan zat-zat beracun lain. Kondisi excess pada berbagai factor yang dibutuhkan dari lingkungan juga berpengaruh terhadap fotosintesis. Misal, logam-logam berat beracun, biosida , SO2 dan juga O2 (Suyitno, 2006). Pigmen fotosintesis yang sangat menentukan dalam fotosintesis adalah klorofil a, karena pigmen ini yang menempati pusat reaksi dari fotosistem, sehingga sering dikatakan sebagai pigmen utama. Pigmen-pigmen fotosintesis lainnya merupakan antena pigmen, yang akan meneruskan energi yang diserapnya
kepada
mempengaruhi
klorofil
sintesis
dan
a.
Dengan
perlindungan
demikian, terhadap
faktor-faktor kerusakan
yang klorofil
merupakan faktor yang penting. Kerusakan klorofil yang banyak terjadi adalah karena fotooksidasi oleh oksigen yang tereksitasi (singlet oxygen). Perlindungan dari fotooksidasi dilakukan oleh pigmen karotenoid yang akan mengikat oksigen yang tereksitasi tersebut menjadi epoxy-karotenoid. Pada daun yang
masih muda laju kerusakan klorofil dapat diatasi dengan meningkatkan sintesisnya namun pada daun yang agak tua, laju sintesi klorofil sudah mulai menurun, sehingga aktivitas fotosintesis dialihkan pada daun yang
muda
(Suyitno, 2006). Daun sebagai salah satu organ tumbuhan yang menerima cahaya matahari secara langsung, telah beradaptasi dengan kondisi lingkungan dimana tumbuhan itu tumbuh. Daun bunga matahari (Helianthus anuus) misalnya,
mempunyai morfologi dan dapat meng- orientasikan
kedudukan
daunnya agar dapat mengabsorbsi cahaya matahari secara optimum. Rambutrambut daun juga berfungsi untuk mengurangi jumlah cahaya yang diterima oleh daun ketika cahaya matahari membentuk sudut dengan kedudukan daun. Adanya lapisan lilin pada perrnukaan epidermis daun bagian atas menaikkan refleksi cahaya matahari, sehingga dapat mengurangi absorbsi cahaya matahari secara berlebihan. Stomata yang terdapat pada epidermis daun merupakan pintu masuknya CO 2 ke dalam daun. Didalam daun CO 2 akan berdifusi menuju ke kloroplas, sehingga resistensi untuk berdifusinya CO 2 , secara teoritis harus dibuat minimum (Gambar 12). Keberadaan ruang-ruang antar sel pada mesofil bunga karang dan rongga sub-stomata dapat membantu menampung untuk sementara CO2
yang berasal dari atmosfer sehingga
tekanannya meningkat dan akan meningkatkan daya difusinya (Suyitno, 2006). 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). Suhu, Laju fotosintesis pada tumbuhan tropis meningkat dari suhu minimum 5ºC sampai suhu 35ºC, diatas kisaran suhu ini laju fotosintesis menurun. Suhu diatas 35ºC menyebabkan kerusakan sementara atau permanen protoplasma yang mengakibatkan menurunnya kecepatan fotosintesis, semakin tinggi suhu semakin cepat penurunan laju fotosintesis (Cyntia, 2007). Selain faktor intensitas cahaya, umur daun sangat menentukan produktivitas daun dalam aktivitas fotosintesisnya. Kapasistas kemampuan daun melakukan fotosintesis berkembang seiring dengan perkembangan kedewasaan daun mencapai perkembangan dan pertumbuhan optimalnya. Pada fase awal pertumbuhannya, daun muda masih menggatungkan asimilat dari daun dewasa lainnya (Pratama, 2009). Konsentrasi Karbondioksida, Konsentrasi karbondioksida yang rendah dapat mempengaruhi laju fotosintesis hingga kecepatannya sebanding dengan konsentrasi karbondioksida. Namun bila konsentrasi karbondioksida naik maka dapat dicapai laju fotosintesis maksimum kira-kira pada konsentrasi 1 % dan diatas persentase ini maka laju fotosintesis akan konstan pada suatu kisaran lebar dari konsentrasi karbondioksida.Kadar CO2 tidak boleh melebihi 1000-1200 μmolˉ¹ kerena konsentrasi kadar CO2 tersebut sering menyebabkan keracunan atau penutupan stomata, kadang kala bahkan dapat menurunkan laju fotosintesis (Ratnaningsih, 2010).
Intensitas Cahaya, ketika intensitas cahaya rendah, perputaran gas pada fotosintesis lebih kecil daripada respirasi. Pada keadaan diatas titik kompensasi yaitu konsentrasi karbondioksida yang diambil untuk fotosintesis dan dikeluarkan untuk respirasi seimbang, maka peningkatan intensitas cahaya menyebabkan kenaikan sebanding dengan laju fotosintesis. Pada intensitas cahaya sedang peningkatan laju fotosintesis menurun sedangkan pada intensitas cahaya tinggi laju fotosintesis menjadi konstan (Utomo, 2007). Oksigen merupakan salah satu produk samping dari fotosintesis, dari hasil fotolisis air. Namun demikian, akadar oksigen yang tinggi pada jaringan fotosintetik akan menghambat laju fotosintesis (Utomo, 2007). Spektrum Cahaya Spektrum cahaya atau spektrum tampak adalah bagian dari spektrum elektromagnetik yang tampak oleh mata manusia. Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang ini disebut cahaya. Sedangkan cahaya merupakan bentuk energi yang dikenal sebagai energi elektromagnetik yang disebut radiasi. Spektrum elektromagnetik ini dipancarkan oleh matahari secara keseluruhan melewati atmosfer bumi sedangkan radiasi elektromagnetik diluar jangkauan panjang gelombang optik atau jendela tranmisi lainnya, hampir seluruhnya diserap atmosfer (Purba, 2012). Cahaya matahari merupakan sumber energi utama fotosintesis. Albert Einstein
menyebut
energi
matahari
sebagai
foton
(kuantum).
Cahaya
mempengaruhi fotosintesis dalam tiga hal, yaitu : (1) intensitas, (2) lama pencahayaan dan (3) warna cahayanya. Menurut warna cahayanya, cahaya matahari terdiri atas 7 jenis warna sinar. Bukti bahwa cahaya matahari tersusun
atas bermacam-macam warna sinar dapat kita lihat pada peristiwa pelangi. Ke tujuh warna sinar memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda. Berdasar urutan panjang gelombangnya dari panjang ke pendek adalah meliputi sinar merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu .Tetapi tidak semua jenis sinar tersebut dimanfaatkan atau diserap secara optimal oleh tumbuhan.Klorofil menyerap semua warna sinar,kecuali sinar hijau. Sinar yang paling banyak diserap untuk fotosintesis adalah sinar merah (± 700 nm) dan biru (± 750 nm). Jenis sinar yang lain juga diserab energinya walaupun dalam tingkat yang lebih rendah. Sinar hijau justru dipantulkan oleh klorofil, sehingga daun tampak berwarna hijau (Suyitno, 2013). Energi cahaya diubah menjadi energi kimia oleh pigmen fotosintesis yang terdapat pada membran interna atau tilakoid.Pigmen fotosintesis yang utama ialah klorofil dan karotenoid.Klorofil a dan b menunjukkan absorpsi yang sangat kuat untuk panjang gelombang biru dan ungu, jingga dan merah (lembayung) dan menunjukkan absorpsi yang sangat kurang untuk panjang gelombang hijau dan kuning hijau (500-600 nm).Klorofil merupakan komponen kloroplas yang utama dan kandungan klorofil relatif berkorelasi positif dengan laju fotosintesis.Klorofil disintesis di daun dan berperan untuk menangkap cahaya matahari yang jumlahnya berbeda untuk tiap spesies. Sintesis klorofil dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti cahaya, gula atau karbohidrat, air, temperatur, faktor genetik, unsurunsur hara seperti N, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, S dan O. Karotenoid menunjukkan absorpsi kuat untuk panjang gelombang biru dan ungu; memantulkan dan mentransmisikan
panjang
gelombang
hijau,
kuning,
(kombinasi warna-warna tersebut tampak kuning) (Ai, 2012).
lembayung,
merah
Cahaya merupakan salah satu bentuk gelombang elektromagnetik. Jarak antara puncak gelombang elektromagnetik disebut panjang gelombang. Panjang gelombang berkisar antara kurang dari 1 nanometer hingga lebih dari 1 kilometer. Cahaya ultraviolet (UV) berada pada daerah panjang gelombang dari 100 sampai 380
nm.
Keseluruhan
kisaran
radiasi
ini
dikenal
sebagai
spektrum
elektromagnetik. Berikut merupakan gambar yang menunjukkan spektrum cahaya dalam
spektrum
gelombang
elektromagnetik
secara
keseluruhan
(Widyastuti & Bahar, 2008). Klorofil menyerap semua warna sinar, kecuali sinar hijau. Sinar yang paling banyak diserap untuk fotosintesis adalah sinar merah (± 700 nm) dan biru (± 450 nm). Jenis sinar yang lain juga diserab energinya walaupun dalam tingkat yang lebih rendah. Sinar hijau justru dipantulkan oleh klorofil, sehingga daun tampak berwarna hijau (Suyitno, 2006). Terkait dengan sinar tampak diketahui bahwa energi sinar yang digunakan tumbuhan untuk fotosintesis ternyata hanya 0,5 sampai 2% dari jumlah energi sinar yang tersedia. Energi yang diberikan oleh sinar itu bergantung kepada kua litas (panjang gelombang), intensitas (banyaknya sinar per 1 cm² per detik) dan waktu. Fotosintesis dan reaksi fotokimia lainnya tidak bergantung pada energi total cahaya, tapi pada jumlah fotonatau kuanta yang diserap. Foton berenergi tinggi pada spektrum biru mempunyai energi hampir 2 kali lipat dibandingkan dengan foton pada spektrum merah, tapi kedua foton itu mempunyai efek yang persis sama dalam fotosintesis (Purba, 2012). Hal ini terkait dengan sifat cahaya dimana cahaya dapat dipantulkan, diteruskan (ditransmisi) dan diserap (diabsorpsi). Bahan-bahan yang menyerap
cahaya tampak disebut pigmen. Pigmen yang berbeda akan menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda dan panjang gelombang yang diserap akan menghilang. Jika suatu pigmen diterangi dengan cahaya putih maka warna yang akan terlihat adalah warna paling banyak dipantulkan atau diteruskan oleh pigmen bersangkutan. (jika suatu pigmen menyerap semua panjang gelombang, pigmen itu akan tampak hitam). Daun tampak berwarna hijau karena klorofil menyerap cahaya warna merah dan biru ketika meneruskan dan memantulkan cahaya warna hijau (Nawawi, 2006). Fotosintesis Pada Tanaman Air Hydrilla verticillata Tumbuhan air efektif meningkatkan kadar oksigen dalam air melalui proses fotosintesis. Karbondioksida dalam proses fotosintesis diserap dan oksigen dilepas ke dalam air. Proses fotosintesis mempunyai manfaat penting dalam akuakultur, di antaranya adalah menyediakan sumber bahan organik bagi tumbuhan itu sendiri serta sumber oksigen yang digunakan oleh semua organisme (Puspitaningrum et al., 2012). Hydrilla verticillata memiliki daun yang kecil berwarna hijau karena mengandung klorofil. Untuk bertumbuhnya tanaman ini tidak terlepas dari pengaruh cahaya yang dapat diterima pada tanaman tersebut yang digunakan untuk berfotosintesis. Hydrilla verticillata merupakan tumbuhan yang letak stomatanya lebih banyak berada pada permukaan bawah daun. Hal ini dibuktikan pada percobaan yang dilakukan oleh Ingen House diketahui bahwa daun-daun yang berfotosintesis mengeluarkan oksigen lebih cepat pada bagian permukaan sisi bawah daun daripada sisi permukaan atas daun. Terdapat sejumlah
± 100.000/cm2 stomata dibagian sisi permukaan bawah daun dan tidak ditemukan sama sekali adanya stomata di permukaan atas daun (Handoko, 2011). Tumbuhan akuatik lebih menyukai karbondioksida sebagai sumber karbon dibandingkan dengan bikarbonat dan karbonat. Bikarbonat sebenarnya dapat berperan sebagai sumber karbon. Namun, di dalam kloroplas bikarbonat harus dikonversi terlebih dahulu menjadi karbondioksida dengan bantuan enzim karbonik anhidrase.Energi matahari diserap oleh klorofil dan digunakan untuk menguraikan molekul air, membentuk gas oksigen dan mereduksi molekul NADP menjadi NADPH (Puspitanigrum et al., 2012). Tumbuhan akuatik lebih menyukai karbondioksida sebagai sumber karbon dibandingkan dengan bikarbonat dan karbonat. Bikarbonat sebenarnya dapat berperan sebagai sumber karbon. Namun, di dalam kloroplas bikarbonat harus dikonversi terlebih dahulu menjadi karbondioksida dengan bantuan enzim karbonik anhidrase.Energi matahari diserap oleh klorofil dan digunakan untuk menguraikan molekul air, membentuk gas oksigen dan mereduksi molekul NADP menjadi NADPH (Dion, 2013).
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Praktikum Praktikum
ini
dilaksanakan di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan
Program Studi Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, pada hari Rabu, 27 April 2016 pukul 13.00 - 14.40 WIB pada ketinggian ± 25 mdpl. Bahan dan Alat Adapun bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah Hydrilla verticulata sebagai objek pengamatan, air kolam sebagai perendam hydrilla, kertas minyak (biru, merah, kuning, hijau) sebagai penutup gelas beker. Adapun alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah gelas beker digunakan sebagai wadah objek percobaan,funnel digunakan untuk menyangga objek percobaan,tabung reaksi digunakan untuk menutup ujung funnel, corong sebagai tempat meletakkan objek percobaan , kawat digunakan untuk menegakkan objek percobaan dengan funnel, timbangan untuk menimbang objek percobaan, ember digunakan sebagai tempat air kolam, stopwatch digunakan untuk menghitung waktu, buku tulis untuk mencatat hasil data, alat tulis digunakan untuk mencatat data dan kalkulator digunakan untuk menghitung data .Prosedur Praktikum
1. Ditimbang Hydrilla verticulata 5 gram, sebanyak 5 bagian. 2. Diisi 5 buah gelas beker dengan air kolam ¾ bagian 3. Dimasukkan Hydrilla verticulata ke dalam gelas beker dan ditahan dengan menggunakan funnel hingga setinggi 2 cm dari dasar gelas beker dan ditegakkan dengan menggunakan kawat
4. Ditutup ujung funnel dengan tabung reaksi sehingga berisi air tetapi tidak boleh ada gelembung udara di dalam tabung reaksi.Tutup gelas beker dengan kertas minyak warna merah, hijau dan kuning. 5. Ditempat kan dibawah sinar matahari. 6. Diamati gelembung udara yang dibentuk pada interval waktu 10 menit, sebanyak 5 kali. 7. Dihitung jumlah gelembung udara yang dibentuk persatuan waktu : Jumlah gelembung Udara/waktu 8. Dibandingkan hasil yang diperoleh. Pada penutupan dengan kertas minyak apa gelembung udara yang paling banyak dibentuk? Apa artinya.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Waktu/Cahaya
10 Menit
20 Menit
30 Menit
40 Menit
Kontrol
14
165
218
-
Biru
0
2
13
-
Merah
3
6
30
-
Kunung
0
0
29
-
Hijau
5
12
21
-
Perhitungan Putih (kontrol) = 14/ 10 menit = 14/600 = 0,023 gel/s = 163/20 menit = 163/1200 = 0,13 gel/s = 218/30 menit = 218/1800 = 0,12 gel/s Biru
= 0/10 menit = 0/ 600 = 0 gel/s = 2/ 20 menit = 2/1200 = 0,0016 gel/s = 13/ 30 menit = 13/1800 = 0,0072 gel/s
Merah
= 3/ 10 menit = 3/600 = 0,005 gel/s = 6/ 20 menit = 6/ 1200 = 0,005 gel/s = 3/ 30 menit = 3/ 1800 = 0,0017 gel/s
Kuning
= 0/ 10 menit = 0 gel/s = 0/ 20 menit = 0 gel/s
= 29/ 30 menit = 29/1800 = 0,016 gel/s Hijau
= 5/10 menit = 5/600 = 0,008 gel/s = 12/ 20 menit = 12/1200 = 0,01 gel/s = 21/ 30 menit = 21/ 1800 = 0,012 gel/s
Pembahasan Dari hasil percobaan yang dilakukan, gelembung paling banyak dihasilkan pada perlakuan tanpa menggunakan kertas minyak berwarna/kontrol sedangkan paling sedikit dihasilkan pada perlakuan dengan kertas minyak warna biru, hal ini berarti proses fotosintesis tertinggi berlangsung pada keaadaan kontrol. Ini membuktikan bahwa intensitas cahaya sangat mempengaruhi proses fotosintesis. Intensitas cahaya yang tinggi akan meningkatkan laju fotosintesis, intensitas cahaya yang rendah akan menurunkan laju fotosintesis. Gelembung-gelembung gas oksigen yang dihasilkan di tempat yang terkena cahaya akan lebih banyak. Penyebabnya adalah bila klorofil terkena cahaya, maka klorofil tersebut akan menangkapnya dan menggunakannya dalam proses fotosintesis. Fotosintesis hanya dapat terjadi pada tumbuhan yang mempunyai klorofil, yaitu pigmen yang berfungsi sebagai penangkap energi cahaya matahari. Hal ini sesuai dengan literatur Utomo (2007) yang menyatakan Intensitas Cahaya, ketika intensitas cahaya rendah, perputaran gas pada fotosintesis lebih kecil daripada respirasi. Pada keadaan diatas titik kompensasi yaitu konsentrasi karbondioksida yang diambil untuk fotosintesis dan dikeluarkan untuk respirasi seimbang, maka peningkatan intensitas cahaya menyebabkan kenaikan sebanding dengan laju
fotosintesis. Pada intensitas cahaya sedang peningkatan laju fotosintesis menurun sedangkan pada intensitas cahaya tinggi laju fotosintesis menjadi konstan. Fotosintesis merupakan suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga dan beberapa jenis bakteri untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya matahari. Hal ini sesuai dengan literatur Abidin (2006) yang menyatakan bahwa, Fotosintesis merupakan suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga dan beberapa jenis bakteri untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya matahari. Fotosintesis berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photosberarti cahaya) disebut sebagai fototrof. Berdasarkan praktikum yang dilakukan diperoleh data bahwa gelembung yang paling banyak di peroleh dari perlakuan yang menggunakan warna putih yaitu dalam waktu 30 menit menghasilkan 218 gelembung/s dengan laju fotosintesis yaitu 0,12 gel/s dan yang gelembung yang paling sedikit di dapatkan pada perlakuan yang menggunakan warna biru dalam waktu 30 menit yaitu sebanyak 13 gelembung/ s deng laju fotosintesis sebesar 0,0072 gel/s. Perbedaan banyak gelembung per rentang waktu yang sama yaitu 30 menit menghasilkan banyak gelembung yang berbeda, hal ini dikarenakan perbedaan dari perlakuan yang di berikan pada tiap-tiap bahan hal ini sesuai dengan pernyataan dari Suyitno (2013) yang menyatakan bahwa klorofil menyerap semua warna sinar, kecuali sinar hijau. Sinar yang paling banyak diserap untuk fotosintesis adalah sinar merah (± 700 nm) dan biru (± 450 nm). Sinar hijau justru dipantulkan oleh klorofil, sehingga daun tampak berwarna hijau.
Faktor yang mempengaruhi fotosintesis terbagi atas factor internal antara lain umur daun, keadaan stomata, dan jenis tumbuhan dan factor eksternal antara lain
CO2
dan
O2 , ketersediaan air, kelembaban dan suhu udara serta
keadaan cahaya. Hal ini sesuai dengan literature Utomo (2007) yang menyatakan bahwa fotosintesis dipengaruhi oleh banyak faktor, baik faktor dari dalam maupun faktor dari luar. Faktor dalam antara lain adalah : 1) umur daun, 2) keadaan stomata 3) jenis tumbuhan. Faktor luar antara lain adalah : 1) CO2 dan O2, 2) Ketersediaan air, 3) Kelembaban dan suhu udara 4) Keadaan cahaya. Fotosintesis yang terjadi pada tanaman air yaitu fotosintesis bawah air dimana terjadinya proses yang membantu dalam menseimbangkan keseimbangan osmotic. Hal ini sesuai dengan literature Pratama (2009) yang menyatakan bahwa semua proses ini membantu dalam mengatur keseimbangan osmotik, yang jika tidak akan menyebabkan pencucian air dan pengeringan tanaman. Dengan cara ini, tanaman air menjalani fotosintesis bawah air Dalam percobaan ini digunakan tanaman hydrilla karena tanaman hydrilla merupakan salah satu jenis tanaman yang bisa melakukan metabolisme di dalam air. Melalui tanaman hydrilla ini nantinya akan mengeluarkan gelembunggelembung gas. Gelembung-gelembung gas ini adalah oksigen. Dari sinilah dibuktikan bahwa fotosintesis melepaskan oksigen (O2). Hal ini sesuai dengan literature Ratnaningsih (2010) Hydrilla verticillata merupakan tanaman air yang hidup di kolam maupun danau yang airnya relatif jernih atau tidak keruh. Hydrilla verticillata memiliki daun yang kecil berwarna hijau karena mengandung klorofil. Untuk bertumbuhnya tanaman ini tidak terlepas dari pengaruh cahaya yang dapat diterima pada tanaman tersebut yang digunakan untuk berfotosintesis. Hydrilla
verticillata sering kali digunakan dalam suatu percobaan Ingenhoustz dikarenakan mudah untuk dilakukan pengambilan data yang digunakan sebagai parameter Dari percobaan yang dilakukan dengan menggunakan kertas minyak berwarna merah, kuning,dan hijau, gelombang gas O2 tertinggi terdapat pada kertas minyak warna merah sedangkan gelembung gas O2 terendah terdapat pada kertas minyak warna biru. Hal ini disebabkan oleh panjang gelombang, kisaran panjang gelombang yang dapat diserap oleh tumbuhan untuk berfotosintesis adalah 470-760 mμ. Semkin besar panjang gelombang maka semakin besar intensitas cahaya matahari yang diterima tumbuhan. Selain itu, sinar mtahari dan suhu juga mempengaruhi besarnya laju fotosintesis. Dimana cahaya digunakan sebagai sumber energi fotosintesis. Hal ini sesuai dengan literatur Nawawi (2006) yang menyatakan bahwa, pigmen yang berbeda akan menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda dan panjang gelombang yang diserap akan menghilang. Jika suatu pigmen diterangi dengan cahaya putih maka warna yang akan terlihat adalah warna paling banyak dipantulkan atau diteruskan oleh pigmen bersangkutan. (jika suatu pigmen menyerap semua panjang gelombang, pigmen itu akan tampak hitam). Daun tampak berwarna hijau karena klorofil menyerap cahaya warna merah dan biru ketika meneruskan dan memantulkan cahaya warna hijau. Spectrum cahaya yang digunakan dalam fotosintesis adalah merah, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahaya yang paling banyak diserap dalam fotosintesis adalah cahaya biru dan cahaya merah. Hal ini dikarenakan terdapatnya klorofil di dalam daun yang menyebabkan cahaya hijau memantul sedangkan cahaya yang lain diserap terutama cahaya biru dan cahaya merah. Cahaya hijau
tidak sepenuhnya dipantulkan tetapi hanya sedikit cahaya hijau yang dapat diserap oleh daun. Hal ini sesuai dengan literature Suyitno (2009) yang menyatakan bahwa cahaya matahari merupakan sumber energi utama fotosintesis. Menurut warna cahayanya, cahaya matahari terdiri atas 7 jenis warna sinar. Ke tujuh warna sinar memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda. Berdasar urutan panjang gelombangnya dari panjang ke pendek adalah meliputi sinar merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu.
KESIMPULAN 1. Fotosintesis merupakan suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga dan beberapa jenis bakteri untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya matahari 2. Faktor yang mempengaruhi fotosintesis terbagi atas factor internal antara lain umur daun, keadaan stomata, dan jenis tumbuhan dan factor eksternal antara lain
CO2
dan
O2 , ketersediaan air, kelembaban dan suhu udara serta
keadaan cahaya. 3. Gelembung paling banyak di peroleh pada perlakuan menggunakan warna putih sebesar 218 gel/s dalam waktu 30 menit sedangkan yang paling sedikit pada warna biru sebesar 13 gel/s. 4. Fotosintesis yang terjadi pada tanaman air yaitu fotosintesis bawah air dimana terjadinya proses yang membantu dalam menseimbangkan keseimbangan osmotic. 5. Dalam percobaan ini digunakan tanaman hydrilla karena tanaman hydrilla merupakan salah satu jenis tanaman yang bisa melakukan metabolisme di dalam air. Melalui tanaman hydrilla ini nantinya akan mengeluarkan gelembung-gelembung gas. Gelembung-gelembung gas ini adalah oksigen. Dari sinilah dibuktikan bahwa fotosintesis melepaskan oksigen (O2). 6. Dari percobaan yang dilakukan dengan menggunakan kertas minyak berwarna merah, kuning,dan hijau, gelombang gas O2 tertinggi terdapat pada kertas minyak warna merah sedangkan gelembung gas O2 terendah terdapat pada kertas minyak warna biru. 7. Spectrum cahaya yang digunakan dalam fotosintesis adalah merah, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahaya hijau tidak sepenuhnya dipantulkan tetapi hanya sedikit cahaya hijau yang dapat diserap oleh daun.
DAFTAR PUSTAKA Abidin, Z. 2006. Dasar-dasar Pengetahuan Tentang Zat Pengatur Tumbuh. Angkasa, Bandung. Ai, N. S. 2012. Evolusi Fotosintesis Pada Tumbuhan. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sam Ratulangi, Manado.
Arikunto, S. 2009. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktek Edisi V.Rineka Cipta, Jakarta. Bresnick, S.D., 2007. Intisari Biologi. Hipokrates, Jakarta. Cyntia, I., 2007. Pengenalan Fotosintesis Pada Tanaman Unggul. Hipokrates, Jakarta. Dewi,I.R. 2007. Fotosintesis Sebagai Proses Dasar. Universitas
Padjajaran.
Bandung. Dion, M. 2013. Fotosintesis dan Peranannya. UI Press. Jakarta Dwidjoseputro. 1996. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta:Gramedia Pustaka Utama. Handoko, P. 2007. Buku Penuntun Praktikum Fisiologi Tumbuhan. Universitas Nusantara PGRI, Kediri. Handoko, P dan Yunie, F. 2013. Pengaruh Spektrum Cahaya Tampak Terhadap Laju Fotosintesis Tanaman Air Hydrilla Verticillata.Prodi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Nusantara PGRI, Kediri. Heddy, S. 1990. Biologi Pertanian. Rajawali Press. Jakarta. Hutauruk, V.O. 2014. Pengaruh Ekstrak Segar Limut (Hydrilla Verticillata L.) Danau Toba Terhadap Kadar Kolesterol Total Dan Gambaran Mikrostruktur Aorta Mencit (Mus Musculusl.). Universitas Sumatera Utara.Medan. Joselin, M. 2014. Karakterisasi Simplisia Dan Skrining Fitokimia Serta Uji Aktivitas Antioksi dan Ekstrak Air Dan Ekstrak Etanol Hidrilla (Hydrilla verticillata(L.f.) Royle). Universitas Sumatera Utara, Medan. Kimball, J. W. 1993. Biologi Umum. Erlangga. Jakarta. Lakitan, B. 2007. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. Raja Grafindo Persada. Jakarta. Nawawi. 2006. Buku Penuntun Belajar Fisika. Sagufindo Kinarya, Surabaya. Nurzaman,J. 2013. Laporan Tetap Praktikumekologi Pertanian Daur Karbon.Universitas Sriwijaya. Indralaya.
Pratama, T. A. 2009. Praktikum Fisiologi Tumbuhan Fotosintesis. Jurusan Biologi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas, Padang.
Purba, E dan Ade, C. K. 2012. Kajian Awal Laju Reaksi Fotosintesis untuk Penyerapan Gas CO2 Menggunakan Mikroalga Tetraselmis Chuii. Fakultas Teknik Universitas Lampung, Lampung. Ratnaningsih, T.2010.Biologi Umum. Bandung. Utomo, B. 2007. Fotosintesis Pada Tumbuhan. Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan. Widyastuti, D dan F.A. Bahar. 2008. Pengaruh Intensitas Cahaya Terhadap Pertumbuhan Anggrek Dendrobium. Jurnal Holtikultura. Institut Pertanian Bogor, Bogor.
LAMPIRAN
