Respirasi Tanaman dan Peningkatan Konsentrasi CO2 di Atmosfer

  

TUGAS MAKALAH ESP (English

Special Purpose)

“Pengaruh Peningkatan Kadar CO

  2 pada Respirasi Tanaman” DISUSUN OLEH :

  A. SAEPULLOH (1147060001 ) ACHMAD (1147060002 FACHRULROZI ) AGUNG JOKO I. (1147060004 ) ALIKA MUSTARI M. (1147060005 ) AMALIA FITRI (1147060006 ) ANARITA DIANA (1147060007 ) ARKHAN JANNATAN (1147060008 ) ASEP YUSUF (1147060009 ) ASSYFA (1147060010 MUZDALIFAH ) AULIA ADILAH JAHIBI (1147060011 )

  

AGROTEKNOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG

DJATI

BANDUNG

2015

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kita panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena berkat

rahmat-Nya kita masih diberi kesehatan, ketabahan, kesabaran, serta

kekuatan sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini

yang berjudul: RESPIRASI.

  Adapun maksud penyusunan makalah ini adalah untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah ESP (English Special Purpose).

  Dalam penyusunan makalah ini penulis menyadari sepenuhnya

bahwa makalah ini tidak lepas dari adanya bantuan dari berbagai pihak.

  

Maka pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih

kepada semua pihak yang telah banyak memberikan bimbingan,

pengarahan, dukungan dan bantuan dalam penyusunan makalah ini. Untuk

itu dengan segala kerendahan hati penulis ingin menyampaikan rasa

terimakasih yang sebesar-besarnya kepada, yang terhormat:

  1. Dosen mata kuliah ESP (English Special Purpose), Ibu Sofya Hasani ,S.P., M.P. yang selalu memberikan motivasi dan pengarahan kepada penulis.

  2. Serta kepada teman-teman seperjuangan angkatan 2014 yang telah menemani perjalanan penulis mulai dari tahap awal hingga selesainya makalah ini. Penulis ucapkan terimakasih teriring do’a Jazaakumullahu Khairan

  

Katsiera, semoga Allah senantiasa menaungi kalian semua dalam kebaikan

dunia dan akhirat.

  Bandung ,Mei 2015 Penulis

DAFTAR IS

  

  

  

  

  

BAB I PENDAHULUAN Respirasi sangat penting untuk pertumbuhan dan

  pemeliharaan seluruh bagian pada jaringan tanaman, dan memiliki peran penting dalam menjaga keseimbangan kadar karbon pada sel- sel individu bagi seluruh tanaman dan ekosistem, serta dalam siklus karbon global. Melalui proses respirasi, energi surya dilestarikan selama fotosintesis berlangsung dan disimpan sebagai energi kimia dalam molekul organik yang dirilis secara teratur untuk memproduksi ATP, peredaran energi transformasi biologis secara universal, dan kemampuan reduksi (misalnya NADH dan NADPH). Sebuah kuantitatif penting oleh-produk respirasi adalah CO2 dan oleh sebab itu, tanaman dan respirasi ekosistem memainkan peran utama dalam siklus karbon global.

  Sekitar 120 Gt pertukaran karbon per tahun di atmosfer oleh ekosistem Terrestrial, lebih tepatnya melalui proses fotosintesis dan respirasi (Schlesinger, 1997). diperkirakan, setengah dari PPK2 berasimilasi setiap tahun melalui fotosintesis dan dilepaskan kembali ke atmosfer melalui respirasi tanaman (Giford, 1994; Amthor, 1995). Karena terestrial fuks biosfer-suasana CO2 jauh lebih besar daripada masukan antropogenik CO2 ke atmosfer, kecil perubahan respirasi terestrial bisa memiliki signifkan berdampak pada kenaikan tahunan di atmosfer CO2 (Amthor, 1997). Bukti nyata literatur telah menunjukkan bahwa respirasi pada tanaman berkurang bagi tanaman yang tumbuh pada wilayah berkadar CO2 tinggi. Misalnya, berdasarkan pengamatan diperkirakan terjadi Pengurangan respirasi pada jaringan tanaman sekitar 15-20% disebabkan oleh kadar CO2 yang meningkat sebesar dua kali lipat pada keadaan atmosfer

  (Amthor, 1997; Drake et al., 1997; Curtis dan Wang, 1998), dapat meningkatkan Kandungan atmosfer yang bersih pada ekosistem global dengan 3A4 Gt karbon per tahun (Drake et al., 1999), dan dengan demikian mengimbangi jumlah yang setara dengan karbon dari CO2 antropogenik naungan-naungan aksesi. Oleh karena itu, tidak hanya perubahan secara bruto (hitungan kotor) dalam respirasi Yang penting untuk masalah keseimbangan karbon skala besar, perubahan tarif spesifk respirasi dapat memiliki dampak yang signifkan terhadap biologi tanaman dasar seperti pertumbuhan, partisi biomassa atau serapan hara (Amthor, 1991; Wullschleger et al., 1994; Drake et al., 1999).

  Scaling efek peningkatan atmosfer CO2 Pada respirasi tanaman di tingkat biokimia pada seluruh ekosistem memanglah sulit. Hal ini berdasarkan dua alasan penting:

  1) Titik kontrol halus dan kasar dari jalur pernapasan di jaringan dan seluruh tanaman yang tidak dikenal 2) Penyesuaian tingkat respirasi aktif atau pasif dari dampak kadar

  CO2 yang tinggi yang mungkin memiliki kedua hulu (misalnya pada substrat ketersediaan) dan hilir (misalnya pada energi demand) dari jalur oksidasi karbon. Kemudian pengukuran akurat dari tingkat pernapasan sebagai CO2 evolusioner telah terbukti sulit dengan teknik sesaat (Gonzalez-Meler dan Siedow, 1999;. Hamilton et al, 2001; Jahnke, 2001), menyajikan belum ada pembatasan lain untuk melakukan pengukuran-proses berbasis suku respirasi organisme, ekosistem atau tingkat global.

  CO2 dibahas khsusus melalui pandangan studi terbaru yang telah disediakan, yaitu tentang efek dari jangka pendek dan jangka panjang perubahan kadar CO2 di atmosfer bagi respirasi tanaman.

BAB II PEMBAHASAN

1. Dampak Langsung dan Tidak Langsung dari CO2 terhadap Tingkat Respirasi Tanaman

  Amthor (1991) mendeskripsikan dua perbedaan dampak dari CO2 terhadap tingkat respirasi tanaman yang dapat dibedakan berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan, yaitu : dampak langsung, dan tidak langsung. efek langsung, yaitu di mana tingkat respirasi mitokondria atau jaringan bisa secara cepat dan reversibel menjadi berkurang dikarenakan pesatnya peningkatan kadar CO2.(Amthor et al., 1992; Amthor, 2000a), dan efek tidak langsung yang disebabkan tingginya kadar CO2 berpengaruh terhadap perubahan tingkat respirasi pada jaringan dibandingkan dengan tingkat respirasi pada tanaman yang ditanam pada wilayah dengan kadar CO2 yang rendah.

  Ketika keduanya diuji pada umum latar belakang CO2 (Azcón-Bieto et al., 1994). Sebagian besar studi menyelidiki efek dari perubahan CO2 berpengaruh langsung Pada tingkat pernapasan yang sebelumnya telah dijelaskan dampaknya terhadap respirasi tanaman, (darinon signifkan 60%) dan arah rangsangan (baik rangsangan secara inhibitor atau tidak berpengaruh sama sekali). Dari kedua efek dengan sedikit perkembangan mekanisme pada jaringan tanaman. Pengukuran pembaur ment artefak merupakan komplikasi ditambahkan untuk membangun keberadaan dan besarnya efek langsung dan tidak langsung dari CO2 Pada respirasi (Gonzalez-Meler dan Siedow, 1999; Amthor, 2000a; Jahnke, 2001; Davey et al., 2004).

1.1. Dampak Langsung

  Sebelumnya telah disebutkan, bahwa dampak jangka pendek dari peningkatan CO2 di atmosfer menghambat respirasi mitokondria dan jaringan tumbuhan sekitar 15-2O%. Meskipun CO2 berefek langsung pada enzim pernafasan, jarak dari hambatan langsung terhadap jaringan respirasi secara utuh dengan meningkatkan CO2, mengurangi dampak seperti pada penurunan dari kecepatan respirasi yang mungkin terdapat pada pertumbuhan tanaman dan siklus karbon global.

  Sedangkan dampak dari CO2 secara langsung terjadi pada enzim. Penggandaan dari tingkat CO2 telah menunjukan adanya hambatan oksigen pada mitokondria dan aktivitas enzim mitokondria dalam beberapa kondisi. Atmosfer mengurangi aktiftas dari sitokroma oksidasi dan dehidroginase pada mitkondria yang terisolasi dari kotiledon dan akar pada Glycine max. Ketika diteliti, tingkat penyerapan oksigen di dalam mitokondria sendiri telah menunjukkan adanya penghambatan sekitar 15% dari semestinya atau bahkan hampir tidak ada aktiftas penyerapan Oksigen sama sekali yang diakibatkan oleh meningkatnya kadar CO2 di atmosfer.

  Dalam skala dampak langsung dari kadar CO2 yang tinggi. Ada 2 faktor yang menyebabkan CO2 dapat berdampak langsung terhadap enzim respirasi pada jaringan utuh, yaitu:

1. Sitokrom oksidase meningkat hingga 50% dari total

  kontrol pernapasan (untuk defnisi, lihat Kacser dan Burns, 1979) pada tingkat elektron mitokondria rantai transpor.

  2. Sifat kompetitif sitokrom dan, jalur alternatif respirasi mitokondria (Afourtit et al., 2001). Aktivitas jalur alternatif respirasi dapat meningkatkan dua kali lipat dari pada CO2, saat rekayasa CO2 berlangsung, terjadi penghambatan jalur sitokrom.

  Dalam kondisi terhambat, kegiatan jalur alternatif (untuk rincian, lihat Ribas-Carbo et al., 1995), penghambatan jalur sitokrom mencapai tingkat 18% dari tingkatan aliran semestinya. dengan menggandakan ambient CO2 yang dikompensasi oleh kenaikan aktivitas jalur alternatif (Valt), tidak ditemukan adanya penurunan yang signifkan dalam pengambilan oksigen dari keseluruhan mitokondria yang terisolasi. Hasil ini menunjukkan bahwa peningkatan aktivitas jalur alternatif pada peningkatan CO2 Menyediakan mekanisme dimana CO2 dengan secara langsung menghambat oksidasi sitokrom.

  Dampak langsung pada jaringan utuh. Fakta-fakta terbaru menunjukan, pada penelitian yang menganalisa terjadinya efek spontan akibat CO2. peneliti akan menitikberatkan penelitian pada ukuran artefak-artefak. Penelitian baru menunjukan bahwa kecepatan respirasi dihambat oleh suatu penggandaan CO2 di atmosfer baik secara cepat maupun lambat. Hal itu berarti bahwa CO2 pada enzim mitokondria tidak memiliki dampak yang spesifk pada kecepatan repirasi keseluruhan jaringan.

  Apakah ada dampak langsung dari CO2 terhadap seluruh tanaman? Di balik tingginya peningkatan CO2 di atmosfer. Kemungkinan dapat meningkatkan fotosintesis dan pertumbuhan tanaman, yang mana pada pergilirannya harus menghasilkan peningkatan tingkat pernapasan secara spesifk bagi seluruh tanaman. Namun, bukti nyata dari literatur telah menunjukkan bahwa tingkat respirasi spesifk pada jaringan tanaman sering berkurang ketika tanaman terkena atau tumbuh pada daerah berkadar CO2 tinggi. Hal ini dikarenakan efek langsung pada enzim dan efek tidak langsung yang berasal dari perubahan komposisi zat kimia tanaman.

  Meskipun ukuran artefak juga mungkin dipengaruhi oleh beberapa hal yang telah disampaikan sebelumnya pada efek CO2 terhadap tingkat, arah dan besarnya respirasi. Dampak dari peningkatan CO2 Pada respirasi tanaman mungkin sebagian besar tergantung pada skala vertikal (dari enzim untuk ekosistem) di mana pengukuran diambil. Dalam review ini, efek dari peningkatan CO2 dari skala sel ke ekosistem disajikan dalam konteks enzimatik dan kontrol fsiologis dari respirasi tanaman, peran jalur non-fosforilasi, dan efek yang mungkin terkait dengan ukuran tanaman.

1.2. Kelemahan

  CO2 yang tinggi dapat meningkatkan respirasi tanaman, yang berpotensi mempengaruhi tanaman c3. Tanaman yang

  ditanam di tingkat karbon dioksida tinggi diperkirakan berespirasi lebih dari pada tanaman yang tumbuh di bawah kondisi atmosfer saat ini, dan dapat meningkatkan hasil panen.Tanaman menarik co2 dari atmosfer untuk proses pembuatan glukosa saat proses fotosintesis. Kelebihan tanaman c3 yang terkena co2 yang tinggi adalah umumnya dapat tumbuh lebih besar. Daun lebih besar atau lebih tebal. Dapat juga meningkatkan volume, panjang akar, juga dapat meningkatkan karbohidrat dan kandungan nitrogennya lebih rendah dari biji-bijian.

  Kelemahan tanaman c3 yaitu peningkatan suhu yang merugikan benih produksi, seperti digambarkan untuk padi sawah diiklim tropis dan kacang merah. Tanggapan kuantitatif benih penurunan hasil meningkatnya suhu bervariasi antara spesies dan kultivar tanaman, tetapi pola yang sama. Setiap tanaman memiliki suhu optimum untuk proses pertumbuhan dan reproduksi. Hasil biji menurun sekitar 10% per °C dengan nol pada sekitar 10 °C di atas suhu optimum. Hasil biji menurun ke nol pada sekitar 32 °C untuk kultivar iklim pada kacang merah, 36 °C untuk padi sawah tropis, dan 40 °C untuk kultivar pemanasan iklim kacang tanah dan kedelai.

2. Pelajaran Penting tentang Dampak pada Hubungan Karbon Tanaman, Nitrogen, dan Air

  Experimen merupakan inti dari upaya untuk menilai dampak dari peningkatan CO2 pada tanaman baik dilakukan selama beberapa musim ataupun dalam beberapa kasus, penelitian dilakukan selama tanaman tersebut hidup. Penelitian ini telah digunakan untuk mengenalkan vegetasi pada konsentrasi tinggi dari CO2 di atmosfer dengan kondisi udara terbuka selama hampir dua dekade. Ulasan ini menjelaskan beberapa pelajaran dari investatsi jangka panjang dalam percobaan ini. Pertama, peningkatan CO2 merangsang keuntungan karbon fotosintesis dan produksi primer bersih dalam jangka panjang meskipun menurunnya pengaturan aktivitas Rubisco. Kedua, peningkatan CO2 meningkatkan efsiensi penggunaan nitrogen dan ketiga, menurunkan penggunaan air di daun dan kanopi. Akhirnya, stimulasi hasil dengan peningkatan CO2 pada spesies tanaman jauh lebih kecil dari yang diharapkan. Sementara banyak dari pelajaran ini telah sangat jelas ditunjukkan dalam sistem tanaman, semua pelajaran memiliki implikasi penting bagi sistem alam.

  Beberapa pelajaran penting tentang dampak pada hubungan karbon tanaman, nitrogen, dan air:

  1. Peningkatan CO2 merangsang keuntungan karbon fotosintesis.

  Studi terbaru dari tanggapan fotosintesis C3 untuk peningkatan CO2 adalah penyerapan karbon fotosintesis (A) ditingkatkan dengan peningkatanCO2 meskipun aklimatisasi kapasitas fotosintesis.Sementara studi awal tanaman C3yang ditanam di pot dalam lingkungan terkendali menunjukkan bahwa aklimatisasi kapasitas fotosintesis mungkin meniadakan rangsangan apapun dalam A pada beberapa spesies (Ulasan di Arp, 1991; Stitt, 1991; Sage, 1994).

  Secara umum, lingkungan, atau faktor-faktor genetik yang membatasi perkembangan mempengaruhi tanaman untuk aklimatisasi lebih besar dari kapasitas fotosintesis, dan mengurangi stimulasi A oleh pertumbuhan pada peningkatan CO2.

  2. Efsiensi fotosintesis penggunaan nitrogen meningkat pada saat CO2 meningkat.

  Secara teori, efsiensi penggunaan fotosintesis nitrogen (PNUE), didefnisikan di sini sebagai jumlah bersih CO2 yang berasimilasi per unit daun N, memiliki potensi untuk meningkatkan C3tanaman yang ditanam di ditinggikan CO2 dalam fotosintesis aklimatisasi memberikan kesempatan untuk mengoptimalkan distribusi N untuk memaksimalkan keuntungan C.

  3. Penggunaan air pada daun dan kanopi menurun ketika CO2 ditingkatkan.

  Tanaman mengendalikan stomata mereka untuk mengatur jumlah air yang masuk dan keluar. Namun kanopi daun akan menentukan jumlah air yang keluar dari stomata yang mempengaruhi pada tingkat respirasi.

BAB III KESIMPULAN Bertentangan dengan apa yang diperkirakan sebelumnya,

  tingkat pernapasan spesifk umumnya tidak berkurang ketika tanaman tumbuh pada wilayah berkadar CO2 tinggi. Namun, seluruh penelitian ekosistem menunjukkan bahwa kanopi respirasi tidak meningkat secara proporsional untuk peningkatan biomassa dalam menanggapi peningkatan CO2, Meskipun proporsi respirasi terbesar terjadi dalam sistem akar. Mengenai proses respirasi yang ditentukan oleh kadar CO2 secara kontrol fsiologis, informasi pokok yang didapat masih sangatlah terbatas, sehingga menghambat interpretasi suara tanggapan spesies-spesifk respirasi untuk peningkatan CO2. Oleh karena itu peran respirasi tanaman dalam meningkatkan kapasitas ekosistem darat masih belum pasti.

  Daftar Pustaka

  Meler, M. A., Taneva, L., & Trueman, R. J. (2004). Plant Respiration and Elevated Atmospheric CO2 Concentration: Cellular Responses and Global Signifcance. Annals of Botany , 647–656.

  

Leakey, A. D., Ainsworth, E. A., Bernacchi, C. J., Rogers, A., Long, S. P., & Ort,

  D. R. (2009). Elevated CO2 efect on plant carbon, nitrogen, and water relations: six important lessons from FACE. Journal of Experimental Botany, 2859-2876.