Pengaruh Suhu terhadap laju Fotosintesis
MAKALAH PRESENTASI KELAS
DASAR-DASAR FISIOLOGI TUMBUHAN
TAHUN 2014
PENGARUH SUHU TERHADAP LAJU FOTOSINTESIS
disusun oleh:
Kelompok
: Hafid Windu A.
(12040)
Ari Tri Lestari
(12705)
Abdillah Nurul Husna
(12843)
Ade Intan Christian
(12968)
Kelas
:F
Dosen Pengampu
: Dr. Ir. Endang Sulistyaningsih, M.Sc.
Dr. Ir. Suyadi Mw, M.Sc.
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2014
PENGARUH SUHU TERHADAP LAJU FOTOSINTESIS
RINGKASAN
Fotosintesis adalah proses anabolisme yang terjadi pada semua organisme fotoautotrof.
Pada proses fotosintesis terjadi proses penangkapan energi radiasi matahari dan diubah menjadi
energi kimia dalam bentuk karbohidrat. Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh
faktor lingkungan suhu terhadap laju fotosintesis. Metode yang digunakan yaitu metode
Ingenhousz dengan menggunakan Hydrilla verticillata. Perlakuan suhu 5°C, 15°C C, 25°C,
30°C, 45°C. Volume oksigen yang dihasilkan dihitung dengan rumus: perubahan volume (mL) /
berat Hydrilla (gram)/jam atau [perubahan volume (ml) / berat Hydrilla (gram)] x 4. Hasil yang
diperoleh kemudian dianalisis menggunkan regresi. Regresi kuadratik pengaruh suhu terhadap
laju fotosintesis menunjukan nilai regresi sebesar 0.9923. Angka tersebut mendekati nilai 1,
artinya suhu berpengaruh nyata terhadap laju fotosintesis atau peningkatan variabel suhu akan
menyebabkan peningkatan pada variabel laju fotosintesis.
PENDAHULUAN
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan untuk memproduksi
energi terpakai dengan memanfaatkan energi cahaya. Hampir semua makhluk hidup bergantung
dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Fotosintesis berjasa menghasilkan sebagian besar
oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Proses fotosintesis dapat digambarkan sebagai berikut :
6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 + 6O2
Proses fotosintesis membutuhkan air, karbondioksida, dan klorofil selanjutnya dengan
energi cahaya maka dihasilkan glukosa dan oksigen. Hasil fotosintesis tersebut digunakan dalam
proses pertumbuhan, perkembangan tanaman dan sebagai sumber energi untuk makhluk hidup
lainnya. Menurut Campbell et al. (2002), fotosintesis menyediakan makanan bagi hampir seluruh
kehidupan di dunia baik secara langsung ataupun tidak langsung. Oganisme mempeoleh senyawa
oganik yang digunakannya untuk enegi di angka kabon dengan satu atau dua caa utama : nutisi
autofik dan heteotofik.Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa fotosintesis menjadi sangat penting
bagi kehidupan di bumi, sehingga perlu untuk mengetahui pengaruh faktor lingkungan antara
lain: intensitas cahaya, warna cahaya, dan suhu terhadap laju fotosintesis.
Interaksi yang kuat antara asimilasi, cahaya, dan suhu itu dapat dibuktikan. Pada
intensitas cahaya yang tinggi tingkat asimilasi itu secara signifikan dipengaruhi oleh suhu, tetapi
tidak ada efek positif yang diamati pada tingkat cahaya rendah. Intensitas cahaya pada daun yang
diuji berkisar dari 30 sampai 350 µ mol m-2s-1 dengan memvariasikan jarak sampel lampu (Neri
et al., 2003).
Suhu merupakan salah satu faktor lingkungan yang paling berpengaruh terhadap proses
fisiologi tanaman, aktivitas fotosintesis menjadi sangat sensitif terhadap tekanan yang disebabkan
oleh suhu yang tidak menguntungkan. (Berry & Bjorkman, Georgieva cit. Brandner, 2002). Pada
tanaman C3 dan C4, kisaran suhu untuk mencapai fotosintesis optimum termasuk lebar akan
tetapi ketika suhu melewati batas tertentu maka akan terjadi penurunan laju fotosintesis (Edwards
dan Walker cit. Brandner, 2002).
Menurut Riberio et al. (2005), suhu merupakan salah satu faktor lingkungan penting
dalam fisiologi tumbuhan. Aktivitas fotosintesis pun sensitif terhadap faktor suhu dan bahkan
dapat menyebabkan stress pada tingkat suhu yang ekstrim. Telah diketahui bahwa fotosintesis
mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman dimana proses fotosintesis itu
merupakan proses mengubah karbon atmosferik (CO2) menjadi karbohidrat.Pengaruh faktor
lingkungan, dalam hal ini suhu sangat mempngaruhi aktivitas fotosintesis terkait dengan aktivitas
enzim. Fotosintesis merupakan reaksi yang memerlukan enzim, sedangkan kinerja enzim
dipengaruhi oleh suhu. Aktivitas fotosintesis tidak berlangsung pada suhu di bawah 5 o C dan
diatas 50o C. Suhu optimum fotosintesis sekitar 280 C – 30o C. Tumbuhan yang hidup di daerah
tropis memiliki enzim yang bekerja secara optimum karena tumbuh di lingkungan yang memiliki
kisaran suhu optimum. Suhu yang rendah juga dapat menghambat proses fotosintesis karena
mempengaruhi aliran sitoplasma di dalam sel.
METODE PRAKTIKUM
Praktikum
Pengaruh Faktor Lingkungan terhadap Laju Fotosintesis dilaksanakan di
Laboratorium Ilmu Tanaman, Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas
Gadjah Mada, Yogyakarta. Pada acara ini, peralatan yang digunakan berupa timbangan ,
erlenmeyer, pipet, termohidrometer, alat ukur intensitas cahaya matahari, pengukur waktu,
sungkup, plastik penutup (warna bening, merah, kuning, hijau, dan ungu), 5 termometer, 3 tripot,
3 plat asbes, 3 lampu spiritus, 5 gelas piala volume 1 liter. Sedangkan bahan yang digunakan
adalah ganggang Hydrilla verticillata, es batu, dan air.
Pertama disiapkan alat-alat yang akan digunakan untuk praktikum pada acara ini. Pipet
yang sudah disiapkan diisi air sampai agak penuh, kemudian ditutup bagian pangkalnya dengan
tangan, dan bagian ujungnya dengan selang plastik yang sudah dibakar. Tangan pada bagian
pangkal dilepaskan sehingga air tidak dapat keluar lagi. Potongan ganggang Hidrylla verticillata
diambil dengan berat tertentu yang hampir sama utuk semua perlakuannya. Bagian pangkal
Hydrilla verticillata dimasukkan ke dalam pangkal pipet. Erlenmeyer diisi air sampai batas leher,
kemudian pipet yang sudah berisi Hydrilla dimasukkan ke dalam Erlenmeyer dan dimasukkan ke
dalam gelas piala. Perlakuan suhu lebih kurang a.5°C b.15°C C c.25°C d.30°C e.45°C. Untuk
perlakuan A dan B, gelas piala diisi dengan es, untuk D dan E diisi dengan air dan dipanaskan
dengan lampu spiritus di atas tripot dan plat asbes. Sedangkan untuk perlakuan C tergantung dari
suhu air di dalam erlenmeyer. Perubahan volume air dalam pipet dicatat tiap 15 menit sekali.
Pengamatan diulangi sebanyak 3 kali. Volume oksigen yang dihasilkan dihitung dengan rumus:
perubahan volume (mL) / berat Hydrilla (gram)/jam atau [ perubahan volume (ml) / berat
Hydrilla (gram) ] x 4.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Fotosintesis merupakan suatu proses pengubahan zat-zat anorganik CO 2 dan H2O oleh
klorofil menjadi zat organik karbohidrat dengan bantuan cahaya. Fotosintesis merupakan suatu
reaksi anabolisme yang mengubah senyawa-senyawa sederhana menjadi senyawa yang lebih
kompleks. Fotosintesis dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal yaitu
faktor yang datang dari tumbuhan itu sendiri misalnya adanya hormone dalam tumbuhan tersebut.
Faktor ekternal, proses fotosintesis dipengaruhi oleh fluktuasi intensitas cahaya, suhu daun, suhu
udara dan kelembaban (Gruia et.al., 2011). Suhu merupakan salah satu faktor lingkungan yang
paling penting, yang dapat mempengaruhi fotosintesis, karena aktivitas fotosintesis sensitif
terhadap tekanan yang disebabkan oleh suhu (Ribeiro et.al., 2006). Namun pada suhu tinggi CO2
kurang larut dalam air kloroplas sehingga menurunkan fotosintesis, terjadi cekaman kekeringan
dan penutupan stomata, sehingga menghambat masuknya CO2 ke dalam daun (Nasaruddin et.al.,
2006). Laju fotosintesis akan meningkat pada suhu optimum dan tinggi namun akan suatu saat
akan turun, artinya umumnya semua tanaman memiliki toleransi yang berbeda-beda terhadap
suhu yang mempengaruhi laju fotosintesisnya.
Gambar 1. Grafik regresi kuadratik pengaruh suhu terhadap laju fotosintesis
Grafik regresi kuadratik pengaruh suhu terhadap laju fotosintesis menunjukan nilai regresi
sebesar 0.9923. Angka tersebut mendekati nilai 1, yang artinya sehingga suhu berpengaruh nyata
terhadap laju fotosintesis atau peningkatan variable suhu akan menyebabkan peningkatan pada
variabel laju fotosintesis. Tanaman Hydrilla sebagai tanaman C3 memiliki suhu optimum untuk
fotosintesis lebih rendah dari pada C4 dan lebih tinggi dari pada CAM. Kisaran suhu dimana
tumbuhan dapat melakukan fotosintesis cukup besar. Bakteri dan ganggang biru hijau tertentu
dapat berfotosintesis pada suhu mencapai 700C (Lakitan, 2013).
Pada grafik di atas,
menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu, maka laju fotosintesis akan meningkat, sebagaimana
diketahui bahwa tanaman Hydrilla yang merupakan ganggang dapat berfotosintesis hingga suhu
700C. Lakitan (2013) menyatakan bahwa peningkatan suhu pada kisaran yang normal hanya
sedikit berpengaruh pada hidrolisis air dan difusi CO2 ke dalam daun, tetapi akan sangat
berpengaruh terhadap reaksi- reaksi biokimia fiksasi dan reduksi CO2. Oleh sebab itu,
peningkatan suhu akan meningkatkan laju fotosintesis sampai terjadinya denaturasi enzim dan
kerusakan pada fotosistem.
Pengaruh suhu terhadap laju fotosintesis pada hasil pengamaan memiliki kecenderungan
kuadratik. Menurut Sutcliffe cit. Fitter and Hay (1981) menyebutkan bahwa hal ini terjadi
dikarenakan kenaikan temperatur sel tanaman aka mempengaruhi proses biokimia di dalam dua
cara yang antagonistik mutualistis. Pertama kenaikan suhu menyebabkan pergerakan molekulmolekul yang bereaksi semakin bertambah. Reaksi tersebut pada hakekatnya dipercepat oleh
enzim. Dengan kenaikan suhu, peningkatan rangsangan molekul merusak akan merusak struktur
tersier yang diikuti dengan penurunan aktivitas enzim dan laju reaksi.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengamatan pengaruh sushu terhadap laju fotosintesis yang telah
dilakukan maka diperoleh nilai R sebesar 0,9923 yang artinya suhu berkorelasi positif dengan
fotosintesis. Kenaikan suhu diikuti dengan kenaikan laju fotosintesis. Namun hubungan ini
memiliki pola kecenderungan kuadratik, laju fotosintesis tinggi pada suatu titik tertentu ketika
suhu optimum tetapisuatu saat akan kembali turun.
DAFTAR PUSTAKA
Berry, Bjorkman., Georgieva cit. Brandner S. 2002. Sensitivity of photosynthesis in a C4 plant,
maize, to heat stress. Plant Physiol 129:1-1773.
Campbell, N.A., J.B. Reece, L.G. Mitchell. 2002. Biology, 5th Edition (Biologi, Edisi Kelima,
alih bahasa : R. Lestari, Ellyzar dan N. Anita). Erlangga, Jakarta.
Edwards and Walker cit. Brandner S. 2002. Sensitivity of photosynthesis in a C4 plant, maize, to
heat stress. Plant Physiol 129:1-1773.
Gruia, M., Baciu, A., and C. Sina. 2011. The environmental factors and their influences on main
physiological processes on apple trees.Journal of Horticulture, Foresty and Biotechnology
15(2):152-156.
Lakitan, B. 2013. Dasar – dasar Fisiologi Tumbuhan. PT Raja Grafindo Persada, Jakarta.
Neri, D., Roberto, B., Gianni, A. 2003. Effects of low-light intensity and temperature on
photosynthesis and trans piration of Vigna sinensis L. Journal of Fruit and Ornamental
Plant Research 11:17-24.
Ribeiro, V.R., Eduardo C. M., and Ricardo F. O.2006. Temperature response of photosynthesis
and its interaction with light intensity in sweet orange leaf discs under non-photorespiratory
condition. Journal Cienc Agrotec Lavras 30 (4) : 670-678.
Sutcliffe cit. Fitterm A. H. and Hay R.K.M. 1981. Environmental Physiology of Plants (Fisiologi
Lingkungan Tanaman, alih bahasa : Sri Andani dan Purbayanti ). Gadjah Mada University
Press, Yogyakarta.
1.
Jika temperatur sangat panas, maka stomata pada tumbuhan C-3 tidak akan
terbuka secara terus menerus. Hal ini dilakukan untuk menghindari penguapan/transpirasi
yang berlebihan sehingga air dalam tubuh tumbuhan dapat dihemat. Penguapan yang
berlebihan akan menyebabkan tumbuhan kekurangan air sehingga dapat menyebabkan
tumbuhan layu atau mati kekeringan. Suhu / temperatur juga dapat mempengaruhi
enzim untuk proses fotosintesis. Jika suhu naik 10 derajat C, kerja enzim meningkat
2x lipat. (tapi hanya pada suhu tertentu, jika suhu terlalu tinggi, justru bisa
merusak). Enzim yang mengatur proses fotosintesis pada tumbuhan bekerja optimum
pada suhu 30°C. Enzim-enzim ini mengkatalis reaksi fotosintesis agar berlangsung secara
efisien dan efektif.
2.
Jika tumbuhan C-3 menutup stomatanya karena temperatur sangat tinggi maka
akan berakibat pada proses fotosintesis akan terhenti (stagnan). Hal ini disebabkan karena
pada keadaan panas yang berlebihan stomata daun justru akan menutup untuk
menghindari terjadinya transpirasi yang berlebihan, sehingga CO2 tidak dapat masuk dan
fotosintesis akan berhenti sama sekali karena fotosintesis membutuhkan CO2. Kondisi
lingkungan yang panas, kering, dan terik juga dapat menyebabkan terjadinya
fotorespirasi yang menyebabkan stomata tertutup. Kondisi ini menyebabkan CO2 tidak
bisa masuk dan O2 tidak bisa keluar sehingga terjadi fotorespirasi. Fotorespirasi adalah
respirasi,proses pembongkaran karbohidrat untuk menghasilkan energi dan hasil samping,
yang terjadi pada siang hari). Jika kondisi ini tetap berlanjut maka proses fotosintesis
tidak dapat berlangsung karena tempat berlangsungnya fotosintesis yaitu pada stomata,
sehingga dapat menyebabkan tanaman akan mati. Cara tumbuhan C-3 untuk beradaptasi
dengan kondisi lingkungan yang panas, kering, dan terik salah satunya adalah permukaan
daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah
terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan. Padi,
gandum, dan kedelai merupakan contoh-contoh tumbuhan C3 yang penting dalam
pertanian. Sekedar
tambahan
CAM.Dalam spesies
dalam
membandingkan
tumbuhan tertentu,
tumbuhah
ada cara lain
C-3,
C-4
dan
fiksasi karbon yang
meminimumkan fotorespirasi. Dua adaptasi fotosintetik yang paling penting ini ialah
fotosintesis C4 dan CAM
Tumbuhan C4
Tumbuhan C4 dinamakan demikian karena tumbuhan itu mendahului siklus Calvin yang
menghasilkan asam berkarbon -4 sebagai hasil pertama fiksasi CO 2 dan yang memfiksasi
CO2menjadi APG di sebut spesies C3, sebagian spesies C4 adalah monokotil (tebu, jagung, dll)
Reaksi dimana CO2 dikonfersi menjadi asam malat atau asam aspartat adalah melalui
penggabugannya dengan fosfoeolpiruvat (PEP) untuk membentuk oksaloasetat dan Pi.
Enzim PEP-karboksilase ditemukan pada setiap sel tumbuhan yang hidup dan enzim ini yang
berperan dalam memacu fiksasi CO2 pada tumbuhan C4. enzim PEP-karboksilase terkandung
dalam jumlah yang banyak pada daun tumbuhan C4, pada daun tumbuhan C-3 dan pada akar,
buah-buah dan sel – sel tanpa klorofil lainnya ditemukan suqatu isozim dari PEP-karboksilase.
Reaksi untuk mengkonversi oksaloasetat menjadi malat dirangsang oleh enzim malat
dehidrogenase dengan kebutuhan elektronnya disediakan oleh NHDPH. Oksaleasetat harus
masuk kedalam kloroplas untuk direduksi menjadi malat.
Pembentukkan aspartat dari malat terjadi didalam sitosol dan membutuhkan asam amino lain
sebagai sumber gugus aminonya. Proses ini disebut transaminasi.
Pada tumbuihan C-4 terdapat pembagian tugas antara 2 jenis sel fotosintetik, yakni :
sel mesofil
sel-sel bundle sheath/ sel seludang-berkas pembuluh.
Sel seludang berkas pembuluh disusun menjadi kemasan yang sangat padat disekitar berkas
pembuluh. Diantara seludang-berkas pembuluh dan permukaan daun terdapat sel mesofil yang
tersusun agak longgar. Siklus calvin didahului oleh masuknya CO2 ke dalam senyawa organic
dalam mesofil.
Langkah pertama ialah penambahan CO2 pada fosfoenolpirufat (PEP) untuk membentuk produk
berkarbon empat yaitu oksaloasetat, Enzim PEP karboksilase menambahkan CO2 pada PEP.
Karbondioksida difiksasi dalam sel mesofil oleh enzim PEP karboksilase. Senyawa berkarbonempat-malat, dalam hal ini menyalurkan atom CO2 kedalam sel seludang-berkas pembuluh,
melalui plasmodesmata. Dalam sel seludang –berkas pembuluh, senyawa berkarbon empat
melepaskan CO2 yang diasimilasi ulang kedalam materi organic oleh robisco dan siklus Calvin.
Dengan cara ini, fotosintesis C4 meminimumkan fotorespirasi dan meningkatkan produksi
gula. Adaptasi ini sangat bermanfaat dalam daerah panas dengan cahaya matahari yang banyak,
dan dilingkungan seperti inilah tumbuhan C4 sering muncul dan tumbuh subur.
Tumbuhan CAM
Beberapa spesies tumbuhan mempunyai sifat yang berbeda dengan kebanyakan tumbuhan
lainnya, yakni Tumbuhan ini membuka stomatanya pada malam hari dan menutupnya pada siang
hari. Kelompok tumbuhan ini umumnya adalah tumbuhan jenis sukulen yang tumbuh da daerah
kering. Dengan menutup stomata pada siang hari membantu tumbuhan ini menghemat air, dapat
mengurangi laju transpirasinya, sehingga lebih mampu beradaptasi pada daerah kering tersebut.
Selama malam hari, ketika stomata tumbuhan itu terbuka, tumbuhan ii mengambil CO2 dan
memasukkannya
kedalam
berbagai
asam
organic.
Cara
fiksasi
karbon
ini
disebutmetabolisme asam krasulase, atau crassulacean acid metabolism
(CAM).
Dinamakan demikian karena metabolisme ini pertama kali diteliti pada tumbuhan dari famili
crassulaceae. Termasuk golongan CAM adalah Crassulaceae, Cactaceae, Bromeliaceae,
Liliaceae, Agaveceae, Ananas comosus, dan Oncidium lanceanum.
Jalur CAM serupa dengan jalur C4 dalam hal karbon dioksida terlebih dahulu dimasukkan
kedalam senyawa organic intermediet sebelum karbon dioksida ini memasuki siklus Calvin.
Perbedaannya ialah bahwa pada tumbuhan C4, kedua langkah ini terjadi pada ruang yang
terpisah. Langkah ini terpisahkan pada dua jenis sel. Pada tumbuhan CAM, kedua langkah
dipisahkan untuk sementara. Fiksasi karbon terjadi pada malam hari, dan siklus calvin
berlangsung selama siang hari.
DASAR-DASAR FISIOLOGI TUMBUHAN
TAHUN 2014
PENGARUH SUHU TERHADAP LAJU FOTOSINTESIS
disusun oleh:
Kelompok
: Hafid Windu A.
(12040)
Ari Tri Lestari
(12705)
Abdillah Nurul Husna
(12843)
Ade Intan Christian
(12968)
Kelas
:F
Dosen Pengampu
: Dr. Ir. Endang Sulistyaningsih, M.Sc.
Dr. Ir. Suyadi Mw, M.Sc.
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2014
PENGARUH SUHU TERHADAP LAJU FOTOSINTESIS
RINGKASAN
Fotosintesis adalah proses anabolisme yang terjadi pada semua organisme fotoautotrof.
Pada proses fotosintesis terjadi proses penangkapan energi radiasi matahari dan diubah menjadi
energi kimia dalam bentuk karbohidrat. Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh
faktor lingkungan suhu terhadap laju fotosintesis. Metode yang digunakan yaitu metode
Ingenhousz dengan menggunakan Hydrilla verticillata. Perlakuan suhu 5°C, 15°C C, 25°C,
30°C, 45°C. Volume oksigen yang dihasilkan dihitung dengan rumus: perubahan volume (mL) /
berat Hydrilla (gram)/jam atau [perubahan volume (ml) / berat Hydrilla (gram)] x 4. Hasil yang
diperoleh kemudian dianalisis menggunkan regresi. Regresi kuadratik pengaruh suhu terhadap
laju fotosintesis menunjukan nilai regresi sebesar 0.9923. Angka tersebut mendekati nilai 1,
artinya suhu berpengaruh nyata terhadap laju fotosintesis atau peningkatan variabel suhu akan
menyebabkan peningkatan pada variabel laju fotosintesis.
PENDAHULUAN
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan untuk memproduksi
energi terpakai dengan memanfaatkan energi cahaya. Hampir semua makhluk hidup bergantung
dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Fotosintesis berjasa menghasilkan sebagian besar
oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Proses fotosintesis dapat digambarkan sebagai berikut :
6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 + 6O2
Proses fotosintesis membutuhkan air, karbondioksida, dan klorofil selanjutnya dengan
energi cahaya maka dihasilkan glukosa dan oksigen. Hasil fotosintesis tersebut digunakan dalam
proses pertumbuhan, perkembangan tanaman dan sebagai sumber energi untuk makhluk hidup
lainnya. Menurut Campbell et al. (2002), fotosintesis menyediakan makanan bagi hampir seluruh
kehidupan di dunia baik secara langsung ataupun tidak langsung. Oganisme mempeoleh senyawa
oganik yang digunakannya untuk enegi di angka kabon dengan satu atau dua caa utama : nutisi
autofik dan heteotofik.Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa fotosintesis menjadi sangat penting
bagi kehidupan di bumi, sehingga perlu untuk mengetahui pengaruh faktor lingkungan antara
lain: intensitas cahaya, warna cahaya, dan suhu terhadap laju fotosintesis.
Interaksi yang kuat antara asimilasi, cahaya, dan suhu itu dapat dibuktikan. Pada
intensitas cahaya yang tinggi tingkat asimilasi itu secara signifikan dipengaruhi oleh suhu, tetapi
tidak ada efek positif yang diamati pada tingkat cahaya rendah. Intensitas cahaya pada daun yang
diuji berkisar dari 30 sampai 350 µ mol m-2s-1 dengan memvariasikan jarak sampel lampu (Neri
et al., 2003).
Suhu merupakan salah satu faktor lingkungan yang paling berpengaruh terhadap proses
fisiologi tanaman, aktivitas fotosintesis menjadi sangat sensitif terhadap tekanan yang disebabkan
oleh suhu yang tidak menguntungkan. (Berry & Bjorkman, Georgieva cit. Brandner, 2002). Pada
tanaman C3 dan C4, kisaran suhu untuk mencapai fotosintesis optimum termasuk lebar akan
tetapi ketika suhu melewati batas tertentu maka akan terjadi penurunan laju fotosintesis (Edwards
dan Walker cit. Brandner, 2002).
Menurut Riberio et al. (2005), suhu merupakan salah satu faktor lingkungan penting
dalam fisiologi tumbuhan. Aktivitas fotosintesis pun sensitif terhadap faktor suhu dan bahkan
dapat menyebabkan stress pada tingkat suhu yang ekstrim. Telah diketahui bahwa fotosintesis
mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman dimana proses fotosintesis itu
merupakan proses mengubah karbon atmosferik (CO2) menjadi karbohidrat.Pengaruh faktor
lingkungan, dalam hal ini suhu sangat mempngaruhi aktivitas fotosintesis terkait dengan aktivitas
enzim. Fotosintesis merupakan reaksi yang memerlukan enzim, sedangkan kinerja enzim
dipengaruhi oleh suhu. Aktivitas fotosintesis tidak berlangsung pada suhu di bawah 5 o C dan
diatas 50o C. Suhu optimum fotosintesis sekitar 280 C – 30o C. Tumbuhan yang hidup di daerah
tropis memiliki enzim yang bekerja secara optimum karena tumbuh di lingkungan yang memiliki
kisaran suhu optimum. Suhu yang rendah juga dapat menghambat proses fotosintesis karena
mempengaruhi aliran sitoplasma di dalam sel.
METODE PRAKTIKUM
Praktikum
Pengaruh Faktor Lingkungan terhadap Laju Fotosintesis dilaksanakan di
Laboratorium Ilmu Tanaman, Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas
Gadjah Mada, Yogyakarta. Pada acara ini, peralatan yang digunakan berupa timbangan ,
erlenmeyer, pipet, termohidrometer, alat ukur intensitas cahaya matahari, pengukur waktu,
sungkup, plastik penutup (warna bening, merah, kuning, hijau, dan ungu), 5 termometer, 3 tripot,
3 plat asbes, 3 lampu spiritus, 5 gelas piala volume 1 liter. Sedangkan bahan yang digunakan
adalah ganggang Hydrilla verticillata, es batu, dan air.
Pertama disiapkan alat-alat yang akan digunakan untuk praktikum pada acara ini. Pipet
yang sudah disiapkan diisi air sampai agak penuh, kemudian ditutup bagian pangkalnya dengan
tangan, dan bagian ujungnya dengan selang plastik yang sudah dibakar. Tangan pada bagian
pangkal dilepaskan sehingga air tidak dapat keluar lagi. Potongan ganggang Hidrylla verticillata
diambil dengan berat tertentu yang hampir sama utuk semua perlakuannya. Bagian pangkal
Hydrilla verticillata dimasukkan ke dalam pangkal pipet. Erlenmeyer diisi air sampai batas leher,
kemudian pipet yang sudah berisi Hydrilla dimasukkan ke dalam Erlenmeyer dan dimasukkan ke
dalam gelas piala. Perlakuan suhu lebih kurang a.5°C b.15°C C c.25°C d.30°C e.45°C. Untuk
perlakuan A dan B, gelas piala diisi dengan es, untuk D dan E diisi dengan air dan dipanaskan
dengan lampu spiritus di atas tripot dan plat asbes. Sedangkan untuk perlakuan C tergantung dari
suhu air di dalam erlenmeyer. Perubahan volume air dalam pipet dicatat tiap 15 menit sekali.
Pengamatan diulangi sebanyak 3 kali. Volume oksigen yang dihasilkan dihitung dengan rumus:
perubahan volume (mL) / berat Hydrilla (gram)/jam atau [ perubahan volume (ml) / berat
Hydrilla (gram) ] x 4.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Fotosintesis merupakan suatu proses pengubahan zat-zat anorganik CO 2 dan H2O oleh
klorofil menjadi zat organik karbohidrat dengan bantuan cahaya. Fotosintesis merupakan suatu
reaksi anabolisme yang mengubah senyawa-senyawa sederhana menjadi senyawa yang lebih
kompleks. Fotosintesis dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal yaitu
faktor yang datang dari tumbuhan itu sendiri misalnya adanya hormone dalam tumbuhan tersebut.
Faktor ekternal, proses fotosintesis dipengaruhi oleh fluktuasi intensitas cahaya, suhu daun, suhu
udara dan kelembaban (Gruia et.al., 2011). Suhu merupakan salah satu faktor lingkungan yang
paling penting, yang dapat mempengaruhi fotosintesis, karena aktivitas fotosintesis sensitif
terhadap tekanan yang disebabkan oleh suhu (Ribeiro et.al., 2006). Namun pada suhu tinggi CO2
kurang larut dalam air kloroplas sehingga menurunkan fotosintesis, terjadi cekaman kekeringan
dan penutupan stomata, sehingga menghambat masuknya CO2 ke dalam daun (Nasaruddin et.al.,
2006). Laju fotosintesis akan meningkat pada suhu optimum dan tinggi namun akan suatu saat
akan turun, artinya umumnya semua tanaman memiliki toleransi yang berbeda-beda terhadap
suhu yang mempengaruhi laju fotosintesisnya.
Gambar 1. Grafik regresi kuadratik pengaruh suhu terhadap laju fotosintesis
Grafik regresi kuadratik pengaruh suhu terhadap laju fotosintesis menunjukan nilai regresi
sebesar 0.9923. Angka tersebut mendekati nilai 1, yang artinya sehingga suhu berpengaruh nyata
terhadap laju fotosintesis atau peningkatan variable suhu akan menyebabkan peningkatan pada
variabel laju fotosintesis. Tanaman Hydrilla sebagai tanaman C3 memiliki suhu optimum untuk
fotosintesis lebih rendah dari pada C4 dan lebih tinggi dari pada CAM. Kisaran suhu dimana
tumbuhan dapat melakukan fotosintesis cukup besar. Bakteri dan ganggang biru hijau tertentu
dapat berfotosintesis pada suhu mencapai 700C (Lakitan, 2013).
Pada grafik di atas,
menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu, maka laju fotosintesis akan meningkat, sebagaimana
diketahui bahwa tanaman Hydrilla yang merupakan ganggang dapat berfotosintesis hingga suhu
700C. Lakitan (2013) menyatakan bahwa peningkatan suhu pada kisaran yang normal hanya
sedikit berpengaruh pada hidrolisis air dan difusi CO2 ke dalam daun, tetapi akan sangat
berpengaruh terhadap reaksi- reaksi biokimia fiksasi dan reduksi CO2. Oleh sebab itu,
peningkatan suhu akan meningkatkan laju fotosintesis sampai terjadinya denaturasi enzim dan
kerusakan pada fotosistem.
Pengaruh suhu terhadap laju fotosintesis pada hasil pengamaan memiliki kecenderungan
kuadratik. Menurut Sutcliffe cit. Fitter and Hay (1981) menyebutkan bahwa hal ini terjadi
dikarenakan kenaikan temperatur sel tanaman aka mempengaruhi proses biokimia di dalam dua
cara yang antagonistik mutualistis. Pertama kenaikan suhu menyebabkan pergerakan molekulmolekul yang bereaksi semakin bertambah. Reaksi tersebut pada hakekatnya dipercepat oleh
enzim. Dengan kenaikan suhu, peningkatan rangsangan molekul merusak akan merusak struktur
tersier yang diikuti dengan penurunan aktivitas enzim dan laju reaksi.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengamatan pengaruh sushu terhadap laju fotosintesis yang telah
dilakukan maka diperoleh nilai R sebesar 0,9923 yang artinya suhu berkorelasi positif dengan
fotosintesis. Kenaikan suhu diikuti dengan kenaikan laju fotosintesis. Namun hubungan ini
memiliki pola kecenderungan kuadratik, laju fotosintesis tinggi pada suatu titik tertentu ketika
suhu optimum tetapisuatu saat akan kembali turun.
DAFTAR PUSTAKA
Berry, Bjorkman., Georgieva cit. Brandner S. 2002. Sensitivity of photosynthesis in a C4 plant,
maize, to heat stress. Plant Physiol 129:1-1773.
Campbell, N.A., J.B. Reece, L.G. Mitchell. 2002. Biology, 5th Edition (Biologi, Edisi Kelima,
alih bahasa : R. Lestari, Ellyzar dan N. Anita). Erlangga, Jakarta.
Edwards and Walker cit. Brandner S. 2002. Sensitivity of photosynthesis in a C4 plant, maize, to
heat stress. Plant Physiol 129:1-1773.
Gruia, M., Baciu, A., and C. Sina. 2011. The environmental factors and their influences on main
physiological processes on apple trees.Journal of Horticulture, Foresty and Biotechnology
15(2):152-156.
Lakitan, B. 2013. Dasar – dasar Fisiologi Tumbuhan. PT Raja Grafindo Persada, Jakarta.
Neri, D., Roberto, B., Gianni, A. 2003. Effects of low-light intensity and temperature on
photosynthesis and trans piration of Vigna sinensis L. Journal of Fruit and Ornamental
Plant Research 11:17-24.
Ribeiro, V.R., Eduardo C. M., and Ricardo F. O.2006. Temperature response of photosynthesis
and its interaction with light intensity in sweet orange leaf discs under non-photorespiratory
condition. Journal Cienc Agrotec Lavras 30 (4) : 670-678.
Sutcliffe cit. Fitterm A. H. and Hay R.K.M. 1981. Environmental Physiology of Plants (Fisiologi
Lingkungan Tanaman, alih bahasa : Sri Andani dan Purbayanti ). Gadjah Mada University
Press, Yogyakarta.
1.
Jika temperatur sangat panas, maka stomata pada tumbuhan C-3 tidak akan
terbuka secara terus menerus. Hal ini dilakukan untuk menghindari penguapan/transpirasi
yang berlebihan sehingga air dalam tubuh tumbuhan dapat dihemat. Penguapan yang
berlebihan akan menyebabkan tumbuhan kekurangan air sehingga dapat menyebabkan
tumbuhan layu atau mati kekeringan. Suhu / temperatur juga dapat mempengaruhi
enzim untuk proses fotosintesis. Jika suhu naik 10 derajat C, kerja enzim meningkat
2x lipat. (tapi hanya pada suhu tertentu, jika suhu terlalu tinggi, justru bisa
merusak). Enzim yang mengatur proses fotosintesis pada tumbuhan bekerja optimum
pada suhu 30°C. Enzim-enzim ini mengkatalis reaksi fotosintesis agar berlangsung secara
efisien dan efektif.
2.
Jika tumbuhan C-3 menutup stomatanya karena temperatur sangat tinggi maka
akan berakibat pada proses fotosintesis akan terhenti (stagnan). Hal ini disebabkan karena
pada keadaan panas yang berlebihan stomata daun justru akan menutup untuk
menghindari terjadinya transpirasi yang berlebihan, sehingga CO2 tidak dapat masuk dan
fotosintesis akan berhenti sama sekali karena fotosintesis membutuhkan CO2. Kondisi
lingkungan yang panas, kering, dan terik juga dapat menyebabkan terjadinya
fotorespirasi yang menyebabkan stomata tertutup. Kondisi ini menyebabkan CO2 tidak
bisa masuk dan O2 tidak bisa keluar sehingga terjadi fotorespirasi. Fotorespirasi adalah
respirasi,proses pembongkaran karbohidrat untuk menghasilkan energi dan hasil samping,
yang terjadi pada siang hari). Jika kondisi ini tetap berlanjut maka proses fotosintesis
tidak dapat berlangsung karena tempat berlangsungnya fotosintesis yaitu pada stomata,
sehingga dapat menyebabkan tanaman akan mati. Cara tumbuhan C-3 untuk beradaptasi
dengan kondisi lingkungan yang panas, kering, dan terik salah satunya adalah permukaan
daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah
terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan. Padi,
gandum, dan kedelai merupakan contoh-contoh tumbuhan C3 yang penting dalam
pertanian. Sekedar
tambahan
CAM.Dalam spesies
dalam
membandingkan
tumbuhan tertentu,
tumbuhah
ada cara lain
C-3,
C-4
dan
fiksasi karbon yang
meminimumkan fotorespirasi. Dua adaptasi fotosintetik yang paling penting ini ialah
fotosintesis C4 dan CAM
Tumbuhan C4
Tumbuhan C4 dinamakan demikian karena tumbuhan itu mendahului siklus Calvin yang
menghasilkan asam berkarbon -4 sebagai hasil pertama fiksasi CO 2 dan yang memfiksasi
CO2menjadi APG di sebut spesies C3, sebagian spesies C4 adalah monokotil (tebu, jagung, dll)
Reaksi dimana CO2 dikonfersi menjadi asam malat atau asam aspartat adalah melalui
penggabugannya dengan fosfoeolpiruvat (PEP) untuk membentuk oksaloasetat dan Pi.
Enzim PEP-karboksilase ditemukan pada setiap sel tumbuhan yang hidup dan enzim ini yang
berperan dalam memacu fiksasi CO2 pada tumbuhan C4. enzim PEP-karboksilase terkandung
dalam jumlah yang banyak pada daun tumbuhan C4, pada daun tumbuhan C-3 dan pada akar,
buah-buah dan sel – sel tanpa klorofil lainnya ditemukan suqatu isozim dari PEP-karboksilase.
Reaksi untuk mengkonversi oksaloasetat menjadi malat dirangsang oleh enzim malat
dehidrogenase dengan kebutuhan elektronnya disediakan oleh NHDPH. Oksaleasetat harus
masuk kedalam kloroplas untuk direduksi menjadi malat.
Pembentukkan aspartat dari malat terjadi didalam sitosol dan membutuhkan asam amino lain
sebagai sumber gugus aminonya. Proses ini disebut transaminasi.
Pada tumbuihan C-4 terdapat pembagian tugas antara 2 jenis sel fotosintetik, yakni :
sel mesofil
sel-sel bundle sheath/ sel seludang-berkas pembuluh.
Sel seludang berkas pembuluh disusun menjadi kemasan yang sangat padat disekitar berkas
pembuluh. Diantara seludang-berkas pembuluh dan permukaan daun terdapat sel mesofil yang
tersusun agak longgar. Siklus calvin didahului oleh masuknya CO2 ke dalam senyawa organic
dalam mesofil.
Langkah pertama ialah penambahan CO2 pada fosfoenolpirufat (PEP) untuk membentuk produk
berkarbon empat yaitu oksaloasetat, Enzim PEP karboksilase menambahkan CO2 pada PEP.
Karbondioksida difiksasi dalam sel mesofil oleh enzim PEP karboksilase. Senyawa berkarbonempat-malat, dalam hal ini menyalurkan atom CO2 kedalam sel seludang-berkas pembuluh,
melalui plasmodesmata. Dalam sel seludang –berkas pembuluh, senyawa berkarbon empat
melepaskan CO2 yang diasimilasi ulang kedalam materi organic oleh robisco dan siklus Calvin.
Dengan cara ini, fotosintesis C4 meminimumkan fotorespirasi dan meningkatkan produksi
gula. Adaptasi ini sangat bermanfaat dalam daerah panas dengan cahaya matahari yang banyak,
dan dilingkungan seperti inilah tumbuhan C4 sering muncul dan tumbuh subur.
Tumbuhan CAM
Beberapa spesies tumbuhan mempunyai sifat yang berbeda dengan kebanyakan tumbuhan
lainnya, yakni Tumbuhan ini membuka stomatanya pada malam hari dan menutupnya pada siang
hari. Kelompok tumbuhan ini umumnya adalah tumbuhan jenis sukulen yang tumbuh da daerah
kering. Dengan menutup stomata pada siang hari membantu tumbuhan ini menghemat air, dapat
mengurangi laju transpirasinya, sehingga lebih mampu beradaptasi pada daerah kering tersebut.
Selama malam hari, ketika stomata tumbuhan itu terbuka, tumbuhan ii mengambil CO2 dan
memasukkannya
kedalam
berbagai
asam
organic.
Cara
fiksasi
karbon
ini
disebutmetabolisme asam krasulase, atau crassulacean acid metabolism
(CAM).
Dinamakan demikian karena metabolisme ini pertama kali diteliti pada tumbuhan dari famili
crassulaceae. Termasuk golongan CAM adalah Crassulaceae, Cactaceae, Bromeliaceae,
Liliaceae, Agaveceae, Ananas comosus, dan Oncidium lanceanum.
Jalur CAM serupa dengan jalur C4 dalam hal karbon dioksida terlebih dahulu dimasukkan
kedalam senyawa organic intermediet sebelum karbon dioksida ini memasuki siklus Calvin.
Perbedaannya ialah bahwa pada tumbuhan C4, kedua langkah ini terjadi pada ruang yang
terpisah. Langkah ini terpisahkan pada dua jenis sel. Pada tumbuhan CAM, kedua langkah
dipisahkan untuk sementara. Fiksasi karbon terjadi pada malam hari, dan siklus calvin
berlangsung selama siang hari.