PENGARUH KUALITAS CAHAYA TERHADAP KECEPATAN FOTOSINTESIS

UNIVERSITAS JEMBER

FAKULTAS PERTANIAN

JURUSAN BUDIDAYA PERTANIAN

LABORATORIUM FISIOLOGI TUMBUHAN DASAR

LAPORAN PRAKTIKUM

NAMA                                      : ROBBIE ALFIS SYAHRIAL

NIM                                           : 121510501142

GOL/KELOMPOK                 : D/2

ANGGOTA                           : 1. AYU AMANDA             (121510501138)

                                                  2. MUHAMMAD NAIM    (121510501141)

                                                  3. ALFIAN EKO               (121510501143)

                                                  4. BAHARI T.                     (121510501144)

                                                  5. ARZAKI ARDI S.          (121510501145)

                                                  6. RIO CAFRI N.                (121510501146)

                                                  7. NUR AZIZAH                 (121510501151)

                                                  8. M. SAIFUL ALAM        (121510501152)

                                                  9. MAULIDA N.                 (121510501158)         

JUDUL ACARA                     : PENGARUH KUALITAS CAHAYA TERHADAP KECEPATAN FOTOSINTESIS

TANGGAL PRAKTIKUM   : 7 MARET 2013

TANGGAL PENYERAHAN         : 9 MARET  2013

ASISTEN                                  : 1. MOH. AMINNUDDIN

                                                     2. ASRI RINA H

                                                     3. FAJAR FIRMANSYAH

                                                     4. FAKHRUSY ZAKARIYYA

                                                     5. KHUSNUL KHOTIMAH

                                                     6. NORMA LAILATUN NIKMAH

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

                Fotosintesis adalah proses pembentukan zat makanan pada tumbuhan yang menggunakan zat hara, air dan karbondioksida dengan bantuan sinar matahari. Fotosintesis  merupakan proses yang sangat penting bagi langsungnya kehidupan bumi ini, jauh-jauh Arrhenius mengatakan, bahwa dunia kejatuhan renik-renik luar angkasa, terinfeksi dan kemudian berkembang biak. Sampai di mana kebenarannya tentunya masih disangsikan. Bahwa kehidupan telah lama bereksistensi di dunia, Mille, Urey dan Celvin dapat menerang kan dalam hasil eksperimennya, bahwa ciri-ciri kehidupan berasal hasil reaksi yang ada di lingkungan atmosfer metana, hidrogen, amoniak dan air di bawah pengaruh pancaran-pancaran cahaya.

Fotosintesis sangat penting bagi kehidupan. Selain menghasilkan zat makanan pada tumbuhan, proses ini juga mengahasilkan oksigen yang dibutuhkan bagi pernafasan manusia. Proses fotosintesis terjadi pada daun tumbuhan. Proses fotosintesis ini tidak berlangsung pada semua sel tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik. Disamping itu proses fotosintesis juga dipengaruhi oleh kemampuan daun menyerap spektrum cahaya, perbedaan ini disebabkan oleh adanya perbedaan pigmen pada jaringan daun. Kloroplas adalah salah satu pigmen fotosintetik yang berperan penting dalam proses fotosintesis dengan menyerap energi matahari.

Kloroplas adalah zat hijau daun yang terdapat pada semua tumbuhan yang berwarna hijau. Di dalam kloroplas terdapat klorofil. Pigmen fotosintesis ini terdapat pada membran tilakoid. Pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan produk akhir berupa glukosa yang dibentuk di dalam stroma.Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem.

Fotosintetis merupakan suatu rentetan poses yang terintegrasi dan kompleks, yang secara singkat dapat ditulis dengan persamaan reaksi kimia sebagai berikut :

12 H₂O + 6CO2 + Energi cahaya matahari dan klorofil è C₆H₁₂O₆ + 6H₂O + 6O₂

Urutan fotosintesa melalui fase terang dan fase gelap sebagai berikut :

Reaksi Terang

2H₂O + 2NADP è 2NADPH + O₂

Berlangsung di dalam membran tilakoid di grana. Grana adalah struktur bentukan membran tilakoid yang terbentuk dalam stroma, yaitu salah satu ruangan dalam kloroplas. Di dalam grana terdapat klorofil, yaitu pigmen yang berperan dalam fotosintesis. Reaksi terang di sebut juga fotolisis karena proses penyerapan energi cahaya dan penguraian molekul air menjadi oksigen dan hidrogen. Kemudian dilanjutkan pada fasegelap.

Reaksi Gelap

2NADP₂ + CO₂ è 2NADP + CH₂O + O₂ + H₂O

Berlangsung di dalam stroma. Reaksi yang membentuk gula dari bahan dasar CO₂ yang diperoleh dari udara dan energi yang diperoleh dari reaksi terang.

Tidak membutuhkan cahaya matahari, tetapi tidak dapat berlangsung jika belum terjadi siklus terang karena energi yang dipakai berasal dari reaksi terang.

Jika ditinjau lebih lanjut reaksi-reaksi tersebut, maka reaksi pertama fotosintesis adalah akibat pengaruh cahaya matahari yang dikenalkan sebagai reaksi terang atau fase terang, sedangkan reaksi kedua di mana terbentuk flukosa dalam tumbuhan dari karbondioksida dikenalnya sebagai reaksi gelap atau fase gelap. Proses fotosintesis terdapat pada organisme yang cukup luas dalam prokaryotis maupun eukaryotis.

1.2 Tujuan

Tujuan dalam praktikum ini adalah untuk mengetahui pengaruh kualitas cahaya terhadap kecepatan fotosintesis tanaman dengan indikator produksi oksigen tiap satuan waktu.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

Fotosintesis atau disebut juga asimilasi karbon dioksida dalam tumbuhan hijau merupakan suatu peristiwa yang sangat penting dalam pertumbuhan dan perkembangan fitokimia. Pembentukan zat zat organik yang terjadi akibat fotosintesis merupakan suatu keharusan mutlak bagi kehidupan organisme yang tidak dapat melakukan fotosintesis. Langsung maupun tidak langsung dapat mempengaruhi kehidupan di bumi. Peristiwa fotosintesis ini hanya dapat terjadi pada bagian yang hijau dan prosesnya tergantung pada intensitas cahaya matahari. Di dalam proses fotosintesis terjadi 2 tahap reaksi yaitu reaksi terang dan reaksi gelap (Kurnia,2008).

Fotosintesis atau asimilasi karbon merupakan proses konservasi energy cahaya menjadi energy kimia. Daun merupakan organ utama dalam tubuh tumbuhan sebagai tempat berlangsungnya proses fotosintesis. Pada kloroplas terjadi transformasi energy, yaitu energy cahaya (foton) sebagai energy kinetic menjadi energy kimia sebagai energy potensial berupa ikatan senyawa organic pada glukosa. Dengan bantuan enzim enzim, fotosintesis dapat berlangsung dengan cepat dan efisien. Fotosintesis berperan penting bagi kehidupan organism karena menyediakan oksigen yang diperukan oleh organism untuk proses pernafasan. Laju proses fotosintesis dipengaruhi oleh faktor dalam dan faktor luar. Faktor dalam yang mempengaruhi fotosintesis yaitu keadaan struktur daun yang memungkinkan resistensi terhadap karbon dioksida dari atmosfer terhadap kloroplas. Faktor luar yang mempengaruhi laju fotosintesis adalah konsentrasi karbon dioksida, intensitas cahaya, ais dan suhu serta unsur unsur hara (setiowati, 2008).

Fotosintesis yaitu proses pembentukan senyawa organik dari bahan anorganik yang berlangsung dalam tubuh tumbuhan berklorofil. Proses fotosintesis ini menggunakan sumber energy dari cahaya matahari. Selain itu, fotosintesis melalui tahapan tahapan, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap yang berlangsung di stroma dan grana pada kloroplas. Cahaya matahari mengandung spektrum warna yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Masing masing warna memiliki panjang gelombvang yang berbeda. Dan tidak semua pada cahaya tersebut dipakai pada proses fotosintesis. Klorofil merupakan fluoresen artinya dapat menerima sinar cahaya dan mengembalikannya dalam bentuk gelombang yang berlainan (Gunawan, 2010).

Sumber energi alami yang digunakan dalam fotosintesis adalah cahaya matahari. Cahaya Matahari memiliki berbagai spektrum warna yang memiliki panjang gelombang yang berbeda. Proses Fotosintesis melibatkan pigmen fotosintesis. Tanpa pigmen fotosintesis, tumbuhan tidak mampu melaksanakan fotosintesis. Secara umum, fotosintesis terjadi dalam kloroplas. Pada tubuh tumbuhan, fotosintesis dapat terjadi pada organ batang pada daun yang mengandung kloroplas dan terkena radiasi matahari (oman, 2008).

Energi cahaya diubah menjadi energy kimia oleh pigmen fotosintesis yang terdapat pada membrane interna atau tilakoid. Pigmen fotosintesis yang utama ialah klorofil dan karotenoid. Klorofil a dan klorofil b menunjukan arbsorsbsi yang sangat kuat untuk panjang gelombang ungu dan biru, jingga dan merah (lembayung) dan menunjukan arbsorpsi yang sangat kurang untuk panjang gelombang hijau dan kuning hijau. 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 dan karbohidrat, air, temperatur, faktor genetic, unsur hara N, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, S dan O (Hendriyani dan Setiari, 2009).

Reaksi terang adalah  proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antenna. Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nm) dan merah (650-700 nm). Cahaya hijau akan di pantulkan dan akan di tangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa warna hijau adalah warna daun. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi. Reaksi gelap, dimana ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus calvin yang memikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (pertamawati, 2010).

Serangkaian reaksi biokimia yang membentuk proses fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu reaksi yang bergantung pada cahaya dan reaksi yang tidak bergantung pada cahaya. Reaksi yang membutuhkan cahaya pada tingkat reaksi yang paling dasar memerlukan penengkapan energi cahaya oleh molekul untuk mensitesa gula (karbohidrat) dari karbon dioksida dan air (Rizky, 2011).

Dalam manajemen arsitektur pohon buah perlu diketahui pertumbuhan cabang proses percabangan dan pembungaan pada pohon tersebut. Pembentukan arsitektur cabang melalui pemangkasan cabang primer bertujuan untuk mengoptimalkan intersepsi cahaya dan mengarahkan pertumbuhan dan perkembangan cabang dan tunas ke arah yang menguntungkan. Intersepsi cahaya berperan penting terhadap pembentukan asimilat total melalui fotosintesis dan partisi asimilat kea rah sink. Pemangkasan juga dapat mencegah terjadinya dominansi apikal yang mekanismenya dimediasi oleh auksin dan sitokinin.hasil pemangkasan cabang dan daun juga dapat bermanfaat sebagai mulsa yang dapat menjaga kelembapan tanah disekitar tanaman jarak pagar. Peningkatan hasil tahunan tanaman jarak pagar berkisar 2-3 kali lipat tahun sebelumnya (Santoso, 2011).

Cahaya yang redup akan mengakibatkan melambatnya laju fotosintesis, sehingga dapat mnghambat proses fotosintesis, sehingga dapat memperlambat proses pertumbuhan salah satunya adalah penambahan luas daun. Luas daun berpengaruhterhadap kapasitas penangkapan cahay. Cahaya di bawah optimum akan menyebabkan jumlah cabang menurun dan berakibat pada karakteristik daun salah satunya adalah luas daun. Unsure radiasi matahari yang penting salah satunya adalah intensitas cahaya. Peningkatan luas daun merupakan upaya tanaman dalam mengefisiensikan penangkapan energi cahaya untuk fotosintesis secara normal pada kondisi intensitas cahaya rendah (fanindi et al., 2010).

BAB 3 METODOLOGI

3.1 Waktu dan Tempat

Praktikum Agrobiologi dengan acara Pengaruh Kualitas Cahaya Terhadap Kecepatan Fotosintesis dilaksanakan mulai tanggal 7 maret 2013 jam 12.00 – 13.30 WIB. Bertempat di  Laboraturium Fisiologi Tumbuhan Fakultas Pertanian Universitas Negeri Jember.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

1. Beaker glass 1000 ml

2. Stopwatch

3. Hand couter

4. Pemberat (batu)

5. Pinset

6. Gunting / pisau cutter

7. Benang

3.2.2 Bahan

1. Tanaman Hydrilla sp.

2. Aquadest

3. Mika 5 warna (menyesuaikan lampu)

4. Lampu dengan 5 warna (merah, kuning, hijau,biru, serta polikromatik)

3.3 Cara Kerja

1. Menyiapkan lampu da beaker glass 1000 ml. mengisi beaker glass dengan aquadest ± ¾ bagian.

2. Menyiapkan dan memotong bahan Hydrilla sp (pada bagian batang primer), saat memotong usahakan didalam air.

3. Kemudian memasukan Hydrilla sp yang sudah dipotong ke dalam dasar beaker glass yang telah berisi aquadest.

4. Menghidupkan lampu dengan warna-warna yang berbeda, mendiamkan selama 5 menit. Kemudian, mengamati perubahan yang terjadi interval 5 menit.

5. Menghitung jumlah oksigen yang muncul di permukaan air mengunakan hand couter.

6. Membandingkan dan menganalisa pengaruh dari warna cahaya terahadap volume oksigen yang dihasilkan.

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 HASIL

Tabel Hasil Pengamatan Kualitas Cahaya Terhadap Kecepatan Fotosintesis

WARNA	WAKTU (Menit)		JUMLAH
	I	II	I	II
POLIKROMATIK	5.00	5.00	496	380
MERAH	5.00	5.00	48	51
KUNING	5.00	5.00	893	759
BIRU	5.00	5.00	1	1
HIJAU	5.00	5.00	0	0

4.2 Pembahasan

Proses fotosintesis adalah suatu proses dimana tumbuhan dapat membuat makanannya sendiri, terutama tumbuhan yang memiliki klorofil sendiri. Proses pembuatan zat energi atau zat makanan atau glukosa yang berlangsung atas bantuan dari matahari dengan menggunakan zat hara atau mineral, karbon dioksida, dan juga air. Dan dapat dijabarkan dengan reaksi seperti berikut :

12H2O + 6CO2 + Cahaya Matahari => C6H12O6 + 6H2O + 6O2

Dan juga melawti proses reaksi terang dan reaksi gelap yang terjadi di dalam klorofil yaitu terletak di grana dan di stroma.

Faktor faktor yang mempengaruhi fotosintesis adalah sebagai berikut :

1.      Cahaya, cahaya merupakan sumber energi untuk fotosintesis. Intensitas cahaya yang tinggi akan membuat kegiatan fotosintesis menjadi efektif

2.      Tahap pertumbuhan, saat masih kecambah, tumbuhan lebih rajin fotosintesis dari pada yang sudah besar.

3.      Pigmen penyerapan cahaya, klorofil merupakan pigmen penyerapan cahaya.

4.      Kadar hasil fotosintesis (fotosintat), apabila kadar hasil fotosintesis sedikit maka tumbuhan akan terangsang untuk melakukan fotosintesis lebih maksimal daripada daripada kadar fotosintat yang lebih banyak.

5.      Ketersediaan karbon dioksida dan air, jika kekurangan air stomata menutup sehingga menghalangi karbondioksida yang akan masuk. Semakin banyak karbon dioksida maka fotosintesis akan semakin maksimal.

Pengaruh panjang gelombang terhadap fotosintesis adalah dimana panjang gelombang yang ditangkap daun menentukan lebar mulut stomata. Bahwa cahaya biru dan merah akan memberikan pelebaran mulut stomata yang tinggi sedangkan cahaya kuning memberikan pelebaran stomata yang kecil. Dan cahaya hijau akan dipantulkan. Luas mulut stomata akan mempengaruhi jumlah masuknya karbon dioksida ke daun yang kemudian akan mempengaruhi laju fotosintesis.

pada praktikum ini menggunakan tanaman Hydrilla sp. karena tanaman Hydrilla sp. merupakan jenis tumbuhan air dan dimana akan mengetahui jumlah oksigen yang akan keluar lebih mudah daripada tumbuhan di darat.

Pada praktikum ini, hasil yang didapatkan untuk mengamati oksigen yang keluar pada tanaman Hydrilla di dalam air yang terkena atau disinari cahaya yang berbeda akibat pengaruh dari cahaya (polikromatik, merah, kuning, biru, hijau) yaitu, dimana apabila tanaman Hydrilla di sinari cahaya polikromatik 5 menit pertama menghasilkan 496 gelembung oksigen dan pada 5 menit kedua 380 gelembung oksigen. Dan tanaman Hydrilla yang disinari cahaya berwarna merah menghasilkan 48 gelembung oksigen pada 5 menit pertama dan 51 gelembung oksigen pada 5 menit kedua. Sedangkan tanaman Hydrilla yang disinari cahaya berwarna kuning menghasilkan 893 gelembung oksigen pada 5 menit petama dan 759 gelembung oksigen pada 5 menit kedua. Sedangkan tanaman Hydrilla yang disinari cahaya berwarna biru pada 5 menit petama dan kedua mengahasilkan 1 gelembung oksigen. Lalu hijau, tidak menghasilkan gelembung oksigen pada 5 menit pertama dan kedua. Penurunan jumlah gelembung oksigen pada 5 menit pertama dan kedua yang terjadi, diakibatkan karena tanaman pada menit awal mengeluarkan banyak gelembung oksigen karena pada tanaman Hydrilla ini memerlukan daur fotosintesis yang menyerap H2O atau air untuk di gunakan sebagai bahan fotosintesis yang nantinya akan di keluarkan atau dilepaskan dalam bentuk oksigen dalam pertama kali batang primer dari tanaman Hydrilla dipotong. Pada praktikum ini cahaya merah dan polikromatik yang paling mengeluarkan gelembung oksigen banyak dikarenakan akan memberikan pelebaran stomata yang tinggi. Luas mulut stomata akan mempengaruhi jumlah oksigen yang keluar kemudian akan mempengaruhi laju fotosintesis.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Pada praktikum pengaruh kualitas cahaya terhadap kecepatan fotosintesis ini, dapat disimpulkan bahwa bahwa cahaya polikromatik dan kuning yang mengeluarkan gelembung oksigen yang keluar lebih banyak karena memberikan pelebaran stomata yang tinggi. Sedangkan cahaya hijau tidak diserap melainkan akan dipantulkan sehingga akan memberikan pelebaran stomata yang kecil. Luas mulut stomata akan sangat mempengaruhi jumlah oksigen yang keluar kemudian akan mempengaruhi terhadap laju fotosintesis.

5.2 Saran

Pada praktikum pengaruh kualitas cahaya terhadap kecepatan fotosintesis sebaiknya praktikan lebih teliti untuk mengamati dan menghitung jumlah gelembung oksigen yang keluar pada batang primer tanaman Hydrilla.

DAFTAR PUSTAKA

Adistya, Rizky. 2011. “Pengaruh Intensitas Cahaya Dan Kandungan Mineral Pada Berbagai Media Tumbuh Terhadap Laju Fotosintesis Tanaman Hias Hidrofit Elodea (Elodea Canadensis)”. Jurnal Penelitian Tanaman 6(2) :  1 - 3.

Ai, Nio Song. 2012. “Evolusi Fotosintesis Pada Tumbuhan”. Jurnal Ilmiah Sains 12(1) : 28 – 29.

Hariyadi. 2011. “Pengaruh Pemangkasan Batang Dan Cabang Primer Terhadap Laju Fotosintesis Dan Produksi Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)”. Jurnal Agron Indonesia 39(3) : 205-206.

Karmana, Oman. 2008. Buku pelajaran Biologi Fotosintesis Tumbuhan.Bandung :  Grafindo Media Pratama.  

Kusnawidjaja, Kurnia. 2008. Peranan Cahaya Matahari Dalam Pendidikan IPA Terhadap Lingkungan Hidup. Jakarta : Genep Jaya Baru.  

Pertamawati. 2010. “Pengaruh Fotosintesis Terhadap Pertumbuhan Tanaman Kentang (Solanum Tuberosum L.) Dalam Lingkungan Fotoautotrof Secara Invitro”. Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia 12(1) : 31-32.

Setiowati, Tetty. 2008. Biologi Interaktif. Jakarta : Azka Press.

Slamet, W. 2013. “Karakteristik Fotosintetik Dan Serapan Fosfor Hijauan Alfafa (Medicago sativa) Pada Tinggi Pemotongan Dan Pemupukan Nitrogen Yang Berbeda”. Animal Agriculture Journal 2(1) : 86 - 91.

Susilowarno, Gunawan. 2010. Biologi Tumbuhan Untuk Sekolah Menengah Atas. Bandung : Grafindo.