Pengaruh Tahanan Daun Terhadap Laju Fotosintesis

Dalam kaitannya dengan laju fotosintesis tanaman atau tumbuhan, tahanan daun berpengaruh terhadap difusi CO2 yang dilakukan oleh daun. Sebagai bahan baku pembentukan karbohidrat, ketersediaan CO2 sangat berpengaruh terhadap karbohidrat yang dihasilkan atau laju fotosintesis yang dilakukan oleh tanaman. Pada umumnya, tahanan daun akan mengganggu difusi CO2 yang juga berakibat pada menurunnya laju fotosintesis tanaman. 

Terdapat tiga macam tahanan daun pada tanaman. Yang pertama adalah tahanan helaian, kedua tahanan stomata, dan yang terakhir adalah tahanan mesofil. 

Tahanan helaian merupakan faktor-faktor yang berpengaruh terhadap konsentrasi CO2 yang berada di permukaan daun. Tahanan helaian disebut juga sebagai efek lapisan pembatas karena permukaan daun merupakan batas antara udara yang mengandung CO2 dengan stomata daun yang merupakan jalan masuk CO2 ke dalam mesofil daun. Tahanan helaian banyak dipengaruhi oleh gerankan udara yang berada di sekitar daun. Rata-rata konsentrasi CO2 di udara adalah 300 sampai 360 ppm. Adanya gerakan udara di sekitar permukaan daun akan meninkatkan konsentrasi CO2 di udara yang juga berakibat pada berkurangnya tahanan helaian daun yang pada akhirnya dapat meningkatkan laju fotosintesis. Tanpa adanya gerakan udara, akan terjadi landaian difusi CO2 yang mengurangi konsentrasi CO2 di udara. Semakin kencang pusaran angin di permukaan daun akan mengurangi tahanan helaian yang juga erdampak pada peningkatan laju fotosintesis tanaman.

Fiksasi Karbon Tanaman CAM

Proses fotosintesis tanaman CAM pada dasarnya merupakan kombinasi antara fotosintesis tanaman C-3 dengan fotosintesis tanaman C-4. Tanaman CAM (Crassulacean Acid Metabolism) merupakan golongan tanaman yang memiliki daun yang berdaging. Karakteristik fisiologis tanaman CAM adalah mealkukan pembukaan stomata pada malam hari untuk menekan adanya transpirasi yang berlebihan pada siang hari. Pembukaan stomata pada malam hari berdampak pada waktu difusi CO2 yang hanya bisa dilakukan pada malam hari yang juga berpengaruh terhadap fotosintesis yang dilakukan. 

Seperti pada fiksasi karbon tanaman C-4, hasil pertama fotosintes berupa molekul dengan 4 atom karbon yaitu asam oksaloasetat. Tidak seperti tanaman C-4 yang fiksasi karbonnya berlangsung di dua tempat (mesofil dan sel bundle sheet), fiksasi karbon CAM berlangsung di dua waktu, siang dan malam. 

Pada malam hari, pati pati diurai dalam respirasi (glikolisis) menjadi PEP. PEP yang terbentuk ini kemudian menangkap CO2 dari udara dan mengubah CO2 tersebut menjadi asam oksaloasetat yang memiliki 4 atom C. Oksaloasetat kemudian diubah menjadi malat dengan bantuan enzim malat dehidrogenase dan pereduksi NADH. Malat yang terbentuk kemudian disimpan dalam bentuk asam malat di dalam vakuola. 

Pada siang hari, malat diangut keluar dari vakuloa untuk didekarboksilasi menjadi CO2 dan piruvat. Piruvat diubah menjadi pati yang pada malam hari diubahn menjadi PEP. CO2 kemudian difiksasi oleh rubisco menjadi 3-PGA. 3-PGA yang nantinya masuk ke dalam siklus calvin seperti pada C-3 da diubah menjadi gula. 

Refferensi: 

Gardner, F.P., R.B. Pearce, and R.L. Mitchell. 1985. Physiology of Crop Plants. The Lowa State University. 

Lakitan, Benjamin. 2011. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Rajawali Press, Jakarta.

Faktor yang Mempengaruhi Laju Fotosintesis

Fotosintesis merupakan proses penyusunan senyawa organik dari bahan-bahan anorganik yang terjadi di klorofil daun dengan menggunakan energi utama dari cahaya matahari. Fotosintesis tidak berlangsung konstan. Untuk setiap jenis tanaman, laju fotosintesis tidaklah sama. Bahkan untuk tanaman yang sama, laju fotosintesis dapat berbeda ketika berada di dalam lingkungan yang berbeda. Secara umum, terdapat dua faktor utama yang menyebabkan perbedaan laju fotosintesis. Yang pertama dari faktor tanaman dan dari faktor lingkungan. Faktor tanaman meliputi genetis tanaman, umur daun dan klorofil, serta tahanan stomata daun. Faktor lingkungan yang utama adalah cahaya matahari, karbondioksida, dan air. 

1. Faktor genetis tanaman 

Secara genetis, tananaman C-4 memiliki laju fotosintesis yang lebih tinggi daripada tanaman C-3 dan CAM. Perbedaan ini dikarenakan perbedaan jalur fiksasi karbon yang dilakukan oleh spesies tanaman C-3, tanaman C-4 dan tanaman CAM. Tanaman C-4 umumnya memiliki laju pertukaran CO2 yang tinggi sehingga laju fotosintesisnya akan berlangsung lebih cepat. 

2. Umur daun dan kandungan klorofil 

Fotosinteis pada tanaman cenderung meningkat selama masa pembentuka daun tanaman. Pada saat tanaman mengalami pertumbuhan daun, maka klorofil pada daun juga berangsur-angsur meningkat. Peningkatan jumlah klorofil akan meningkatkan kemampuan tanaman dalam menangkap cahaya matahari dan ini akan semakin mempercepat laju fotosintesis. Daun yang sudah tua pada umumnya memiliki klorofil yang jauh lebih sedikit sehingga kemampuan dalam menagkap cahaya dan melakukan fotosintesis juga berkurang. 

3. Tahanan stomata 

Tahanan stomata merupakan hambatan yang menyebabkan stomata tidak bisa menyerap karbondioksida dari udara secara maksimal. Tidak terserapnya karbondioksida mengurangi kemampuan tanaman dalam melakukan fotosintesis. 

4. Cahaya matahari 

Pengaruh cahaya matahari dapat dikelompokkan menjadi tiga, intensitas cahaya, kualtas cahaya, dan panjang penyinaran cahaya. Untuk tanaman C-4, semakin tinggi intensitas cahaya, maka fotosintesis akan semakin tinggi. Hal ini karena tanaman C-4 jenuh pada cahaya yang lebih tingi (hampir mencapai 100%). Kualitas cahaya adalah panjang gelombang / warna cahaya yang diterima oleh klorofil daun. Pada dasarnya klorofil menyerap cahaya optimal pada cahaya dengan warna merah dan biru. Ketika cahaya yang diterima klorofil berwarna merah atau biru, maka ftosintesis akan semakin cepat. Panajng penyiaran tidak berpengaruh terhadap laju fotosintesis untuk setiap menit atau jam. Akan tetapi panjang penyinaran berpengaruh terhadap jumlah fotosintat yang dihasilkan dalam satu hari. 

5. Karbondioksida (CO2) 

Pada saat cahaya terik di mana tanaman menerima cahaya sebanyak yang dibutuhkan, peningakatan karbondioksida hingga 1500 ppm akan meningkatkan laju fotosintesis. Hal ini karena karbondioksida merupakan salah satu unsur utama yang digunakan sebagai bahan fotosintesis. 

6. Air 

Air berpengaruh terhadap turgor tanaman. Semakin banyak kandungan air, turgor tanaman akan semakin baik yang juga diikuti oleh peningkatan pembukaan stomata. Pembukaan stomata meningkatkan difusi CO2 yang juga akan meningkatkan kecepatan fotosintesis. Air juga merupakan bahan fotosintesis yang utama, dengan keberadaan air, tentunya juga meningkatkan kecepatan fotosintesis.

Pengertian dan Ruang Lingkup Agronomi

Agronomi merupakan suatu ilmu dalam lingkup pertanian yang sangat berperan dalam keberhasilan mendapatkan hasil dari suatu tanaman. Secara harfiah, kata agronomi berasal dari kata agros dan nomos. Agros berarti lapangan, dan nomos yang memiliki arti pengelolaan. Jadi secara harfiah, agronomi dapat diartikan sebagai suatu ilmu yang mempalajari cara pengeloaan tanaman dan tanah di mana tanaman tumbuh untuk memperoleh hasil yang maksimal. 

Menurut Sumantri (1980), agronomi adalah ilmu yang mempelajari segala aspek biofisik yang berkaitan dengan usaha penyempurnaan budidaya tanaman untuk memperoleh produksi fisik secara maksimal. Sedangkan menurut Sri Setyati Harjadi (1986), agronomi adalah cara pengelolaan tanaman pertanian dan lingkungan untuk memperoleh produksi yang maksimal. 

Berdasarkan ketiga pengertian tersebut, terdapat tiga pokok pikiran utama yang terkandung di dalam agronomi. ketiganya adalah lingkungan tanaman, pengelolaan, dan juga produksi maksimal. Lingkungan merupakan tempat di mana tanaman dibudidayakan. Tanpa adanya lingkungan tempat tanaman tumbuh, maka hasil yang diharapkan dari suatu tanaman juga tidak akan bisa diambil. Pengelolaan merupakan suatu usaha untuk membuat lingkungan tempat tanaman tumbuh sesuai untuk tanaman yang ditumbuhkan. Pengelolaan dapat berlangsung dengan terencana dengan memanfaatkan segala macam teknologi yang ada. Semakin banyak kebutuhan manusia akan makanan, maka kebutuhan akan hasil tumbuhan juga akan semakin banyak. Adanya ligkungan dan pengelolaan yang baik pada lingkungan tersebut akan membuat tanaman dapat memberikan hasil secara maksimal. 

Fikasasi Karbon Tanaman C-4 (Siklus Hatch and Slack)

Jalur fiksasi karbon dalam proses fotosintesis tanaman C-4 sedikit berbeda dengan pada tanaman C-3. Fiksasi karbon tanaman C-4 sering disebut siklus Hatch and Slack karena yang menemukan jalur fiksasi ini adalah kedua ilmuwan tersebut. disebut sebagai spesies C-4 karena hasil pertama fotosintesis dalam mesofil daun adalah molekul dengan 4 atom C. 

Secara umum, terdapat dua tempat berlangsungnya fiksasi karbon tanaman C-4. Yaitu sel mesofil daun dan sel bundle sheet. Di dalam mesofil daun, fosfenolpirufat (PEP) menangkap karbondioksida yang berada di udara. CO2 yang berada di udara kemudan diubah menjadi asam oksaloasetat yang berantai 4 oleh PEP. Dari sini, asam oksaloasetat kemudian mengalami tiga bentuk perubahan. Yang pertama, oksaloasetat duibah menjadi malat, kemudian diangkut ke sarung berkas pengangkutan dan dipecah menjadi CO2 dan piruvat. Yang kedua, oksaloasetat diubah menjadi aspartat, diangkut ke dalam sarung berkas pembuluh kumudian diubah menjadi oksaloasetat kembali, dan dipecah menjadi piruvat dan CO2. Yang ketiga, oksaloasetat diubah menjadi aspartat kemudian diankut ke dalam sarung berkas pembuluh. Di sini, aspartat yang terbentuk diubah menjadi malat yang selanjutnya dipecah menjadi CO2 dan piiruvat. Jadi pada mesofil daun, karbondioksida yang diambil dari udara akan dibentuk menjadi asam malat dan asam aspartat yang merupakan molekul dengan 4 atom C. 

Di dalam sel bundle sheet, piruvat yang terbentuk dari pecahan malat, diangkut kembali ke sel mesofil daun untuk dijadikan PEP yang dapat menangkap karbondiksida dari udara. ATP yang dihasilkan selama fotofosforilasi di reaksi terang digunakan untuk mengubah piruvat menjadi PEP tersebut. Karbondioksida (CO2) hasil pecahan dari mlat kemudian diubah menjadi 3-PGA oleh rubisco (RuBP) kemudian masuk ke dalam siklus calvin dan proses fiksasi CO2 menjadi karbohidrat sudah sama seperti pada jalur C-3. 

Refferensi: 

Gardner, F.P., R.B. Pearce, and R.L. Mitchell. 1985. Physiology of Crop Plants. The Lowa State University.

Lakitan, Benjamin. 2011. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Rajawali Press, Jakarta.