Laporan Percobaan Kecepatan Fotosintesis

Laporan Praktikum Percobaan Kecepatan Fotosintesis Pada Tanaman  Hydrilla verticillata

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 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 CO. 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 (Handoko dan Fajariyanti, 2008).

             Selanjutnya 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 (Handoko dan Fajariyanti, 2008).

            Berdasarkan dasar teori di atas, maka dilakukanlah percobaan tentang kecepatan fotosintesis pada tanaman hydrila Hydrilla verticillata.

I.2 Tujuan Percobaan

            Tujuan dari percobaan ini adalah mengetahui pengaruh cahaya terhadap kecepatan fotosintesis dengan mengukur oksigen yang dihasilkan.

           

BAB I

TINJAUAN PUSTAKA

            Fotosintesis adalah suatu proses yang hanya terjadi pada tumbuhan yang berklorofil dan bakteri fotosintetik, dimana energi matahari (dalam bentuk foton) ditangkap dan diubah menjadi energi kimia (ATP dan NADPH). Energi kimia ini akan digunakan untuk fotosintesa karbohidrat dari air dan karbon dioksida. Jadi, seluruh molekul organik lainnya dari tanaman disintesa dari energi dan adanya organisme hidup lainnya tergantung pada kemampuan tumbuhan atau bakteri fotosintetik untuk berfotosintesis (Devlin, 1975).

            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. Reaksi keseluruhan dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Loveless,1991):

 CO₂                +    H₂O   + Energi Cahaya                                (CH₂O)    +     O₂ (karbon dioksida)  (air)                                  klorofil    (bahan organik)  (oksigen)                                 

            Fotosintesis merupakan suatu sifat fisiologi yang hanya  dimiliki khusus oleh tumbuhan yaitu suatu kemampuan menggunakan zat karbon dari udara untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasikan di dalam tubuh tanaman dimana peristiwa ini hanya berlangsung jika ada cukup cahaya. sehingga dapat dikatakan bahwa fotosintesis atau asimilasi zat karbon merupakan proses dimana zat-zat anorganik H₂O dan CO oleh klorofil dirubah menjadi zat organik karbohidrat dengan pertolongan cahaya atau sinar (Dwidjoseputro, 1989).

            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 Fajariyanti, 2008).

Sumber: http://www.jurnal.fkip.uns.ac.id/

Gambar: Penampang melintang daun (Handoko dan Fajariyanti, 2008).

            Klorofil merupakan pigmen hijau tumbuhan dan merupakan pigmen yang paling penting dalam proses fotosintesis. Sekarang ini, klorofil dapat dibedakan dalam 9 tipe yaitu klorofil a, b, c, d, dan e. Bakteri klorofil a dan b, klorofil chlorobiu 650 dan 660. Klorofil a biasanya untuk sinar hijau biru. Sementara klorofil b untuk sinar kuning dan hijau. Klorofil lain (c, d, e) ditemukan hanya pada alga dan dikombinasikan dengan klorofil a. Bakteri klorofil a dan b dan klorofil chlorobium ditemukan pada bakteri fotosintesin (Devlin, 1975).

            Kloroplas berasal dari proplastid kecil (plastid yang belum dewasa, kecil  dan hampir tak berwarna, dengan sedikit atau tanpa membran dalam). Pada umumnya  proplastid berasal hanya dari sel telur yang tidak terbuahi, sperma tak berperan disini. Proplastid membelah pada saat embrio berkembang dan berkembang menjadi kloroplas ketika daun dan batang terbentuk. Kloroplas muda juga aktif membelah, khususnya bila organ mengandung kloroplas terpajan pada cahaya. Jadi, tiap sel daun dewasa sering mengandung beberapa ratus kloroplas. Sebagian besar kloroplas mudah dilihat dengan mikroskop cahaya, tapi struktur rincinya hanya bias dilihat dengan mikroskop elektron. (Salisbury dan Ross, 1995).

            Fotosintesis merupakan proses yang terjadi melalui dua tahap berbeda. Menurut pendapat FF Blackman, fotosintesis memiliki dua tahap berbeda yaitu tahap yang peka cahaya tapi tidak bergantung pada suhu (reaksi terang) dan tahap yang tidak peka cahaya tapi bergantung pada suhu (reaksi gelap). Reaksi terang terjadi pada tumbuhan yang dipelihara terus  pada penyinaran sinambung dengan prasyarat lain seperti konsentrasi karbondioksida dan suhu memedai untuk kecepatan fotosintesis tinggi, ternyata diketahui bahwa jumlah fotosintesis sebanding dengan jumlah cahaya yang menimpa tumbuhan yaitu sebanding dengan hasil kali intensitas cahaya dan lama penyinaran. Sebaliknya reaksi gelap terjadi pada tumbuhan yang dipelihara dibawah cahaya dan kegelapan mengakibatkan jumlah total cahaya yang mengenai tumbuhan adalah setengahnya sehingga jumlah fotosintesis lebih daripada setengah jumlah yang terjadi jika fotosintesis berlangsung pada penyinaran sinambung dengan konsentrasi karbondioksida dan suhu yang sama. Hal ini disebabkan adanya reaksi gelap yang tidak membutuhkan cahaya dalam reaksinya (Loveless,1991).

            Reaksi terang merupakan tahap fotokimia yang menghasilkan ATP dan NADP tereduksi. Reaksi terang terjadi di awal dan diteruskan dengan reaksi gelap. Hill menjelaskan bahwa cahaya  digunakan  oleh  tumbuhan  untuk  memecah  air,  pemecahan  ini  disebut  fotolisis. fotolisis mengakibatkan molekul air pecah menjadi hydrogen dan oksigen. Reaksinnya dapat ditulis sebagai berikut (Dwidjoseputro, 1989):

       2H2O                           2H2 + O2

            H₂  yang terlepas kemudian ditampung oleh koenzim NADP. Dalam hal ini NADP dikatakan menjadi akseptor (penerima) H₂ dan bentuknya menjadi NADPH₂ sedangkan O₂ tetap dalam keadaan bebas. Fotolisis inilah yang menjadi awal proses fotosintesis.Langkah selanjutnya setelah terjadi fotolisis yaitu penyusutan CO₂  oleh H₂  yang dibawakan oleh NADP tersebut. Peristiwa penyusutan CO₂ tidak memerlukan sinar, dengan kata lain peristiwa tersebut berlangsung dalam gelap. Reduksi dari CO₂ ke CH₂O berlangsung tanpa gangguan cahaya. jika reaksi terang (reaksi Hill) digabungkan dengan reaksi gelap (reaksi Blackman) maka akan didapatkan suatu reaksi (Dwidjoseputro, 1989):

 CO2 + NADPH2 +O2                                 2NADP + H2 + CO + O + H2 + O2

                                                   atau

         2H2O + CO2                                                 CH2O + H2O + O2

            Jika reaksi ini dikalikan 6 maka akan diperoleh :

12H2O + 6CO2                                                (CH2O)6 + 6H2O + 6O2

          Tilakoid pada kloroplas tidak dapat mengubah CO₂ menjadi karbohidrat. Namun hal tersebut dapat tercapai oleh stroma tak berwarna bila diberi CO₂, NADPH dan ATP. Jadi ada pembagian kerja di dalam kloroplas dimana reaksi terang adalah tanggung jawab grana sedangkan reaksi gelap dilakukan oleh enzim-enzim di dalam stroma). Di dalam suatu proses fotosintesis terjadi pembentukan energi dengan menggunakan energi cahaya. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan) (Kimball, 1988).

            Beberapa faktor yang mempengaruhi laju fotosintesis, antara lain (Loveless, 1991):

1) Konsentrasi Karbondioksida (CO₂)

            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.

2) 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.

3) 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.

            Laju fotosintesis berbagai spesies tumbuhan yang tumbuh pada berbagai daerah yang berbeda seperti gurun kering, puncak gunung, dan hutan hujan tropika, sangat berbeda. Perbedaan ini sebagian disebabkan oleh adanya keragaman cahaya, suhu, dan ketersediaan air, tapi tiap spesies menunjukkan perbedaan yang besar pada

kondisi khusus yang optimum bagi mereka. Spesies yang tumbuh pada lingkungan yang kaya sumberdaya mempunyai kapasitas fotosintesis yang jauh lebih tinggi daripada spesies yang tumbuh pada lingkungan dengan persediaan air, hara, dan cahaya yang terbatas. Laju fotosintesis ditingkatkan tidak hanya oleh naiknya tingkat radiasi, tapi juga oleh konsentrasi CO yang lebih tinggi, khususnya bila stomata tertutup sebagian karena kekeringan (Salisbury dan Ross, 1995).

            Setiap tanaman memiliki kemampuan yang berbeda-beda dalam menerima cahaya. Beberapa jenis tanaman mampu tumbuh dan berproduksi dengan baik bila ternaungi hingga batas tertentu. Tanaman  Nilam  merupakan  tanaman yang  mampu tumbuh baik baik ternaungi ataupun tidak ternaungi. Tumbuhan cocok ternaungi menunjukkan laju fotosintesis yang sangat rendah pada intensitas cahaya tinggi. Laju fotosintesis tumbuhan cocok ternaungi mencapai titik jenuh pada intensitas cahaya yang lebih rendah, laju fotosintesis lebih tinggi pada intensitas cahaya yang sangat rendah, titik kompensasi cahaya lebih rendah dibanding tumbuhan cocok terbuka. Perlakuan naungan dengan paranet menunjukkan hasil atau respon yang nyata terhadap luas daun tanaman nilam. Hal ini dapat dilihat, dimana  daun ternaungi lebih luas daripada yang tanpa naungan (terkena matahari langsung). Tanaman yang tumbuh pada intensitas cahaya yang rendah sampai cukup, menunjukkan ukuran luas daun lebih besar namun ketebalannya lebih tipis (Haryanti, 2008).

            Proses fotosintesis tidak lepas dari peran cahaya matahari. Respon tanaman terhadap intensitas cahaya yang berbeda tergantung dari sifat adaptif tanaman tersebut. Respon terhadap intensitas cahaya tinggi dapat menguntungkan atau merugikan. Hal ini karena tanaman memiliki ambang batas terhadap intensitas cahaya yang harus diterima. Intensitas cahaya yang tinggi menyebabkan rusaknya struktur kloroplas yang membantu proses metabolisme tanaman, sehingga menyebabkan produktifitas tanaman menurun (Salisbury dan Ross, l995).

            Intensitas cahaya yang terlalu tinggi dapat menurunkan laju fotosintesis hal ini disebabkan adanya fotooksidasi klorofil yang berlangsung cepat, sehingga merusak klorofil. Intensitas cahaya yang terlalu rendah akan membatasi fotosintesis dan menyebabkan cadangan makanan cenderung lebih banyak dipakai daripada disimpan. Pada intensitas cahaya yang tinggi kelembaban udara berkurang,sehingga proses transpirasi berlangsung lebih cepat (Treshow, 1970).

            Daun ternaung lebih tampak berwarna hijau, merupakan adaptasi daun agar menyerap cahaya lebih efektif, sedangkan daun terkena sinar matahari langsung berwarna hijau keunguan.Pigmen ini diduga merupakan antosianin yang berfungsi melindungi klorofil dan protoklorofil dari kerusakannya akibat fotooksidasi. Jumlah daun lebih banyak, namun luasnya kecil-kecil. Pigmen ini juga berfungsi membantu klorofil dalam menagkap cahaya dalam proses fotosintesis (Haryanti, 2008).

            Tanaman hydrilla Hydrilla verticillata merupakan tanaman air yang hidup di kolam maupun danau yang airnya relatif jernih atau tidak keruh. Tanaman hydrilla 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. Tanaman ini sering kali digunakan dalam suatu percobaan Ingenhoustz dikarenakan mudah untuk dilakukan pengambilan data yang digunakan sebagai parameter (Handoko dan Fajariyanti, 2008).

BAB III

METODE PERCOBAAN

III.1 Alat

            Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah gelas piala, corong kaca dan tabung reaksi.

III.2 Bahan

            Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah tanaman hydrilla Hydrilla verticillata dan air.

III.3 Cara Kerja

            Cara kerja dari percobaan ini adalah:

1.    Menyiapkan daun hydrilla Hydrilla verticillata dan masukkan ke dalam 3 gelas piala sebanyak 1 tangkai pada masing-masing gelas piala. Tutup dengan corong kaca pada posisis terbalik di dalam gelas piala, diusahakan agar tanaman hydrilla Hydrilla verticillata tidak keluar dari corong.

2.     Mengisi air dalam gelas piala (jangan sampai penuh).

3.    Menutup bagian ujung tabung corong dengan tabung reaksi yang berisi air sampai penuh dengan meletakkannya terbalik. Diusahakan tidak terbentuk ruang udara.

4.    Meletakkan pada 3 tempat yang berbeda selama 30 menit, yaitu pada cahaya langsung, di dalam ruangan dan di tempat terbuka. Amati dan hitung jumlah gelembung setiap interval 5 menit.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil

Tabel Pengamatan

Tempat pengamatan	Interval waktu dan gelembung yang terbentuk
	5	10	15	20	25	30
Cahaya langsung	53	123	223	403	497	591
Ruang terbuka	53	137	201	248	301	340
Didalam ruangan	15	27	72	90	170	178

IV.2 Pembahasan

            Fotosintesis adalah suatu proses pada tumbuhan hijau untuk menyusun senyawa organik dari CO₂ 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.

            Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh cahaya terhadap kecepatan fotosintesis dengan mengukur oksigen yang dihasilkan. Dalam melakukan percobaan ini dibutuhkan tumbuhan hydrilla Hydrilla verticillata, karena tanaman ini memiliki laju fotosintesis yang baik dan lebih mudah untuk diamati. Tumbuhan hydrilla Hydrilla verticillata kemudian diletakkan dalam gelas piala dalam keadaan tangkai menghadap ke atas (posisi terbalik) dan ditutupi oleh corong kaca, hal ini bertujuan agar tidak ada oksigen dari luar yang dapat masuk kedalam air pada tanaman hydrilla Hydrilla verticillata sehingga pengukuran akan tepat dan dilakukan kondisi tanaman yang terbalik karena daun pada tanaman ini memiliki jumlah stomata yang banyak pada bawah permukaan daunnya sehingga akan berpengaruh terhadap kecepatan fotosintesis. Tabung reaksi yang bersisi air, lalu diletakkan pada ujung corong dengan posisi terbalik dan diusahakan tidak terbentuk ruang udara. Hal ini bertujuan agar gelembung air (oksigen) yang keluar dari tanaman dapat terlihat sampai pada tabung reaksi. Setelah itu ditempatkan pada tempat terbuka, cahaya langsung dan dalam ruangan. Ini bertujuan agar cahaya menjadi faktor penting dalam laju fotosintesis sehingga fotosintesis dapat terjadi. Kemudian diamati setiap interval waktu  5 menit selama 30 menit.

            Berdasarkan hasil pengamatan didapatkan bahwa jumlah gelembung yang dihasilkan oleh tanaman hydrilla  Hydrilla verticillata pada 5 menit pertama,   untuk dalam ruangan adalah 15 gelembung, ruang terbuka 53 gelembung dan cahaya langsung 53 gelembung. Hal tersebut menunjukkan hasil dari fotosintesis yang berupa oksigen dan ditandai dengan adanya gelembung yang terbentuk sehingga mengindikasikan bahwa makin banyak gelembung (O₂) yang terlihat maka, makin cepat proses fotosintesis yang terjadi. Waktu antara menit ke 10  sampai ke 30 merupakan waktu kecepatan maksimal fotosintesis tumbuhan hydrilla Hydrilla verticillata, jumlah gelembung yang terbentuk pada menit ke 30 adalah dalam ruangan adalah 178 gelembung, ruang terbuka 340 gelembung dan cahaya langsung 591 gelembung. Dapat diurutkan berdasarkan tempat mana tanaman yang memiliki kecepatan fotosintesis dari terkecil dan tertinggi adalah dalam ruangan, ruang terbuka dan cahaya langsung.

            Faktor penting yang sangat mempengaruhi kecepatan fotosintesis dalam percobaan ini adalah cahaya. Pada tempat dalam ruangan, memiliki cahaya dengan intensitas yang rendah sehingga kecepatan fotosintesis sangat rendah. Pada tempat yang terbuka, walaupun ada paparan sinar matahari namun intensitas cahaya yang didapatkan lebih kecil dibandingkan dengan pada tempat yang terkena cahaya matahari langsung. Sehingga makin tinggi intensitas cahaya matahari yang didapatkan maka semakin cepat laju fotosintesis pada tumbuhan. Namun, karena kondisi cuaca yang kurang cerah maka hasil yang didapat kurang maksimal. Hal yang membuktikan bahwa tumbuhan melakukan fotosintesis adalah produk hasil akhir proses tersebut, salah satunya adalah oksigen (O₂). Jika tanaman dalam air, maka oksigen yang keluar dalam bentuk gelembung-gelembung. Makin banyak gelembung yang keluar maka makin tinggi kecepatan fotosintesis yang terjadi pada tanaman hydrilla Hydrilla verticillata. 

BAB V

PENUTUP

V. 1 Kesimpulan

            Tumbuhan hydrilla Hydrilla verticillata memiliki kecepatan fotosintesis tertinggi pada tempat yang terkena cahaya matahari langsung yaitu dimenit ke 30 gelembung yang terbentuk adalah 591, nilai tinggi ke 2, di tempat ruang terbuka dengan jumlah 340 dan yang terendah adalah dalam ruangan yaitu 178. Sehingga kecepatan fotosintesis dipengaruhi oleh intensitas cahaya matahari yang diberikan.

V.2 Saran

            Sebaiknya percobaan ini dilakukan pada saat cuaca sedang cerah agar hasil yang didapatkan dapat maksimal.

DAFTAR PUSTAKA

Devlin, Robert M., 1975. Plant Physiology Third Edition. D. Van  Nostrand, New  York.

Dwidjoseputro, D., 1989. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Gramedia, Jakarta.

Handoko,  P. dan Yunie Fajariyanti, 2008. Pengaruh Spektrum Cahaya Tampak    Terhadap Laju Fotosintesis  Tanaman Air Hydrilla Verticillata.     Http://www.jurnal.fkip.uns.ac.id. Seminar Nasional X Pendidikan Biologi  FKIP. Universitas Nusantara PGRI Kediri, Kediri.

Haryanti, S., 2008. Respon Pertumbuhan Jumlah dan Luas Daun Nilam     (Pogostemon cablin Benth) pada Tingkat Naungan yang Berbeda.  Http://eprints.undip.ac.id. Jurnal Anatomi Fisiologi. Jurusan Biologi FMIPA,  Universitas Diponegoro,  Vol.16  (No. 2) hal 20 -26.

Kimbal, John W., 1989. Biologi  Edisi Kelima. Erlangga, Jakarta.

Loveless, A. R., 1991. Prinsip-Prinsip Biologi Tumbuhan Untuk Daerah Tropik 1.    Gramedia, Jakarta.

Salisbury, F. B. dan C. W. Ross, 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid I. Institut   Teknologi Bandung Press, Bandung.

Treshow, M., 1970. Environtment and Plant Respont. Mc Graw Hill Company, New          York.