Hubungan Produsen Dan Konsumen Dalam Siklus Karbon Di Perairan

Hubungan Produsen Dan Konsumen Dalam  Siklus Karbon Di Perairan 

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

            Unsur karbon diatmosfer dalam bentuk gas karbon dioksida (CO₂), Konsentrasi (CO₂) diatmosfer diperkirakan 0,03%. Karbon dioksida masuk ke dalam komponen biotik melalui organisme fotoautotrop (tumbuhan hijau) dan kemoautotrop (bakteri kemoautotrop) dalam proses fotosintesis dan kemosintesis. Karbon kemudian tersimpan sebagai zat organik dan berpindah melalui rantai makanan, respirasi dan ekskresi ke lingkungan (Ferial, 2013).

            Karbon dialam selain dalam bentuk bahan organik, umumnya dalam bentuk gas dan batuan karbonat yang dapat dimanfaatkan  oleh tumbuhan. Karbon melalui proses fotosintesis tumbuhan akan diubah menjadi senyawa organik yang dapat dipergunakan oleh organisme lainya. Tumbuhan sebagai pemakai utama karbon dan akan kembali lagi ke atmosfer atau air sebagai CO₂  sebagai hasil suatu proses metabolimse. Konsentrasi karbon dioksida (CO₂) yang tinggi akan mempengaruhi tumbuhan dalam mengabsorsbsi air dan unsur hara. Unsur karbon mempunyai kemampuan saling mengikat antar sesamanya yang merupakan dasar untuk terbentuknya keragaman dan ukuran molekuler, sehingga tanpa proses ini kehidupan tidak akan ada (Umar, 2013).

I.2 Tujuan Percobaan

            Tujuan dari percobaan ini yaitu :

a. Untuk mengetahui hubungan antara prudusen dan konsumen dalam pemanfaatan karbon dalam ekosistem perairan.
b. Mengenalkan dan melatih keterampilan mahasiswa dalam menggunakan peralatan yang berhubungan siklus karbon.

I.3 Waktu Percobaan

            Percobaan ini dilaksanakan pada hari Kamis, tanggal 28 Maret 2013, Pukul 14.30-17.00 WITA, Bertempat di Laboratorium Biologi Dasar, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

            Konsentrasi karbondioksida (CO2) di atmosfer cenderung meningkat dari tahun ke tahun. Pada tahun 1800 konsentrasi karbondioksida di atmosfer telah mendekati angka 280 ppm, yang pada awalnya terjadi peningkatan secara perlahan dan kemudian menjadi lebih cepat yakni mencapai nilai 367 ppm pada tahun 1999. Nilai ini terus meningkat sejalan dengan meningkatnya budidaya pertanian dan industri global (IPCC, 2001). Manusia telah meningkatkan jumlah CO2 yang dilepas ke atmosfer dengan melakukan pembakaran bahan bakar fosil, limbah padat dan kayu untuk menghangatkan bangunan, menggerakkan kendaraan dan menghasilkan listrik. Pada saat yang sama, jumlah vegetasi yang mampu menyerap karbondioksida semakin berkurang, akibat perambahan hutan untuk diambil kayunya maupun untuk perluasan lahan pertanian (Afdal, 2007).

            Produsen darat (tumbuhan) umumnya mendapatkan CO₂ dari atmosfer, sedangkan produsen dalam air memanfaatkan CO₂ yang terlarut (sebagai bikarbonat, HCO₃). Kelarutan CO₂ dalam air berbeda dengan oksigen (O₂), karena gas ini bereaksi secara kimiawi dalam air. Contohnya adalah apabila di dalam air laut karbondioksida bereaksi dengan air menghasilkan asam karbonat, yang kemudian terdissosiasi menjadi ion hydrogen dan bikarbonat dan pada akhirnya ion bikarbonat terdisosiasi lagi menjadi ion hydrogen dan karbonat (Umar, 2013).

            Mikroorganisme mempunyai peranan sangat penting dalam peredaran karbon di alam. Peranan sebagai pengurai materi karbon dalam bentuk zat organik khususnya di dalam pool tanah (litosfer) menghasilkan persediaan sumber energi berupa minyak bumi atau bahan bakar fosil. Minyak bumi merupakan hasil dekomposisi bahan organik dari produsen primer di masa lampau seperti Pembakaran minyak akan menghantarkan karbon memasuki pool udara (atmosfer) berbentuk gas CO2. Demikian pula pembakaran biologis melalui pernafasan menghantarkan karbon memasuki pool atmosfer dan perairan (hidrosfer). Aktifitas mikroorganisme mentransformasi zat karbon melalui 3 jalur yaitu pertama, dekomposisi dan mineralisasi; kedua, imobilisasi dalam biomassa dan ketiga, pembentukan / formasi humus  (Syauqi, 2013).

            Meskipun Karbondioksida sangat mudah larut dalam air, sangat sedikit karbon dioksida sangat mudah larut dalam air, sangat sedikit karbondioksida berada dalam larutan biasa karena jumlahnya dalam udara atmosfer sangat sedikit. Selain itu dekomposisi bahan organik dan pernafasan tumbuhan air dan hewan memberi sumbangan pada karbokdioksida yang sudah ada. Fotosintesis tumbuhan air, agitasi air, dan penguapan menyebabkan hilangnya karbondioksida sistem. seringkali karbondioksida bebas terkumpul dalam jumlah besar pada saat dasar kolam dan danau, sehubungan dengan penguraian bahan organik . Kelebihan gas demikian akan naik ke permukaan sebagai massa gelembung, dan gas hilang ke udara (Michael, 1999).

            Senyawa karbon hasil kegiatan fotosintesis tumbuh-tumbuhan merupakan bahan yang sangat melimpah di alam. Polimer berbentuk karbohidrat dan yang lain berserta campurannya dalam tubuh tanaman bila mati dan memasuki tanah, oleh mikroba akan diuraikan dan/atau didekomposisi menjadi lebih sederhana, hingga mineralisasi. Beberapa mikroorganisme di lingkungan melakukan interaksi dan sebagaimana dijelaskan pada bab I sebelumnya ada yang bersifat sinergis, yaitu seakan-akan sebagai urut-urutan. Lignin maupun molekul yang mengandung banyak polimer senyawa aromatis dipromosikan jamur Phanerochaeta Chrysosporium. Khamir satu sel Saccharomyces cerevisiae melakukan aktivitas pengambilan energi dari senyawa yang mempunyai jumlah 6 atom karbon dalam peristiwa fermentasi dapat menjadi 2 atom karbon, yaitu unit glukosa menjadi etanol dan 1 atom berbentuk gas CO2. Selanjutnya spesies lainnya mendekomposisi dari 2 atom karbon menjadi 1 atom karbon yaitu etanol menjadi asam asetat oleh bakteri Acetobacter aceti (Syauqi, 2013).

            Konsentrasi karbondioksida (CO2) di atmosfer cenderung meningkat dari tahun ke tahun. Pada tahun 1800 konsentrasi karbondioksida di atmosfer telah mendekati angka 280 ppm, yang pada awalnya terjadi peningkatan secara perlahan dan kemudian menjadi lebih cepat yakni mencapai nilai 367 ppm pada tahun 1999. Nilai ini terus meningkat sejalan dengan meningkatnya budidaya pertanian dan industri global (IPCC, 2001). Manusia telah meningkatkan jumlah CO2 yang dilepas ke atmosfer dengan melakukan pembakaran bahan bakar fosil, limbah padat dan kayu untuk menghangatkan bangunan, menggerakkan kendaraan dan menghasilkan listrik. Pada saat yang sama, jumlah vegetasi yang mampu menyerap karbondioksida semakin berkurang, akibat perambahan hutan untuk diambil kayunya maupun untuk perluasan lahan pertanian. Walaupun lautan dan proses alam lainnya mampu mengurangi karbondioksida di atmosfer, aktifitas manusia yang melepaskan karbondioksida ke udara jauh lebih cepat dari kemampuan alam untuk menguranginya. karbon dapat diambil dan dikembalikan ke atmosfer melalui beberapa cara (Syauqi, 2013) yaitu:

Pengikatan karbon dari atmosfer :

1. Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesis untuk mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat dan melepaskan oksigen ke atmosfer. Proses ini akan lebih banyak menyerap karbon pada hutan dengan tumbuhan yang baru saja tumbuh atau hutan yang sedang mengalami pertumbuhan yang cepat.

2. Permukaan laut di daerah kutub memiliki temperatur yang lebih rendah yang memungkinkan CO2 lebih mudah larut. Selanjutnya CO2 yang larut tersebut akan terbawa oleh sirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke lapisan air yang lebih dalam.

3. Di lapisan air dekat permukaan (uper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon dan beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke lapisan air yang lebih dalam.

4. Pelapukan batuan silikat. Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer. Pelapukan batuan karbonat tidak memiliki efek netto terhadap CO2 atmosferik karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke laut dimana selanjutnya dipakai untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya (reverse reaction).

Pengembalian karbon ke atmosfer:

1. Melalui pernafasan (respirasi) pada tumbuhan dan hewan. Hal ini merupakan reaksi eksotermik dan termasuk juga di dalamnya penguraian glukosa (atau molekul organik lainnya) menjadi karbon dioksida dan air.

2. Melalui pembusukan hewan dan tumbuhan. Fungi atau jamur dan bakteri mengurai senyawa karbon pada hewan dan tumbuhan yang mati dan mengubah karbon menjadi karbondioksida jika tersedia oksigen, atau menjadi metana jika tidak tersedia oksigen. Melalui pembakaran material organik yang mengoksidasi karbon yang terkandung menghasilkan karbon dioksida (juga yang lainnya seperti asap ).

  

BAB III

METODE PERCOBAAN

III.1 Alat

            Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah  botol selai dan gunting.

III.2 Bahan

            Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah Larutan Metilen Blue, Hydrilla sp, kecebong, karet gelang, plastik bening, label, dan  air.

III.3 Cara Kerja

            Cara kerja dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :

1.    Siapkan 2 seri botol percobaan A dan B yang masing-masing terdiri atas 4 botol dan diberikan label dengan kode A1,A2,A3,danA4 serta B1,B2,B3,dan B4.

2.    isilah setiap tabung dengan air sampai batas atas tutup botol.

3.    Tambahkan 2-3 tetes Metilen Blue kedalam setiap botol.

4.    Masukkan kecebong kedalam botol perlakuan A1B1, kecebong dan hidrilla dalam botol A2B2, A3B3 hanya hidrilla saja, serta A4B4 sebagai kontrol.

5.    5.Tutuplah semua botol dengan plastik rapat-rapat.

6.    Tempatkan kelompok A1-A4 ditempat terang dan B1-B4 dikamar gelap.

7.    Amati percobaan tersebut selama 3 hari. dan pada hari ketiga lakukan pertukaran kelompok B1-B4 pada temapat terang dan A1-A4 pada tempat gelap.

8.    Amati perbahan warna yang terjadi.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil

a. Tabel pengamatan percobaan I kelompok A (terang) dan B (gelap)

Perlakuan	A (Terang)			B (Gelap)
	I	II	II	I	II	III
A1 B1	+	- -	- - -	++	+	-
A2 B2	- -	- -	- - -	- - -	- -	- -
A3 B3	- - -	- - -	- - -	- - -	- -	- -
A4 B4	+++	+	- - -	+++	+++	+++

b. Tabel pengamatan percobaan I kelompok B (terang) dan A (gelap)

Perlakuan	B (Terang)			A (Gelap)
	I	II	II	I	II	III
A1 B1	-	- -	- - -	- - -	- - -	- - -
A2 B2	- -	- -	- - -	- - -	- - -	- - -
A3 B3	- -	- -	- - -	- - -	- - -	- - -
A4 B4	++	+	- - -	- - -	- - -	- - -

Ket:     A1.B1: Kecebong                                +++    : Biru sekali

            A2.B2: Hidrilla dan Kecebong            ++       : Biru

            A3.B3: Hidrilla                                   +         : Biru muda

            A4.B4: Kontrol (tanpa perlakuan)      ---       : Bening sekali

                                                                         --         : Bening

                                                                         -          : Bening kebiruan

IV.2 Pembahasan

            Produsen merupakan organisme yang menduduki tingkat tropik paling pertama, karena produsen atau tumbuhan dapat membuat makananya sendiri melalui reaksi kimia (fotosintesis) sedangkan konsumen merupakan organisme yang memanfaatkan produsen atau dapat dikatakan tidak dapat membuat makananya sendiri melalui reaksi kimia (heterotrof). Didalam perairan terjadi hubungan antara produsen dan konsumen dalam pemanfaatan karbon (C), yaitu pada proses fotosintesis, tumbuhan cenderung akan membutuhkan karbon dalam bentuk karbondioksida (CO₂) yang terlarut dalam perairan dan akan menghasilkan oksigen sedangkan konsumen, cenderung melepaskan CO₂ dan membutuhkan oksigen dalam proses respirasi. Selain itu, Bahan organik yang dihasilkan dari proses fotosintesis akan dimanfaatkan konsumen sebagai sumber karbon.

            Pada percobaan tersebut didapatkan data hasil pengamatan yaitu pada kelompok A yang diletakkan ditempat terang cenderung mengalami perubahan warna yang signifikan contohnya pada A1 (terang) warnanya yang tadinya biru muda berubah menjadi bening pada hari II dan sangat bening pada hari ke III, namun kecebong yang ada dalam botol tersebut mati pada hari I hal ini disebabkan karena kurangnya kadar oksigen dalam air dan warna biru tersebut hilang dikarenakan karbon dioksida pada saat itu telah habis. Untuk A2 (terang) pada hari I warnanya berubah menjadi bening dan kondisi Hidrilla masih segar sedangkan kecebong mati hal ini disebabkan kurangnya asupan oksigen dari hidrilla kepada kecebong, karena karbon dioksida yang dipakai hidrilla telah habis, namun pada hari ke III hydrilla mulai tidak segar. A3 (terang) yang berisi Hidrilla pada hari I warna air berubah sangat bening dan Hidrilla masih tampak segar namun pada hari ke II dan III Hidrilla telah tampak tidak segar karena kurangnya asupan CO₂. Pada A4 yang hanya kontrol, pada hari I warnanya masih dalam keadaan sangat biru sakali, hari ke II berubah menjadi biru dan terjad perubahan yang signifikan pada hari ke III menjadi sangat bening. Pada B1 (gelap), hari I warna air masih terlihat biru dan kecebong msih hidup, pada hari ke II air telah berubah menjadi biru muda dan kecebong telah mati dan pada hari ke III air berubah menjadi bening. Pada B2 (gelap) Pada hari I air telah berubah menjadi bening  begitu pula pada hari ke II dan III, namun pada hari ke I kecebong telah mati dan hidrilla masih segar. Sedangkan pada B4 tidak menunjukkan perubahan warna yang signifikan, airnya hanya tetap sangat biru. Setelah dilakukan penukaran antara A terang ke A gelap, dan begitu pula B, maka didapatkan hasil bahwa B (terang) semuanya telah berubah menjadi bening pada hari ke I,II,dan III kecuali B4 (gelap) yang menunjukkan warna Biru pada hari I dan bru muda pada hari ke II dan pada har ke III berubah menjadi bening sekali. Sedangkan pada A (gelap) tidak terjadi perubahan apa-apa, warnanya semuanya bening sekali dan semua organismenya mati.

            Faktor-faktor yang mempengaruhi pengamatan ini diantaranya adalah kadar CO₂ yang terlarut, karena jika kadar CO₂ meningkat maka warna biru dari Metilen blue akan berubah menjadi  Sangat biru dan jika CO₂ berkurang maka warna air akan berubah menjadi bening, selain itu faktor penyinaran matahari, karena dalam perairan siklus CO₂ sangat bergantung pada laju fotosintesis yang dipengaruhi penyinaran matahari dan penyinran matahari juga mempengaruhi suhu perairan, karena dalam percobaan ini kematian kecebong sangat memprihatinkan pada kelompok A (terang) ini disebabkan karena suhu yang tinggi pada lantai 3 gedung MKU, Sedangkan pada kelompok B suhunya stabil berada dalam ruangan. Faktor lainnya yaitu pH air, karena ada beberapa organisme yang tidak tahan dalam keadaan pH asam atau ada juga yang tidak tahan terdapap pH basah.

            Ditempat Terang suhunya relatif tinggi sehingga mempengaruhi siklus karbon pada proses fotosintesis sedangkan pada gelap tidak ada penyinaran langsung dari sinar matahari karena berada dibawah lindungan ruangan. sehingga faktor tersebut sangat berpengaruh besar terhadap hubungan organisme dengan tempat terang dan tempat gelap.. 

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

            Jadi, dari hasil percobaan yang dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

a.    Didalam perairan terjadi hubungan antara produsen dan konsumen dalam pemanfaatan karbon (C), yaitu pada proses fotosintesis, tumbuhan cenderung akan membutuhkan karbon dalam bentuk karbondioksida (CO₂) yang terlarut dalam perairan dan akan menghasilkan oksigen sedangkan konsumen, cenderung melepaskan CO₂ dan membutuhkan oksigen dalam proses respirasi.

b.    Dalam percobaan ini kami dilatih dalam hal keterampilan menggunakan peralatan-peralatan yang berhubungan dengan percobaan, contohmya membuat sebuah wadah/tempat sampel harus ditempatkan.

DAFTAR PUSTAKA

Afdal, (2007).  “Oseana” Siklus Karbon dan Karbon Dioksida Di Atmosfer Dan     Di Samudera, Vol; XXXII, Nomor 2 : 29 -41.

Ferial, Eddyman W., 2013. Pengetahuan Lingkungan. Jurusan Biologi.       Universitas Hasanuddin, Makassar.

Michael, P.,1999. Metode Ekologi Untuk Penyelidikan Ladang Dan             Laboratorium. Universitas Indonesia Press, Jakarta.

Syauqi, Ahmad., 2013. Siklus Karbon, http://fmipa-uim.net78.net/biologi/. Diakses pada tanggal 1 Maret 2013. Pukul 21.00 WITA, Makassar.

Umar, R., 2013. Ekologi Umum Dalam Praktikum, Jurusan Biologi, Universitas    Hasanuddin, Makassar.

Kurva Sigmoid Pertumbuhan Tanaman

Laporan  Percobaan Kurva Sigmoid Pertumbuhan Tanaman Phaseolus vulgaris

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

            Setiap organisme di alam akan mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Perkembangan meliputi 3 proses yaitu morfognesis, diferensiasi dan pertumbuhan, sedangkan pertumbuhan itu sendiri merupakan peningkatan ukuran organisme sebagai akibat dari pertambahan (pembelahan) jumlah sel, volume, ukuran dan banyaknya matriks intraselluler selnya. Akibat dari pertumbuhan adalah terjadinya pertambahan panjang, lebar diameter dan dengan secara pasti akan diikuti pertambahan berat orgnisme (Umar, 2013).

            Pertumbuhan didefinisikan sebagai pertambahan volume secara irreversibel karena banyak organ tanaman yang telah dewasa mengalami perubahan volume sepanjang siang dan malam karena perubahan sementara kandungan air turgitasnya. Pada umumnya pertumbuhan daerah pertumbuhan terletak dibagian bawah meristem apikal dari tunas dan akar Kebanyakan pertumbuhan terjadi pada fase pendewasaan sel hanya sedikit kenaikan volumenya (Umar, 2013).

            Besarnya pertumbuhan per satuan waktu disebut laju tumbuh. Laju tumbuh suatu tumbuhan atau bagiannya berubah menurut waktu. Oleh karena itu, bila laju tumbuh digambarkan dalam suatu grafik, dengan laju tumbuh pada ordinat dan waktu pada absisi, maka grafik itu merupakan suatu kurva berbentuk S atau kurva sigmoid. Kurva sigmoid pertumbuhan ini berlaku bagi tumbuhan lengkap, bagian-bagiannya ataupun sel-selnya (Latunra, 2014).

            Adapun cara untuk  melihat  laju  pertumbuhan  dan faktor-faktor yang ada

 dalam pertumbuhan maka dibuat kurva sigmoid dari pertumbuhan. Berdasarkan uraian di atas maka dilakukan percobaan tentang kurva sigmoid pertumbuhan yang dialami oleh kacang merah Phaseolus vulgaris.

I.2 Tujuan Percobaan

            Tujuan percobaan ini adalah mengamati laju tumbuh daun sejak dari embrio dalam biji hingga daun mencapai ukuran tetap pada tanaman kacang merah Phaseolus vulgaris.

I.3 Waktu dan Tempat Percobaan

            Percobaan ini dilaksanakan pada hari Selasa, 18 Maret 2014, pukul 14.00-16.00 WITA, bertempat di Laboratorium Botani, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar. Pengamatannya dilakukan selama 14 hari, sejak hari Selasa, 18 Maret 2014 sampai hari Senin, 31 Maret 2014.

Download File Lengkap

kontrol fotoperiodisitas terhadap pembungaan pada tanaman pacar air Impatiens balsamina.

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

            Pada beberapa tumbuhan bunga merupakan organ reproduksi yang sangat penting, khususnya tumbuhan angiospermae. Bunga merupakan salah satu hasil dari perkembangan yang nyata dari suatu tumbuhan. Kemunculannya merupakan kejadian yang lazim terjadi pada setiap pertumbuhan. Kebanyakan tumbuhan, proses terbentuknya bunga sangat dipengaruhi oleh faktor. Beberapa tumbuhan harus mengalami periode suhu rendah selama fase vegetatifnya sebelum terbentuk bunga, sedangkan tumbuhan lain akan berbunga bila mendapatkan cahaya yang cukup. Pengaruh lamanya penyinaran pada proses pembentukan bunga dan perkembangan tumbuhan disebut fotoperiodisme (Latunra, 2014).

            Fotoperiodisitas (panjang hari) merupakan perbandingan antara lamanya waktu siang dan malam hari. Di daerah tropis panjang siang dan malam hampir sama. Makin jauh dari equator (garis lintang besar), perbedaan antara panjang siang dan malam hari juga makin besar (Indramawan, 2009).

            Fotoperiodisitas dikenal sebagai biological clock untuk membuat mekanisme waktu yang berubah-ubah. Biological clock adalah mekanisme fisiologis untuk pengaturan waktu. Diantara tumbuhan tingkat tinggi, beberapa jenis tumbuhan berbunga dengan hari panjang (long day plants), yang lain berbunga dengan hari pendek (kurang dari 12 jam) dikenal sebagai short day plants (Ansal, 2008).

            Berdasarkan beberapa teori diatas, untuk membuktikan pengaruh fotoperiodisitas terhadap pembungaan maka dilakukanlah percobaan kontrol fotoperiodisitas terhadap pembungaan pada tanaman pacar air Impatiens balsamina.

I.2 Tujuan

            Tujuan percobaan ini adalah melihat pengaruh fotoperiodisme terhadap pembentukan bunga pada tanaman pacar air Impatiens balsamina.           

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

            Fotoperiodisitas mempengaruhi beberapa aspek pada pertumbuhan tanaman. Pertumbuhan dapat ditunjukkan dengan mengukur tinggi tanaman, panjang dan lebar daun serta berdasarkan pengamatan diameter dan anatomi batang. Perkembangan tumbuhan merupakan bentuk diferensiasi suatu perubahan dalam tingkat yang lebih tinggi yang menyangkut spesialisasi dan organisasi secara anatomi dan fisiologi, selain itu terjadi karena pembelahan sel (Hopkins, 1995).

            Pola perkembangan tumbuhan ditentukan oleh kerja sama antara faktor genetik serta faktor lingkungan. Faktor lingkungan merupakan faktor yang sangat erat hubungannya dengan kehidupan tanaman yang akan mempengaruhi proses fisiologi dalam tanaman. Semua proses fisiologi akan dipengaruhi oleh temperatur dan beberapa proses akan tergantung dari cahaya.  Cahaya merupakan salah satu kunci penentu dalam metabolisme dan fotosintesis tanaman. Cahaya dibutuhkan oleh tanaman mulai dari proses perkecambahan biji sampai dewasa. Tanaman yang kekurangan cahaya pada saat perkecambahan akan menimbulkan gejala etiolasi. Kekurangan cahaya matahari akan mengganggu proses fotosintesis dan menekan pertumbuhan (Lakitan, 1996).

            Setiap tanaman memiliki tanggapan yang berbeda-beda terhadap kualitas cahaya. Hal ini diketahui dari perbedaan panjang gelombang yang distribusinya berbeda pada pagi dan sore hari. Pada pagi hari umumnya lebih banyak panjang gelombang pendek dan semakin berkurang pada sore hari. Oleh karena itu efektifitas fotosintesis maksimal pada siang hari (Lakitan, 1996).

            Penggunaan cahaya yang maksimal sangat penting untuk mendapatkan produktivitas yang tinggi. Pengaruh utama cahaya terhadap tanaman adalah pada proses pertumbuhan dan perkembangan tanaman, yaitu melalui fotosintesis dan fototropisme. Pengaruh yang lain adalah fotomorfogenesis yaitu melalui pengendalian morfogenesis oleh cahaya. Beberapa hal yang dipengaruhi oleh pencahayaan adalah produksi klorofil, pembukaan dan penutupan stomata, pemanjangan daun, dan perkembangan akar, di mana dengan penyerapan cahaya maksimal akan memacu pengaktifan amino levurinic acid yang digunakan sebagai prekursor biosintesis klorofil. Peningkatan biosintesis klorofil akan meningkatkan proses fotosintesis dan akhirnya akan memacu pertumbuhan tanaman (Salisbury dan Ross, 1995).

            Faktor utama yang dibutuhkan untuk memicu pembungaan adalah panjang malam yang memadai. Periodisitas pada tanaman diatur oleh phytochrome yang terdapat dalam daun. Phytochrome adalah protein molekul homodimer yang memiliki dua bentuk yang dapat saling bertukar, yaitu P_R yang mengabsorbsi cahaya merah (red) dengan panjang gelombang 660 nm dan P_FR yang mengabsorbsi cahaya far red dengan panjang gelombang 730 nm. Absorbsi cahaya merah oleh P_R  akan mengubah menjadi P_FR. Absorbsi cahaya far red oleh P_FR mengubahnya menjadi P_R. Sinar matahari mengandung banyak cahaya merah pada siang hari, sehingga seluruh P_R akan terkonversi menjadi P_FR. Sedangkan pada kondisi gelap P_FR secara otomatis akan berubah menjadi P_R (Gambar 1). Akumulasi P_R  akan mengaktifkan pelepasan sinyal kimiawi yang disebut florigen sebagai sinyal pembungaan (Kimball, 1990).

            Adanya sifat kepekaan terhadap fotoperiodisitas, menyebabkan tanaman cepat berbunga dan cepat memasuki fase generatif. Dengan demikian, pertumbuhan tanaman akan menurun. Bila pertumbuhan vegetatifnya menurun yang ditandai dengan penurunan tinggi tanaman, diameter batang, dan jumlah bobot batang, sehingga akan menyebabkan hasil serat lebih rendah dibandingkan dengan varietas yang pertumbuhan vegetatifnya terus berlangsung panjang (Hamida dan Nugraheni, 2012).

            Sejumlah spesies terbukti kurang peka terhadap faktor panjang penyinaran, tetapi hal ini menentukan apakah tanaman tersebut hanya akan membentuk bagian vegetatif saja, tetapi panjang penyinaran juga akan menentukan apakah tanaman tersebut akan membentuk internodus yang panjang atau lebih pendek dari internodus normal. Pada tanaman hari pendek, panjangnya penyinaran merupakan faktor pembatas yang berakibat membentuk vegetatif yang besar sedangkan fase pembungaannya akan terhambat. Sedangkan tanaman hari panjang, jika tanaman pada daerah yang panjang penyinarannya lebih pendek akan menunjukkan pertumbuhan internodus yang lebih pendek dan cenderung membentuk roset serta masa pembungaannya akan terhambat. Jadi selama pertumbuhan fase vegetatif tersebut diusahakan jatuh pada bulan yang memiliki fotoperiode panjang (Hamida dan Nugraheni, 2012).

            Pada kebanyakan kasus, rangsangan yang memulai proses pembuangan tampaknya berasal dari luar. Suhu seringkali berfungsi sebagai perangsang kritis. Hal ini terutama benar bagi spesies biennial, yakni tumbuhan yang memerlukan dua musim tumbuh agar dapat melengkapi daur hidupnya. Bit, wortel, bayam merupakan tiga tanaman biennial yang sering dijumpai. Pada musim tumbuh yang pertama, tumbuhan tersebut mengembangkan akar, batang yang pendek, dan sekelompok daun. Selama musim ini, makanan disimpan dalam sistem perakaran. Dengan datangnya cuaca yang dingi, maka pucuknya akan mati. Musim berikutnya bunga terbentuk pada pertumbuhan pucuk yang baru. Setelah proses reproduksi lengkap, seluruh tanaman mati. Akan tetapi, perbungaan tidak terjadi pada musim kedua, kecuali jika tanaman dibiarkan dalam cuaca dingin selam musim dingin. Masih ada faktor lain yang memicu proses pembungaan pada banyak spesies tumbuhan yaitu perubahan pada interval penyinaran sehari-hari terhadap tumbuhan (Kimball, 1990).

            Pada tanaman kenaf dan rosela, pengaruh cahaya yang penting adalah fotoperiodisitas (panjang hari). Kekurangan cahaya memiliki pengaruh yang langsung terhadap proses-proses fisiologi. Bila cahaya kurang, proses respirasi dan fotosintesisnya tidak dapat terlaksana dengan baik, maka akan menghambat proses pembentukan akar, sehingga pertumbuhan tidak kontinu pada seluruh bagian tanaman. Selain itu berkurangnya efisiensi fotosintesis dapat menyebabkan laju penyerapan unsur hara rendah, karena antara fotosintesis dan penyerapan hara memiliki hubungan yang erat. Makin tinggi laju fotosintesis, maka penyerapan hara juga makin meningkat. Radiasi yang rendah akan menyebabkan kurangnya penyerapan unsur yang diberikan dalam bentuk pupuk, serta dapat mengurangi efisiensi pemupukan terutama pupuk yang mudah hilang (Hamida dan Nugraheni, 2012).

            Organisme yang berbeda menggunakan perubahan musiman bertahap penyinaran yang dapat mengatur waktu proses perkembangan yang beragam, seperti peralihan menuju bunga pada tumbuhan. Florigen adalah sistemik Sinyal yang dibentuk pada daun terpapar isyarat lingkungan spesifik, terutama photoperiodik, dan mampu memicu induksi bunga di beberapa spesies. Contohnya pada markisa Passiflora edulis. Pembentukan bunga setelah pembentukan sepal /daun kelopak membutuhkan fotoperiode yang panjang. Penelitian mengenai markisa kuning menunjukkan tidak adanya bunga di bawah day lengths (hari panjang) di bawah 11 hingga 12 jam. Pada 'PD', bunga tidak berkembang dengan suhu yang hangat di atas 28°C dalam penyinaran apapun (Nave et al., 2010).

Sumber: http://onlinelibrary.wiley.com

Gambar: Perkembangan bunga markisa Passiflora edulis (Nave et al., 2010)

            Analisis cahaya-mikroskop tahap perkembangan bunga markisa dengan LDS. (a-l) tahap perkembangan dari bunga, diambil dari bagian membujur dari puncak dari tanaman yang terkena LDs. Pucuk apikal meristem (SAM) memproduksi berturut-turut daun, l, primordia. Pada dasar bawah daun dari primordial ini, sulur meristem, t_m, Dibentuk (a-c). Tahap dalam pengembangan bunga adalah pembentukan dari bunga yang terpisah, f, primordial pada sayap dari meristem sulur (d). pada tahap II, bract pertama, b₁ , Primordial adalah terbentuk (e, f). Pembentukan tambahan tanda bract primordia tahap III (g, h). Sepal daun, s, primordia terbentuk pada tahap IV ketika tangkai, pd, mulai memanjangkan (i), dan kelopak, p, primordia muncul pada tahap V (j). Benang sari, st, primordia yang terbentuk pada Tahap VI (k), dan ginesium, g, primordial pada tahap VII (i). Skala bar adalah 0,1 mm untuk semua panel (Nave et al., 2010).

            Salah satu faktor yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman adalah intensitas cahaya. Tanaman yang diletakkan di tempat yang teduh, akan tumbuh dengan ciri-ciri berdaun hijau tua, pertumbuhannya lebih lambat namun stomatanya berjumlah sedikit namun ukurannya besar, perakaranya tidak terlalu lebat. Berbeda tanaman yang ditanamam ditempat yang mendapatkan banyak cahaya, maka tanaman itu akan memiliki ciri-ciri berdaun hijau muda, stomatanya berukuran kecil dan berjumlah banyak, perakarannya lebih lebat dan pertumbuhannya lebih cepat. Beberapa proses dalam perkembangan tanaman yang dikendalikan oleh cahaya antara lain perkecambahan, perpanjangan batang, perluasan daun, sintesis klorofil, gerakan batang, gerakan daun, pembukaan bunga, dan dominasi tunas (Latunra, 2014). 

            Cahaya matahari mempunyai peranan besar dalam proses fisiologi tanaman seperti fotosintesis, respirasi, pertumbuhan dan perkembangan, menutup dan membukanya stomata, dan perkecambahan tanaman serta metabolisme tanaman hijau (Salisbury dan Ross, 1995).

BAB III

METODE PERCOBAAN

III.1 Alat

            Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah polybag, silet, mikroskop, deck glass, objek glass dan kamera.

III.2 Bahan

            Bahan yang digunakan dalam percobaan biji tanaman pacar air Impatiens balsamina, tanah dan air.

III.3 Cara Kerja

            Cara kerja dari percobaan ini adalah:

1.    Memilih dan menyemaikan biji pacar air Impatiens balsamina pada polybag yang telah diisi tanah dan memeliharanya selama 4 minggu.

2.    Mengamati perkembangan biji selama satu bulan.

3.    Memelihara tanaman pacar air Impatiens jika setelah berumur satu bulan, selama beberapa hari di bawah kondisi cahaya yang normal.

4.    Meletakkan satu polybag di tempat yang mendapatkan cahaya pendek (8 jam terang, 16 jam gelap), dan 1 polybag lainnya pada tempat yang mendapat cahaya panjang (16 jam terang dan 8 jam gelap).

5.    Mengambil tanaman tersebut setelah di beri perlakuan fotoperiode, kemudian mengiris dan memeriksa dengan menggunakan mikroskop untuk mengetahui ada tidaknya struktur bunga (primordial bunga).

DAFTAR PUSTAKA

Ansal,  B.,  2008. Faktor Pembatas dan Lingkungan Fisik. UI Press, Jakarta.

Hamida, R., dan Suminar Diyah Nugraheni, 2012. Fotoperiodisitas Dan     Hubungannya Terhadap Pertumbuhan Dan Produksi Kenaf (Hibiscus           cannabinus L.) dan Rosela (Hibiscus sabdariffa L.).             Http://balittas.litbang.deptan.go.id. Diakses pada tanggal 2 Mei 2014, pukul           21.00 WITA, Makassar.

Hopkins, W. G., 1995. Introduction to Plant Physiology Second Edition. John         Wiley & Sons Inc., Canada.

Indramawan,  S.,  2009. Pembungaan Angiospermae. Universitas Gadjah Mada    Press, Yogyakarta.

Kimball, J. W., 1990.  Biologi Jilid 2. Erlangga, Jakarta.

Lakitan, B., 1996. Fisiologi Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman. Grafindo            Persada, Jakarta.

Latunra, A. I., 2014. Penuntun Praktikum Struktur Perkembangan Tumbuhan II.    Jurusan Biologi. Universitas Hasanuddin, Makassar.

Nave, N., et al., 2010. Flower development in the passion fruit Passiflora edulis      requires a photoperiod-induced systemic graft-transmissible signal.     Http://onlinelibrary.wiley.com. Plant, Cell and Environment Vol. 33 (No.1),             hal. 2065-2083.

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