Peranan Gelombang Cahaya Dalam Fotosintesis

LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN

Percobaan Fotosintesis

“Peranan Gelombang Cahaya Dalam Fotosintesis”

Oleh :

                                    Nama                          : Siti Rosida

                                    NIM                            : 140210103019

                                    Kelas/Kelompok         : A/1

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS JEMBER

2016

      I.          Judul

Percobaan Fotosintesis (Peranan Gelombang Cahaya Dalam Fotosintesis)

    II.          Tujuan

Mengetahui peranan cahaya dalam fotosintesis.

  III.          Dasar Teori

Cahaya merupakan sebentuk energi yang dikenal dengan energi elektromagnetik, selain itu cahaya disebut juga radiasi elektromagnetik. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang ritmik. Akan tetapi gelombang elektromagnetik merupakan gangguan pada medan elektrik (medan listrik) dan medan magnetik (Campbell, 2010).

Warna cahaya memiliki rentang panjang gelombang tertentu yang mampu diserap oleh tanaman. Panjang gelombang cahaya yang diterima oleh tanaman dapat mempengaruhi proses fotosintesis. Hal ini membuktikan kembali bahwa cahaya spektrum warna yang paling berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman adalah cahaya tampak yang memiliki gelombang terpanjang dan terpendek (Wahyu, 2015).

Autotrof merupakan organisme yang mampu menyediakan/ mensintesis makanan  sendiri  yang berupa bahan organik dari bahan anorganik dengan bantuan energi seperti  matahari dan kimia. Komponen autotrof berfungsi sebagai produsen.  Apabila  sumber   energi   berasal dari matahari maka disebut fotoautotrof. Dalam kondisi lingkungan fotoautotrof, pertumbuhan dan perkembangan eksplan sangat dipengaruhi oleh faktor fisik lingkungan seperti adanya intensitas cahaya, konsentrasi karbon dioksida (CO2), kelembaban (kadar air), suhu, kadar  fotosintat  (hasil  fotosintesis)  dan sebagainya, sehingga proses fotosintesis eksplan berlangsung optimal sehingga akan menghasilkan gula dan dan oksigen (Pertamawati, 2010).

Fotosintesis merupakan suatu proses pada tumbuhan hijau untuk menyusun senyawa organik dari karbondioksida dan air. Proses fotosisntesis tersebut akan berlangsung hanya jika ada cahaya dan melalui perantara pigmen hijau klorofil yang terletak pada organel sitoplasma tertentu yang disebut kloroplas. Reaksi fotosintesis yaitu:

CO₂ + H₂O + Energi Cahaya                                      (CH₂O) + O₂

                                                            Klorofil

(Handoko, 2013).

Fotosintesis digerakkan oleh energi matahari (photon). Dari keseluruhan cahaya yang terpancar, hanya 0,5-3,5 % saja yang diserap daun untuk fotosintesis. Cahaya matahari ditangkap daun sebagai foton. Sinar radiasi matahari mampu diserap tanaman hanyalah cahaya tampak dg panjang gelombang 400-700 nm. Cahaya yang diserap daun 1-5% untuk fotosintesis, 75-85% untuk memanaskan daun dan transpirasi (Lakitan, 2004).

Organ utama tumbuhan tempat berlangsungnya proses fotosintesis adalah daun. Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas, dimana fotosintesis berlangsung tepatnya pada bagian stroma. Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun. Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama, yaitu reaksi terang  karena memerlukan cahaya  dan reaksi gelap tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida. Terdapat perbedaan morfologi daun yang berhubungan dengan proses fotosintesis: ketebalan daun, kloroplas, anatomi daun, dan enzim siklus Calvin. Perubahan ini di respon tumbuhan dengan laju fotosintesis turun, berfotosintesis dengan laju tinggi walaupun dengan cahaya rendah, titik kompensasi cahayanya sangat rendah sehingga pertumbuhannya sangat lambat (Salisbury dan Rose, 1991).

Reaksi terang menangkap energi surya dan menggunakannya untuk membuat ATP dan mentransfer electron dari air ke NADP+, membentuk NADPH. Siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH untuk menghasilkan gula dari karbondioksida. Energi yang memasuki kloroplas sebagai cahaya matahari akan disimpan sebagai energy kimia dalam senyawa organik. Gula yang dibuat dalam kloroplas menyuplai seluruh tubuh tumbuhan dengan energy kimia dan rangka karbon untuk sitesis semua molekul organik utama sel tumbuhan. Sekitar 50% materi organik yang dibuat melalui fotosintesis dikonsumsi sebagai bahan bakar untuk respirasi seluler dalam mitokondria sel tumbuhan. Terkadang sebgian produk fotosintesis hilang akibat fotorespirasi (Campbell, 2010).

Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan dengan hijau (500-600 nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi. Cahaya matahari (radiasi surya) mempengaruhi pertumbuhan tanaman melalui tiga sifat yaitu intensitas cahaya, kualitas cahaya (panjang gelombang) dan lamanya penyinaran (panjang hari). Pengaruh ketiga sifat cahaya tersebut terhadap pertumbuhan tanaman adalah melalui pembentukan klorofil, pembukaan stomata, pembentukan antocyanin (pigmen merah) perubahan suhu daun atau batang, penyerapan hara, permeabilitas dinding sel, transpirasi dan gerakan protoplasma (Hanum, 2008).

Faktor yang mempengaruhi laju fotosintesis, yaitu:

1.     Konsentrasi karbondioksida

Konsentrasi karbondioksida yang rendah akan mempengaruhi laju fotosintesis hingga kecepatanya sebanding dengan konsentrasi karbondioksida. Namun bila konsentrasi karbondioksida tersebut naik, maka laju fotosintesis mencapai maksimum kira-kira pada konsentrasi 1%, dan ketika berada pada persentase ini maka laju fotosintesis akan konstan pada kisaran lebar dari karbondioksida.

2.     Intensitas cahaya

Ketika intensitas cahaya rendah, maka akan menyebabkan perputaran gas pada proses fotosintesis lebih kecil daripada proses respirasi. Pada keadaan ini titik kompensasi yaitu konsentrasi karbondioksida yang diambil untuk fotosintesis dan dikeluarkan untuk respirasi seimbang, maka meningkatnya intensitas cahaya menyebabkan kenaikan sebanding dengan laju fotosintesis. Pada intensitas cahaya sedang peningkatan laju fotosintesis menurun, sedangkan pada intensitas cahaya tinggi laju fotosintesis cenderung konstan.

3.     Suhu

Laju fotosintesis pada tumbuhan tropis meningkat dari suhu minimum 5°C sampai 35°C, di atas kisaran tersebut laju fotosintesis akan menurun. Suhu di atas 35°C akan menyebabkan kerusakan sementara atau permanen protoplasma yang mengkibatkan menurunnya kecepatan fotosintesis, semakin tinggi suhu maka semakin cepat penurunan laju fotosintesis (Handoko, 2013).

  IV.          Metode Pengamatan

4.1  Alat dan Bahan

4.1.1   Alat

a.      Gelas piala ukuran 1000 ml berisi 300 ml air

b.     Bunsen/ pemanas listrik

c.      Silet

d.     Penjepit kertas/ isolasi

e.      Gelas piala ukuran 500 ml

f.      Cawan petri (diameter 9-10 cm)

g.     Pipet tetes

h.     Pinset

i.       Gunting

4.1.2   Bahan

a.      Plastik mika warna merah, kuning, jingga, hijau tua, biru, putih/bening, dan hitam (kertas karbon)

b.     Tumbuhan jambu (Psidium guajava)

c.      Tumbuhan singkong (Manihot utillisima)

d.     Alkohol 70%

e.      Air

f.      Larutan iodin (betadine)

4.2  Prosedur Kerja

4.2.1   Perlakuan

 

4.2.2   Uji Kandungan Karbohidrat

 

 

    V.          Hasil Pengamatan

Kel.	Daun	Perlakuan	Hasil
			Sebelum	Sesudah
1	Jambu (Psidium guajava)	Merah	Masih segar	Daun berwarna pucat, tidak terdapat warna ungu kehitaman dan layu
		Kuning	Masih segar	Daun berwarna pucat, tidak terdapat warna ungu kehitaman dan layu
		Bening	Masih segar	Daun berwarna pucat, tidak terdapat warna ungu kehitaman dan layu
		Hijau Tua	Masih segar	Daun berwarna pucat, tidak terdapat warna ungu kehitaman dan layu
		Biru	Masih segar	Daun berwarna pucat, tidak terdapat warna ungu kehitaman dan layu
		Oranye	Masih segar	Daun berwarna pucat, tidak terdapat warna ungu kehitaman dan layu
		Karbon Hitam	Masih segar	Daun berwarna pucat, tidak terdapat warna ungu kehitaman dan layu
2	Jambu (Psidium guajava)	Merah	Masih segar	Bercak coklat dibagian tengah
		Kuning	Masih segar	Warna daun sebagian besar memudar
		Bening	Masih segar	Warna daun memudar
		Hijau Tua	Masih segar	Bercak coklat pada bagian tengah tulang daun
		Biru	Masih segar	Daun berwarna hijau muda
		Oranye	Masih segar	Bercak coklat pada bagian tengah dan samping
		Karbon Hitam	Masih segar	Bercak coklat pada bagian tengah
3	Jambu (Psidium guajava)	Merah	Masih segar	Daun pudar
		Kuning	Masih segar	Daun pudar
		Bening	Masih segar	Daun pudar
		Hijau Tua	Masih segar	Daun agak pudar
		Biru	Masih segar	Daun agak pudar
		Oranye	Masih segar	Daun agak pudar
		Karbon Hitam	Masih segar	Daun agak pudar
4	Singkong (Manihot utillisima)	Merah	Masih segar	Layu hijau kekuningan
		Kuning	Masih segar	Layu hijau kekuningan
		Bening	Masih segar	Layu hijau kekuningan
		Hijau Tua	Masih segar	Layu hijau kekuningan
		Biru	Masih segar	Layu hijau kekuningan
		Oranye	Masih segar	Layu hijau kekuningan
		Karbon Hitam	Masih segar	Layu hijau kekuningan
5	Singkong (Manihot utillisima)	Merah	Masih segar	Berwarna hijau kekuningan
		Kuning	Masih segar	Terdapat warna kuning
		Bening	Masih segar	Berwarna hijau
		Hijau Tua	Masih segar	Berwarna hijau kekuningan
		Biru	Masih segar	Berwarna hijau kekuningan
		Oranye	Masih segar	Berwarna hijau pudar
		Karbon Hitam	Daun busuk	Rusak
6	Singkong (Manihot utillisima)	Merah	Masih segar	Berwarna hijau
		Kuning	Masih segar	Terdapat warna kuning
		Bening	Masih segar	Berwarna hijau
		Hijau Tua	Masih segar	Berwarna hijau pudar
		Biru	Masih segar	Berwarna hijau
		Oranye	Masih segar	Berwarna hijau
		Karbon Hitam	Masih segar	Berwarna ungu kehitaman

  VI.          Pembahasan

Pada praktikum ini melakukan percobaan fotosintesis tentang peranan gelombang cahaya dalam fotosintesis, dan bertujuan untuk mengetahui peranan cahaya dalam fotosintesis. Bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu daun jambu biji (Psidium guajava) dan daun singkong (Manihot utillisima). Dalam proses praktikum, langkah awal yang dilakukan yaitu melakukan perlakuan terhadap daun yang akan digunakan seminggu sebelum pelaksanaan praktikum dilaksanakan. Perlakuan tersebut dilakukan dengan cara menyiapkan mika plastik dengan 7 warna yang berbeda yaitu, merah, kuning, jingga, hijau tua, bitu, putih/bening, dan hitam (kertas karbon). Lalu memotong mika plastik tersebut dengan ukuran 2,5 cm x 5,0 cm. Kemudian memilih 7 daun jambu atau daun singkong yang berukuran sama dan sehat untuk disesuaikan dengan warna mika. Selanjutnya menempelkan mika plastik tersebut pada bagian tengah daun yang akan di uji. Menunggu pemberian perlakuan tersebut selama satu minggu dan membiarkan daun-daun tersebut melakukan proses fotosintesis seperti pada umumnya.

Selanjutnya pada hari percobaan, mengambil daun yang telah ditempeli potongan plastik mika dan membawa ke laboratorium. Jangan melepas plastik mika dari daun sampai daun direbus dalam alkohol. Memberi tanda pada masing-masing daun untuk mencirikan warna plastik mika yang ditempelkan pada daun, misalnya dengan memotong panjang petiole, dan mencatat pada buku kerja. Lalu menggambar masing-masing daun diatas kertas dan menentukan posisi plastik mika pembungkus daun. Kemudian menyiapkan etanol mendidih dengan cara menempatkan gelas piala ukuran 1000 ml yang telah berisi air 300 ml di atas pemanas listrik. Dengan hati-hati menempatkan gelas piala ukuran 500 ml yang telah berisi 100 ml etanol 70% ke dalam gelas piala 1000 ml tersebut. menyalakan pemanas listrik dan menunggu hingga etanol mendidih. Jangan meletakkan gelas piala berisi etanol langsung diatas pemanas listrik karena etanol mudah terbakar. Selanjutnya melepaskan plastik mika tersebut dari masing-masing daun dengan menggunakan pinset dan memasukkan tiap daun ke dalam etanol yang telah mendidih untuk mengekstrak pigmen. Jika daun telah berwarna putih, mengangkat daun menggunakan pinset dengan hati-hati. Meletakkan tiap daun pada cawan petri yang berbeda. Mencuci daun dengan akuades dan menambahkan lebih banyak akuades sampai daun terendam. Mematikan pemanas listrik. Kemudian meneteskan beberapa tetes larutan iodine pekat ke dalam cawan petri yang telah berisi daun terendam air sampai air menjadi berwarna merah. Selanjutnya membiarkan larutan iodine bereaksi dengan pati dalam daun dan akan menghasilkan warna ungu kehitaman.

Hasil yang didapatkan antara daun jambu biji (Psidium guajava) dan daun singkong (Manihot utillisima) pada kelompok 1 dan 6 memiliki perbedaan dari segi warna daun yang terbentuk, yaitu pada daun jambu yang ditutupi ketujuh macam mika plastik dengan warna yang berbeda semula segar dan berwarna hijau tua menjadi berwarna pucat dan layu. Sedangkan pada daun singkong yang semula segar dan berwarna hijau tua, pada daun yang ditutupi mika plastik warna merah menjadi berwarna hijau lebih muda, pada daun yang ditutupi mika plastik warna kuning menjadi berwarna hijau namun terdapat warna kuning, pada daun yang ditutupi mika plastik warna jingga menjadi berwarna hijau lebih muda, pada daun yang ditutupi mika plastik warna hijau tua menjadi berwarna hijau lebih muda, pada daun yang ditutupi mika plastik warna biru menjadi berwarna hijau lebih muda, pada daun yang ditutupi mika plastik warna bening menjadi berwarna hijau lebih muda, dan pada daun yang ditutupi kertas karbon  menjadi berwarna ungu kehitaman. Pada kelompok 1 tidak ditemukan adanya perubahan warna menjadi ungu kehitaman, hal ini dapat disimpulkan bahwa pada kelompok 1 mengalami kegagalan. Terjadinya kegagalan tersebut dapat dipengaruhi oleh kesalahan praktikan atau faktor lain.

Tumbuhan melakukan proses fotosintesis bertujuan untuk mengubah zat-zat anorganik menjadi zat organik yang dapat diserap dan diperlukan oleh tubuh tumbuhan tersebut.

Tujuan menutupi sebagian daun dengan mika plastik berbagai macam warna yaitu memudahkan dalam pengamatan karena sesuai dengan tujuan praktikum ini yaitu untuk mengamati peranan dari spektrum cahaya yang berbeda terhadap warna daun sebelum dan sesudah diberikan perlakuan yang berhubungan pula dengan proses fotosintesis. Menggunakan berbagai macam warna mika plastik ini bertujuan untuk mengetahui warna yang paling efektif dan warna yang sangat tidak efektif dalam proses fotosintesis, karena setiap warna memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda.

Dalam proses pengamatan, dilakukan perebusan daun yang di uji dengan menggunakan etanol, hal ini bertujuan untuk menghentikan proses enzimatis dan ekstraksi pigmen pada daun sehingga yang tersisa pada daun merupakan hasil-hasil metabolisme saja. Setelah dilakukan proses perebusan dalam etanol, selanjutnya mencelupkan daun tersebut ke dalam metanol, pencelupan ini bertujuan agar tidak merusak sel atau dinding sel karena etanol merupakan larutan alkohol yang kuat. Selanjutnya yaitu dilakukan pencelupan daun ke dalam aquades, hal ini bertujuan untuk netralisasi atau perbaikan kembali ke kondisi larutan semula karena aquades merupakan pelarut baik yang polaritasnya tidak setinggi etanol maupun metanol. Setelah pencelupan pada aquades tersebut, langkah selanjutnya yaitu mencelupkan daun uji pada iodine, pencelupan terakhir ini bertujuan untuk mengetahui reaksi daun uji terhadap iodine, jika terjadi perubahan warna menjadi ungu kehitaman, maka hal tersebut menunjukkan adanya kandungan pati dalam daun karena telah diketahui hasil dari proses fotosintesis yaitu menghasilkan glukosa.

Faktor yang mempengaruhi laju fotosintesis, yaitu:

1.     Konsentrasi karbondioksida

Konsentrasi karbondioksida yang rendah akan mempengaruhi laju fotosintesis hingga kecepatanya sebanding dengan konsentrasi karbondioksida. Namun bila konsentrasi karbondioksida tersebut naik, maka laju fotosintesis mencapai maksimum kira-kira pada konsentrasi 1%, dan ketika berada pada persentase ini maka laju fotosintesis akan konstan pada kisaran lebar dari karbondioksida.

2.     Intensitas cahaya

Ketika intensitas cahaya rendah, maka akan menyebabkan perputaran gas pada proses fotosintesis lebih kecil daripada proses respirasi. Pada keadaan ini titik kompensasi yaitu konsentrasi karbondioksida yang diambil untuk fotosintesis dan dikeluarkan untuk respirasi seimbang, maka meningkatnya intensitas cahaya menyebabkan kenaikan sebanding dengan laju fotosintesis. Pada intensitas cahaya sedang peningkatan laju fotosintesis menurun, sedangkan pada intensitas cahaya tinggi laju fotosintesis cenderung konstan.

3.     Suhu

Laju fotosintesis pada tumbuhan tropis meningkat dari suhu minimum 5°C sampai 35°C, di atas kisaran tersebut laju fotosintesis akan menurun. Suhu di atas 35°C akan menyebabkan kerusakan sementara atau permanen protoplasma yang mengkibatkan menurunnya kecepatan fotosintesis, semakin tinggi suhu maka semakin cepat penurunan laju fotosintesis (Handoko, 2013).

VII.          Kesimpulan

Panjang gelombang cahaya yang diterima oleh tumbuhan dapat mempengaruhi proses fotosintesis. Hal ini membuktikan bahwa cahaya dengan spektrum warna yang paling berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman adalah cahaya tampak yang memiliki gelombang terpanjang dan terpendek.

VIII.          Saran

Pada praktikum ini terjadi kegagalan hasil pada beberapa kelompok, kegagalan tersebut dapat terjadi akibat kesalahan praktikan. Oleh karena itu, bagi praktikan diharapkan lebih teliti saat melakukan percobaan agar dapat meminimalisir terjadinya kesalahan maupun kegagalan praktikum.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, Neil A, dkk. 2010. Biologi Edisi kedelapan Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Handoko, Pabib. 2013. Pengaruh Spektrum Cahaya Tampak Terhadap Laju

Fotosintesis Tanaman Air Hydrilla verticillata.Jurnal FKIP Kediri.2013.

Hanum, Chairani. 2008. Teknik media tanam jilid 1. Jakarta: Direktorat

Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen

Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional.

Lakitan, B. 2004. Dasar-Dasar Fisiologi Tanaman. Jakarta: PT Raja Grafindo

Persada.

Pertamawati. 2010. Pengaruh Fotosintesis Terhadap Pertumbuhan Tanaman

Kentang (Solanum Tuberrosum) Dalam Lingkungan Fotoautotrof Secara

In Vitro: Jurnal BPP Teknologi. April 2010.

Salisbury, F.B. & C.W. Ross. 1995. Fisiologi tumbuhan Jilid 3. Bandung: ITB.

Wahyu, I. K. 2015. Pertumbuhan Tanaman Krisan(Crhysantemum) dengan

Berbagai Penambahan Wrna Cahaya Lampu LED Selama 30 Hari pada

Fase Vegetatif. Jurnal BETA, Vol 3 (2).