Cahaya Dan Pertumbuhan

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Salah satu ciri makhluk hidup adalah tumbuh dan berkembang. Pertumbuhan merupakan bertambahnya jumlah dan besarnya sel diseluruh bagian tubuh yang secara kuantitatif  dapat diukur atau suatu peningkatan dalam berat atau ukuran dari seluru/sebagian dari organisme, sedangkan perkembangan merupakan bertambahnya fungsi alat tubuh yang dapat dicapai melalui tumbuh, kematangan dan belajar atau peningkatan kemahiran dalam penggunaan tubuh (Herliana, 2009).

Pertumbuhan dan perkembangan merupakan proses yang saling berhubungan. Ada banyak faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan pekembangan tumbuhan. Faktor-faktor tersebut dikelompokan menjadi 2, yaitu faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal  merupakan faktor yang meliputi faktor genetis (hereditas) dan factor fisiologis, sedangkan faktor eksternal atau faktor lingkungan merupakan faktor yang berasal dari luar tubuh tumbuhan tersebut yaitu dari lingkungan atau ekosistem. Salah satu faktor eksternal yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan adalah cahaya (Herliana, 2009).

Cahaya memegang peranan penting dalam proses fisiologis tanaman, terutama fotosintesis, respirasi dan transpirasi. Untuk fotosintesis sebagai sumber energi bagi reaksi cahaya, fotolisis air menghasilkan daya asimilasi (ATP dan NADPH2). Cahaya atahri ditangkap daun sebagai foton. Tidak semua radiasi matahari mampu diserap tanaman cahaya tampak (Putri, 2012).

Hal-hal di ataslah yang melatarbelakangi dilakukannya praktikum ini sehingga laporan ini dapat dikerjakan.

I.2. Tujuan

            Tujuan dari praktikum ini adalah mengetahui pengaruh intensitas cahaya terhadap morfologi jagung Zea mays maupun kondisi ruangan terhadap morfologi kacang hijau Phaseolus radiatus.

1.3. Waktu dan Tempat

            Percobaan cahaya dan pertumbuhan dilaksanakan pada hari jumat, tanggal 04 april 2014, pukul 14.30-17.00 WITA, bertempat di Laboratorium Botani, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar, dengan pengamatan selama 14 hari, di lantai tiga Gedung Laboratorium Botani, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Matahari merupakan sumber energi terbesar di alam semesta. Energi matahari diradiasikan kesegala arah dan hanya sebagian kecil saya yang diterima oleh bumi. Energi matahari yang dipancarkan ke bumi berupa energi radiasi. Disebut radiasi dikarenakan aliran energi matahari menuju ke bumi tidak membutuhkan medium untuk mentransmisikannya. Energi matahari yang jatuh ke permukaan bumi berbentuk gelombang elektromagentik yang menjalar dengan kecepatan cahaya. Panjang gelombang radiasi matahari sangat pendek dan biasanya dinyatakan dalam mikron (Tjasjono, 1995).

Bagi manusia dan hewan cahaya matahari berfungsi sebagai penerang. Sedangkan bagi tumbuhan dan organisme berklorofil, cahaya matahari dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam proses fotosintesis. Dalam proses ini energi cahaya diperlukan untuk berlangsungnya penyatuan CO₂ dan air untuk membentuk karbohidrat (Tjasjono, 1995).

Lebih lanjut, adanya sinar matahari merupakan sumber dari energi yang menyebabkan tanaman dapat membentuk gula. Tanpa bantuan dari sinar matahari, tanaman tidak dapat memasak makanan yang diserap oleh tanah, yang mengakibatkan tanaman menjadi lemah atau mati (Aak, 1983).

Pada kegiatan budaya pertanian, Pengaruh unsur cahaya menjadi perhatian serius. Hal tersebut dikarenakan hampir semua objek agronomi berupa tanaman hijau yang memiliki kegiatan fotosintesa. Penerapan energi pelengkap dalam bentuk kerja manusia dan hewan, bahan bakar, mesin, alat-alat pertanian, pupuk, dan, obat-obatan tidak lain adalah sebagai usaha untuk meningkatkan proses konversi energi matahari ke dalam bentuk produk tanaman (Jumin, 2008).

Tidak semua energi cahaya matahari dapat diabsorpsi oleh tanaman. Hanya cahaya tampak saja yang dapat berpengaruh pada tanaman dalam kegiatan fotosintesisnya. Cahaya itu disebut dengan PAR (Photosynthetic Activity Radiation) dan mempunyai panjang gelombang 400 mili mikron sampai 750 mili mikron (Jumin, 2008:9). Tanaman juga memberikan respon yang berbeda terhadap tingkatan pengaruh cahaya yang dibagi menjadi tiga yaitu,  intensitas cahaya, kualitas cahaya, dan lamanya penyinaran (Jumin, 2008).

Oleh tumbuhan radiasi matahari berupa cahaya tampak ditangkap oleh klorofil pada tanaman dalam proses yang disebut proses fotosintesis. Hasil fotosintesis menjadikan bahan utama untuk proses pertumbuhan dan cadangan makanan tanaman (Narendra, 2012).

Proses fotosintesis pada tanaman dilakukan di siang hari dikala matahari menyinari bumi. Dengan menggunakan cahaya matahari tumbuhan mengubah gas karbondioksida dan unsur-unsur mineral dalam tanah serta air untuk menghasilkan gula (glukosa) dan oksigen. Proses ini dilakukan oleh zat hijau daun bernama klorofil yang berada di daun dan dilindungi oleh lapisan lilin untuk mencegah penguapan. Gula hasil fotosintesis disimpan tumbuhan sebagai cadangan energi, dan oksigen sebagai hasil sampingannya (Narendra, 2012).

Dalam hubungan antara cahaya matahari dengan tanaman, selalu terdapat keterkaitan antara sinar matahari dan proses fotosintesis. Fotosintesis  merupakan proses pembuatan makanan yang terjadi pada tumbuhan hijau dengan bantuan sinar matahari dan enzim-enzim. fotosintesis adalah fungsi utama dari daun tumbuhan. Proses fotoseintesis ialah proses dimana tumbuhan menyerap CO₂ dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Tumbuhan menyerap cahaya karena mempunyai pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebutkloroplast. klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Di dalamdaun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis (Narendra, 2012).

Berikut adalah reaksi fotosintesis (Narendra, 2012):

6H₂O + 6CO₂ + cahaya → C₆H₁₂O₆ (glukosa) + 6O₂ 

Proses penangkapan energi matahari dikenal dengan fotosintesis. Proses ini akan berlangsung dengan baik jika cahaya matahari yang jatuh ke permukaan tanaman melalui klorofil optimal dan akan terganggu jika sebaliknya. Cahaya matahari merupakan faktor iklim yang sangat penting dalam fotosintesis karena berperan sebagai sumber energi pembentuk bahan kering tanaman. Gangguan yang timbul dapat dilihat dari bentuk atau penampilan pertumbuhan tanaman dan pertambahan bahan keringnya (Sawen, 2012).

Radiasi matahari yang ditangkap klorofil pada tanaman yang mempunyai hijau daun merupakan energi dalam proses fotosintesis. Hasil fotosintesis ini menjadi bahan utama dalam pertumbuhan dan produksi tanaman pangan. Selain meningkatkan laju fotosintesis, peningkatan cahaya matahari biasanya mempercepat pembungaan dan pembuahan. Sebaliknya, penurunan intensitas radiasi matahari akan memperpanjang masa pertumbuhan tanaman. Jika air cukup maka pertumbuhan dan produksi padi hampir seluruhnya ditentukan oleh suhu dan oleh radiasi matahari (Tjasjono, 1995).

Radisasi matahari merupakan faktor penting dalam metabolisme tanaman yang mempunyai hijau daun, karena dapat dikatakan bahwa produksi tanaman dipengaruhi oleh tersedianya sinar matahari. Akan tetapi pada umumnya terjadi fluktuasi hasil panen (hasil fotosintesis) dari tahun ke tahun, hal tersebut dikarenakan faktor-faktor lain seperti curah hujan, suhu udara, hama penyakit dan lainnya turut mempengaruhi hasil panen (hasil fotosintesis) (Tjasjono, 1995).

Pengaruh unsur cahaya pada tanaman tertuju pada pertumbuhan vegetatif dan generatif. Tanggapan tanaman terhadap cahaya ditentukan oleh sintesis hijau daun, kegiatan stomata ( respirasi, transpirasi), pembentukan anthosianin, suhu dari organ-organ permukaan, absorpsi mineral hara, permeabilitas, laju pernafasan, dan aliran protoplasma (Jumin, 2008).

Sebagian besar tanaman dari daerah sedang adalah fotoperiodik. Namun demikian, di daerah ekuator, panjang siang hari pada setiap bulan menunjukkan perbedaan yang kecil sehingga pengaruh kuantitas atau lamanya penyinaran matahari dalam satu hari tidak mempengaruhi pertumbuhandan perkembangan tanaman secara signifikan (Fitter dan Hay, 1991).

Respon fotoperiodik memungkinkan tanaman untuk mengatur waktu bagi pertumbuhan vegetatif dan pertumbuhan untuk membentuk bunga agar tetap tegar menghadapi perubahan musim di dalam lingkungannya. Bila satu tanaman dipindahkan ke daerah dengan garis lintang berbeda, maka akan menghentikan fasenya dan tanaman tersebut dapat mati, misalnya karena berusaha tumbuh secara vegetatif pada musim dingin atau musim semi (Fitter dan Hay, 1991).

Intensitas cahaya matahari menunjukkan pengaruh primer pada fotosintesis, dan pengaruh sekundernya pada morfogenetik. Pengaruh terhadap morofogenetik hanya terjadi pada intensitas rendah  (Fitter dan Hay, 1991). Pengaruh tanaman dalam kaitannya dengan intensitas cahaya salah satunya adalah penempatan daun dalam posisi di mana akan diterima intersepsi cahaya maksimum. Daun yang menerima intensitas maksimal adalah daun yang berada pada tajuk utama yang terkena sinar matahari (Fitter dan Hay, 1991).

Cahaya / Radiasi matahari yang penting bagi organisme (Abuhaniyyah, 2012):

a.       Tumbuhan hijau terutama menyerap cahaya biru dan merah dari spektrum cahaya matahari yang akan dirubah menjadi energi kimia dalam bentuk karbohidrat.

b.      Mempertahankan suhu lingkungan. Sebagian besar organisme dapat hidup pada suhu 0 - 43  derajat.

c.       Radiasi matahari menguapkan air yang berguna untuk siklus hidrologi

d.      Radiasi matahari menggerakkan udara.

e.       Baik pergerakan udara dan pergerakan air menolong penyebaran panas dan gerakan udara atau angin adalah faktor yang penting yang memungkinkan turunnya hujan.

Pengaruh cahaya bukan hanya tergantung kepada fotosintesis (kuat penyinaran) saja, namun ada faktor lain yang terdapat pada cahaya, yaitu berkaitan dengan panjang gelombangnya. Penelitian yang dilakukan oleh Hendrick & Berthwick pada tahun 1984, menunjukan cahaya yang berpengaruh terhadap pertumbuhan adalah pada spectrum merah dengan panjang gelombang 660nm. Percobaan dengan menggunakan spectrum infra merah dengan panjang gelombang 730nm meberikan pengaruh yang berlawanan. Substansi yang merspon spectrum cahaya adalah fitakram suatu protein warna pada tumbuhan yang mengandung susunan atom khusus yang mengabsorpsi cahaya (Putri, 2012).

Faktor yang mempengaruhi jumlah radiasi yang sampai ke bumi (Putri, 2012) :

a)      Panjang hari

b)      Komposisi atmosfer

c)      Sudut datang

Cahaya yang diserap daun 1-5% untuk fotosintesis, 75-85% untuk memanaskan daun dan transpirasi. Peranan cahaya dalam respirasi, fotorespirasi, menaikkan suhu serta berguna dalam transpirasi, transpirasi stomater, mekanisme bukaan stomata. Kebutuhan intensitas cahaya berbeda untuk setiap jenis tanaman, yang dikenal dengan tiga tipe tanaman C3, C4, CAM. C3 memiliki titik kompensasi cahaya rendah, dibatasi oleh tingginya fotorespirasi sedangkan C4 memiliki titik kompensasi cahaya tinggi, sampai cahaya terik, tidak dibatasi oleh fotorespirasi. Besaran yang menggambarkan banyak sedikitnya radiasi matahari yang mampu diserap tanaman  yang di sebut dengan ILD. ILD kritik dan ILD optimum, ILD kritik menyebabkan pertumbuhan tanaman 90% maksimum. ILD optimum menyebabkan pertumbuhan tanaman (CGR) maksimum. ILD optimum setiap jenis tanaman berbeda tergantung morfologi daun. Adapun Faktor eksternal juga mempengaruhi nilai ILDoptimum, misalnya jarak tanam (kerapatan tanaman) maupun sistem tanam. Selain itu,mempengaruhi radiasi yang diserap dan nilai ILD optimum, melalui efek penaungan (mutual shading) (Putri, 2012).

Penaungan adalah distribusi cahaya dalam tajuk tidak merata, ada daun yang bersifat parasit terhadap fotosintat yang dihasilkan daun yang lain, NAR rendah, CGR rendah, telah tercapai titik kompensasi cahaya, ILD telah melampaui optimumnya. Pengaruh jarak tanam ditentukan oleh tingkat kesuburan lahan maupun habitus tanaman (morfologi tanaman). Penentuan kerapatan tanaman dipengaruhi juga oleh hasil ekonomis yang akan diambil dari pertanaman. Hasil ekonomis tanaman berupa biji (produk reproduktif yang lain). Jika dibuat grafik hubungan antara kerapatan dengan hasil, kurva berbentuk parabolik, ada nilai LAI optimum. Peningkatan kerapatan tanaman setelah LAI optimum, menimbulkan penurunan hasil. Hasil fotosintesis digunakan lebih banyak untuk keperluan vegetatif hasil ekonomis tanaman berupa bagian vegetatif tanaman, grafik hubungan antara kerapatan dengan hasil berbentuk asimtotik. Jarak tanam dibuat serapat mungkin supaya penyerapan radiasi maksimum cepat tercapai, dapat dikatakan tidak ada LAI optimum (Hamsatul, 2011).

Perbedaan tingkat naungan pada perlakuan secara keseluruhan mempengaruhi intensitas cahaya, suhu udara, kelembaban udara dan suhu tanah lingkungan tanaman, sehingga intensitas cahaya yang diterima oleh tanaman berbeda dan mempengaruhi ketersediaan energi cahaya yang akan diubah menjadi energi panas dan energi kimia. Tingkat naungan 0% – 25% menyebabkan intensitas cahaya yang diterima tanaman berkisar antara 20.181,81 lux – 42.771,81 lux (Widiastuti, 2004). Semakin besar tingkat naungan berbanding terbalik dengan intensitas cahaya yang diterima tanaman, sehingga juga akan mempengaruhi suhu udara rendah dan kelembaban udara yang semakin tinggi. Kelembaban udara yang rendah akan menghambat pertumbuhan dan pembungaan tanaman. Kelembaban udara dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman karena dapat mempengaruhi proses fotosintesis. Laju fotosintesis meningkat dengan meningkatnya kelembaban udara sekitar tanaman (Puspitasari, dkk., 2012).

BAB III

METODE PERCOBAAN

III.1. Alat

            Adapun alat yang digunakan pada percobaan ini adalah gelas aqua, cawan plastik, lidi dan wadah.

III.2. Bahan

            Adapun alat yang digunakan pada percobaan ini adalah polybag, kacang hiaju Phaseolus radiatus, jagung Zae mays, air, tanah dan kapas.

III.3. Prosedur Percobaan

            Adapun prosedur dari percobaan ini adalah:

1.      Merendam terlebih dahulu biji jagung dan biji kacang hijau selama 30 menit di dalam wadah.

2.      Menananam biji jagung dan biji kacang hijau di dalam polybag yang berbeda.

3.      Meleletakkan tanaman kacang hijau di bawah naungan sedangkan tanaman jagung diletakkan di bawah cahaya matahari.

4.      Mengaamati pertumbuhan dari kedua tanaman tersebut selama 2 minggu.

DAFTAR PUSTAKA

Fitter A. H., dan Hay R. K. M., 1991. Fisiologi Lingkungan Tanaman. Erlangga, Jakarta.

Hamsatul, N. L., 2011, Ekologi Tumbuhan. Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Herliana, Ida, 2009. Bse Biologi 3. Erlangga, Jakarta.

Ihyan, 2011 http://lhyan-blogbelajar11.blogspot.com/2011/11/proses-fotosintesis.html, diakses pada hari Minggu 06 april 2014 pukul 11.17 WITA.

Jumin, H.B., 2008. Dasar-Dasar Agronomi. PT. Rajagrafindo Persada, Jakarta.

Narendra, A., 2012. Pengaruh Cahaya Terhadap Pertumbuhan Tanaman. http://sustainablemovement.wordpress.com/2012/03/08/pengaruh-cahaya-terhadap-pertumbuhan-tanaman/, diakses pada hari Minggu 06 april 2014, pukul 11.09 WITA.

Putri, A. H., 2012. http://mimetakamine.blogspot.com/2012/11/cahaya-dan-pertumbuhan.html, diakses pada hari minggu 06 april 2014, pukul 10.55. WITA.

Puspitasari, E., Kristianita, dan Putri K., 2012. Pengaruh Intensitas Cahaya Matahari. Institut Keguruan dan Ilmu Pendidikan PGRI, Madiun.

Sawen, D., 2012. Pertumbuhan Rumput Gajah (Pennisetum purpureum) Dan Benggala (Panicum maximum) Akibat Intensitas Cahaya. Jurnal Ilmu tanaman dan ternak. Vol 2 (18-20).

Tjasjono, Bayong, 1995. Klomatologi Umum. Institut Teknologi Bandung, Bandung.