Laporan praktikum Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan

Acara I

PENGARUH FAKTOR LINGKUNGAN TERHADAP LAJU FOTOSINTESIS

Disusun oleh:

Nama Kelompok : Sekar Nur Insani

NIM : 12788

Golongan : B3

Asisten koreksi : Fitriyana Sholihatun

LABORATORIUM ILMU TANAMAN

JURUSAN BUDIDAYA PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2014

PENGARUH FAKTOR LINGKUNGAN TERHADAP LAJU FOTOSINTESIS

I. PENDAHULUAN

Aktivitas kehidupan di biosfer ini pada dasarnya digerakkan oleh tenaga dari cahaya

matahari. Contohnya adalah pada proses fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan hijau

dan organisme autotrofik lainnya. Menurut Fried & Hademenos (2006), fotosintesis adalah

reaksi endergonik utama dalam kehidupan. Molekul-molekul berenergi rendah seperti

karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) berinteraksi untuk membentuk karbohidrat berenergi

tinggi dan, pada akhirnya, lipid dan protein.

Laju fotosintesis merupakan parameter yang secara teoritis dapat digunakan untuk

menunjukan tingkat produktifitas tumbuhan. Laju fotosintesis ini sangat dipengaruhi oleh

faktor eksternal (Lingkungan), antara lain ketersediaan sinar sebagai sumber energi,

kecocokan sinar (panjang gelombang, warna cahaya), suhu, dan pH air bagi tumbuhan air.

Penyinaran yang tidak menggunakan sinar matahari, melainkan dengan menggunakan

lampu sorot, dimana keduanya mempunyai panjang gelombang yang berbeda, sehingga

pengaruhnya terhadap proses fotosintesis juga berbeda (Salisbury 1995).

Menurut Effendi (2003) cit. Puspitaningrum et al. (2012), peningkatan suhu akibat

semakin meningkatnya intensitas cahaya mengakibatkan berkurangnya oksigen karena

kemampuan air untuk mengikat oksigen akan menurun. Peningkatan suhu sebesar 1°C

meningkatkan konsumsi oksigen sekitar 10%. Peningkatan suhu juga akan mempercepat

laju respirasi (Afrianto dan Liviawati, 1992 cit. Puspitaningrum et al., 2012). Sehingga CO2

yang dihasilkan dari proses respirasi akan meningkat dan dengan naiknya jumlah CO2 laju

fotosintesis akan semakin cepat.

Menurut Berry dan Bjӧrkman (1980) cit. Yamori et al. (2014), respon suhu fotosintesis

dapat digambarkan dengan kurva parabola yang mempunyai suhu optimum, sehingga

fotosintesis dihambat pada suhu rendah dan tinggi. Kebanyakan tanaman menunjukkan

kapasitas yang cukup untuk menyesuaikan karakteristik fotosintesis mereka untuk suhu

pertumbuhan mereka. Fenomena yang paling khas adalah pergeseran suhu optimum

fotosintesis sebagai perubahan suhu pertumbuhan atau dengan pergeseran suhu musiman,

yang memungkinkan tanaman untuk meningkatkan efisiensi fotosintesis pada suhu

pertumbuhan baru mereka. Temperatur optimum untuk melakukan fotosintesis pada Hydrilla

dioecious adalah 36,5 0C(Van et al., 1976 cit.Rybicki and Carter, 2002). Hydrilla lebih efisien

dalam menggunakan karbon dibandingkan dengan spesies tanaman lain (Holaday and

Bowes1980, Bowes and Beer, 1987 cit. Rybicki and Carter, 2002).

Praktikum ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh faktor lingkungan terhadap laju

fotosintesis.

Volume O2 x 4 = .................. ml O2/gram/jam

Berat Hydrilla

II. METODELOGI

Praktikum Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan Acara I “Pengaruh Faktor Lingkungan

Terhadap Laju Fotosintesis” dilaksanakan pada 7 Mei 2014 di Laboratorium Ilmu Tanaman,

Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.

Bahan yang digunakan adalah ganggang Hydrilla verticillata, alumunium foil, air, dan es

batu. Alat yang dibutuhkan antara lain erlenmeyer, timbangan digital, alat ukur waktu, pipet

volume 5 ml, termometer, tripot, plat asbes, lampu spiritus, gelas piala volume 1 liter, dan

alat tulis.

Praktikum ini dibagi menjadi tiga sub acara yaitu, sub acara A (pengaruh intensitas

cahaya), sub acara B (pengaruh cahaya warna), dan sub acara C (pengaruh suhu). Tiap sub

acara terdapat lima perlakuan yang berbeda. Adapun cara kerja yang dilakukan pada sub

acara A, yaitu yaitu 5 buah erlenmeyer disiapkan dengan diisi air sampai batas leher.

Dimasukkan ganggang Hydrilla verticillata pada pipet volume ke dalam erlenmeyer. Setelah

ganggang dimasukkan, tutup mulut erlenmeyer dengan alumunium foil. Kemudian diberi

sungkup sesuai perlakuan intensitas cahaya yang meliputi 100%, 75%, 50%, 25%, dan 0%.

Pada sub acara B 5 buah erlenmeyer disiapkan dengan diisi air sampai batas leher.

Dimasukkan ganggang Hydrilla verticillata pada pipet volume ke dalam erlenmeyer. Setelah

ganggang dimasukkan, tutup mulut erlenmeyer dengan alumunium foil. Kemudian diberi

sungkup sesuai perlakuan warna cahaya yang meliputi bening, merah, kuning, hijau, dan

ungu. Sedangkan pada sub acara C, 5 buah erlenmeyer disiapkan dengan diisi air sampai

batas leher. Dimasukkan ganggang Hydrilla verticillata pada pipet volume ke dalam

erlenmeyer. Setelah ganggang dimasukkan, tutup mulut erlenmeyer dengan alumunium foil.

Pada pengaruh suhu, masing-masing erlenmeyer dimasukkan ke dalam gelas piala. Setiap

gelas piala diberikan perlakuan suhu antara lain 50C, 150C, 250C, 350C, 450C. Pada

perlakuan 50C dan 150C, gelas piala ditambahi es batu. Pada perlakuan 350C dan 450C

gelas piala diisi dengan air, diletakkan di atas tripot dan plat asbes kemudian dipanaskan

dengan lampu spiritus. Untuk perlakuan 250C perlakukan tergantung suhu air. Pengukuran

suhu dilakukan pada air di dalam erlenmeyer dengan selalu mengaduk-aduk airnya.

Perubahan volume air dalam pipet diamati dan dicatat setiap 15 menit dengan 3 kali

ulangan. Praktikum sub acara A dan B dilakukan di bawah sinar matahari langsung

sedangkan sub acara C di laboratorium. Masing-masing perlakuan diamati dan dicatat

perubahan volum airnya yang ada di dalam pipet. Pengamatan diulangi sebanyak 3 kali.

Laju fotosintesis tanaman Hydrilla verticillata dihitung dengan rumus:

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Fotosintesis merupakan proses penyusunan karbohidrat atau zat gula dengan

menggunakan energi matahari. Matahari sebagai sumber energi utama bagi kehidupan di

Bumi. Melalui fotosintesis, tumbuhan menyusun zat makanan yaitu karbohidrat (pati/gula).

Karena kemampuan menyusun makanannya sendiri inilah, tumbuhan disebut organism

autotrof.

Fotosintesis merupakan aktivitas kompleks, dipengaruhi oleh banyak faktor, baik faktor

internal maupun eksternal. Faktor internal menyangkut kondisi jaringan/ organ fotosintetik,

kandungan klorofil, umur jaringan, aktivitas fisiologi yang lain seperti transpirasi, respirasi

dan adaptasi fisiologis yang lain yang saling kait mengkait. Faktor eksternal meliputi faktor

klimatik seperti suhu, kelembaban, kecepatan angin, hujan, dan juga faktor cahaya,

konsentrasi CO2, O2, kompetitor, dan organisme pathogen. Selain itu juga faktor penyebab

timbulnya stress seperti ketersediaan air, ada polutan biosida dan zat-zat beracun lain

(Suyitno, 2005).

Pada praktikum ini dilakukan percobaan mengenai pengaruh intensitas cahaya, warna

cahaya, dan suhu terhadap laju fotosintesis. Tanaman yang digunakan dalam percobaan ini

adalah Hydrilla verticillata yang merupakan tanaman golongan C3. Hydrilla verticillata

adalah jenis tumbuhan yang tubuhnya seluruhnya berada di dalam air, berakar, monoceous

dan ada yang dioceous, serta merupakan tanaman tahunan (Nukurangi, 2006).

Berikut adalah hasil dari percobaan:

Grafik 1. Intensitas cahaya vs laju fotosintesis

Berdasarkan grafik tersebut diketahui bahwa antara intensitas cahaya dengan laju

fotosintesis terdapat hubungan positif, yang artinya kenaikan intensitas cahaya diikuti

dengan kenaikan laju fotosintesisnya. Sehingga dapat dikatakan intensitas cahaya

memberikan pengaruh terhadap laju fotosintesis pada tanaman Hydrilla sp.

Berdasarkan teori peningkatan intensitas cahaya matahari akan meningkatkan laju

fotosintesis. Laju fotosintesis tanaman golongan C3 jenuh pada intensitas tertentu, setelah

mencapai kejenuhan laju fotosintesis tidak dapat meningkat lagi bahkan menurun. Tanaman

golongan shade plant (suka naungan) fotosintesisnya jenuh pada intensitas cahaya yang

lebih rendah dibanding sun plant (suka cahaya).

Grafik 2. Suhu vs laju fotosintesis

Berdasarkan grafik tersebut diketahui bahwa antara suhu dengan laju fotosintesis

terdapat hubungan positif, yang artinya kenaikan suhu diikuti dengan kenaikan laju

fotosintesisnya. Sehingga dapat dikatakan bahwa suhu memberikan pengaruh terhadap laju

fotosintesis pada tanaman Hydrilla sp. Berdasarkan grafik diatas diketahui bahwa suhu

optimumnya adalah 300C.

Secara teori, hal tersebut berkaitan erat dengan fungsi kinerja enzim dalam proses

fotosintesis. Enzim merupakan biokatalisator yang mampu meningkatkan laju fotosintesis

tanaman. Kinerja enzim tersebut memiliki sifat-sifat yang khas, salah satunya adalah peka

terhadap suhu. Pada kondisi suhu rendah kinerja enzim akan sangat lambat dan

terhamabat. bagian protein yang ada pada enzim dapat mengalami koagulasi pada suhu

rendah. Enzim juga sangat peka terhadap suhu tinggi. Bahkan bila suhu melebihi batas

toleransi maka enzim dapat rusak.

Oleh sebab itu, suatu tanaman akan memiliki suatu batas suhu tertentu untuk dapat

menghasilkan laju fotosintesis maksimum yang disebut suhu optimum sehingga kenaikan

suhu, memang akan meningkatkan laju fotosintesis, namun hingga batas tertentu (suhu

optimum) yang menghasilkan laju fotosintesis maksimum dan akan menurun bila kenaikan

atau penurunan suhunya terus berlangsung. Hydrilla sp. merupakan tumbuhan air yang

cukup memiliki daya adaptasi. Hydrilla sp. mampu bertahan pada suhu rendah antara 00C-

100C dan suhu tinggi pada kisaran suhu 200C-350C.

Histogram 1. Pengaruh warna cahaya terhadap laju fotosintesis

Berdasarkan histogram tersebut diketahui bahwa laju fotosintesis paling besar pada

perlakuan warna cahaya kuning. Warna cahaya berkaitan dengan panjang gelombang

cahaya. Berdasarkan teori laju fotosintesis sesuai dengan penyerapan warna cahaya oleh

pigmen fotosintesis terutama oleh khlorofil a dan b, maksimum pada warna merah (panjang

gelombang 650 – 760 nm) dan biru (panjang gelombang 470 – 500 nm) dan minimum pada

warna hijau (panjang gelombang 500 – 560 nm). Akan tetapi pada percobaan yang

dilakukan terdapat penyimpangan. Pada perlakuan dengan sungkup warna merah justru

lebih rendah dibandingkan dengan perlakuan sungkup warna kuning. Untuk mengetahui

apakah ada pengaruh antara warna cahaya dengan laju fotosintesis maka harus di uji

terlebih dahulu menggunakan uji DMRT.

Analisis ANOVA warna cahaya vs laju fotosintesis

Df Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F)

Perlakuan 4 0.014120 0.003530 17.89 0.000149 ***

Residuals 10 0.001973 0.000197

Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1

Dari hasil analisis diatas diketahui bahwa laju fotosintesis berbeda nyata terhadap

perlakuan, karena p value yang didapat sebesar 0.000149. Artinya bahwa laju fotosintesis

dipengaruhi oleh warna cahaya. Dengan demikian, walau terdapat penyimpangan terhadap

hasil percobaan namun, hasil analisis menunjukkan adanya beda nyata yang menunjukkan

adanya pengaruh warna cahaya terhadap laju fotosintesis.

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Intensitas cahaya, warna cahaya, dan suhu memberikan pengaruh terhadap laju

fotosintesis. Peningkatan intensitas cahaya matahari akan meningkatkan laju fotosintesis

namun pada tanaman C3 peningkatan laju fotosintesisnya hanya terjadi sampai batas

tertentu. Laju fotosintesis sesuai dengan penyerapan warna cahaya oleh pigmen fotosintesis

terutama oleh khlorofil a dan b, maksimum pada warna merah (panjang gelombang 650 –

760 nm) dan biru (panjang gelombang 470 – 500 nm) dan minimum pada warna hijau

(panjang gelombang 500 – 560 nm). Suhu dapat meningkatkan laju fotosintesis namun

sampai batas tertentu yaitu pada suhu optimum.

B. SARAN

Pada saat merangkai alat, diusahakan agar mulut erlenmeyer tertutup rapat agar O2

tetap berada didalam. Kemudian pada saat memasukkan tanaman Hydrilla verticilata

dilakukan dengan hati-hati agar tanaman tidak rusak, sehingga tanaman dapat melakukan

fotosintesis dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA

Fried, G. H. dan G. J. Hademenos. 2006. Schaum’s Outlines of Theory and Problems of Biology (Schaum’s Outlines: Biologi, alih bahasa : Tyas, D.). Edisi kedua. Erlangga, Jakarta.

Nukurangi, T. 2006. Management Options Assessment Report for Hydrilla verticullata. NIWA

Project

Puspitaningrum, M., M. Izzati, dan S. Haryanti. 2012. Produksi dan konsumsi oksigen terlarut oleh beberapa tumbuhan air. Buletin Anatomi dan Fisiologi. 20(1):47-48.

Rybicki, N.B. and V. Carter. 2002. Light and temperature effects on the growth of wild celery

and Hydrilla. J. Aquat. Plant Manage 40:92-99.

Salisbury FB. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 1. Bandung: ITB

Suyitno. 2005. Fotosintesis. <http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/pengabdian/suyitno-

aloysius-drs-ms/pengayaan-materi-fotosintesis.pdf>. Diakses pada tanggal 13 Mei

2014.

Yamori, W., K. Hikosaka, D. A. Way. 2014. Temperature response of photosynthesis in C3,

C4, and CAM plants: temperature acclimation and temperature adaptation.

Photosynth Res. 119:101-102.

LAMPIRAN

Tabel 1. intensitas cahaya vs laju fotosintesis

perlakuanVolum O2 laju fotosintesis

1 2 3 1 2 3 rata-rata

0% 0,05 0 0,05 0,2 0 0,2 0,133333

25% 0 0 0 0 0 0 0

50% 0,05 0 0 0,067 0 0 0,022333

75% 0 0 0,05 0 0 0,079 0,026333

100% 0,05 0,05 0 0,2 0,12 0 0,106667

Tabel 2. warna cahaya vs laju fotosintesis

perlakuanVolum O2 laju fotosintesis

1 2 3 1 2 3 rata-rata

bening 0 0 0 0 0 0 0

merah 0 0,05 0 0 0,0544 0 0,018133

kuning 0,05 0,05 0,05 0,0792 0,0792 0,0792 0,0792

hijau 0 0 0 0 0 0 0

ungu 0 0 0 0,2 0 0 0,066667

Tabel 3. suhu vs laju fotosintesis

perlakuan suhu (0C)Volum O2 laju fotosintesis

1 2 3 1 2 3 rata-rata5 0 0 0 0 0 0 015 0 0 0 0 0 0 025 0,1 0 0 0,2 0 0,0792 0,09306735 0,1 0,05 0,025 0,099 0,049 0,024 0,05733345 0,1 0,025 0,0125 0,068 0,034 0,017 0,039667

Analisis R

R version 3.0.1 (2013-05-16) -- "Good Sport"Copyright (C) 2013 The R Foundation for Statistical ComputingPlatform: i386-w64-mingw32/i386 (32-bit)

R is free software and comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY.You are welcome to redistribute it under certain conditions.Type 'license()' or 'licence()' for distribution details.

R is a collaborative project with many contributors.Type 'contributors()' for more information and'citation()' on how to cite R or R packages in publications.

Type 'demo()' for some demos, 'help()' for on-line help, or'help.start()' for an HTML browser interface to help.Type 'q()' to quit R.

[Previously saved workspace restored]

> Reg=read.table("D:/kuliah/FISTUM ACARA 1 GOL B3/fistum1.txt",header=T)> Reg Perlakuan Ulangan Hasil1 merah 1 0.00002 merah 2 0.05443 merah 3 0.00004 kuning 1 0.07925 kuning 2 0.07926 kuning 3 0.07927 hijau 1 0.00008 hijau 2 0.00009 hijau 3 0.000010 ungu 1 0.000011 ungu 2 0.000012 ungu 3 0.000013 bening 1 0.000014 bening 2 0.000015 bening 3 0.0000> fix(Reg)> ICA=aov(Hasil~Perlakuan,data=Reg)> summary(ICA) Df Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F) Perlakuan 4 0.014120 0.003530 17.89 0.000149 ***Residuals 10 0.001973 0.000197 ---Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1> library("agricolae")Warning message:package ‘agricolae’ was built under R version 3.0.2 > attach(Reg)> tapply(X=Hasil,INDEX=list(Perlakuan),FUN=mean) bening hijau kuning merah ungu 0.00000000 0.00000000 0.07920000 0.01813333 0.00000000 > warnacahaya=duncan.test(Hasil,Perlakuan,10,0.002707,alpha=0.05,group=TRUE,main=NULL)

Study:

Duncan's new multiple range testfor Hasil

Mean Square Error: 0.002707

Perlakuan, means

Hasil std.err r Min. Max.bening 0.00000000 0.00000000 3 0.0000 0.0000hijau 0.00000000 0.00000000 3 0.0000 0.0000

kuning 0.07920000 0.00000000 3 0.0792 0.0792merah 0.01813333 0.01813333 3 0.0000 0.0544ungu 0.00000000 0.00000000 3 0.0000 0.0000

alpha: 0.05 ; Df Error: 10

Critical Range 2 3 4 5 0.09465439 0.09891296 0.10141970 0.10302322

Means with the same letter are not significantly different.

Groups, Treatments and meansa kuning 0.0792 a merah 0.01813 a bening 0 a hijau 0 a ungu 0