Fotosintesis: Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Fotosintesis

Kehidupan di bumi digerakkan oleh energi matahari. Kloroplas tumbuhan menangkap energi cahaya yang telah menempuh jarak 160 juta kilometer dari matahari dan mengubahnya menjadi energi kimiawi yang disimpan dalam gula dan molekul organik lainnya. Proses seperti ini disebut fotosintesis. Fotosintesis menyediakan makanan bagi hampir seluruh kehidupan secara langsung atau tidak langsung.

Fotosintesis berperan penting bagi kehidupan organisme karena menyediakan oksigen yang diperlukan oleh organisme untuk proses pernapasan dan mendaur karbon dioksida (CO₂) yang dihasilkan dari proses pernapasan. Laju fotosintesis dipengaruhi oleh faktor genetik dan faktor lingkungan. Faktor genetik yang mempengaruhi laju fotosintesis adalah perbedaan antara spesies, umur daun, dan laju translokasi fotosintat.

Perbedaan antara spesies. Tumbuhan C-4 secara umum mempunyai laju fotosintesis yang tertinggi, sementara tumbuhan CAM memiliki laju fotosintesis yang terendah. Tumbuhan C-3 berada di antara kedua ekstrim tersebut. Reaksi-reaksi yang berlangsung dalam sintesis karbohidrat antara tumbuhan C-3, C-4, dan CAM berbeda. Perbedaan-perbedaan reaksi terjadi dalam fiksasi CO₂ mempengaruhi kemampuan atau efisiensi tumbuhan dalam mensintesis karbohidrat. 

 

Tabel 1. Laju fotosintesis maksimum untuk jenis-jenis tumbuhan utama pada kondisi optimal

Sumber: Lakitan, 2011. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Hal 156

Tabel di atas memperlihatkan laju fotosintesis maksimum untuk pohon dan semak evergeen yang tumbuh di daerah tropis, subtropis atau mediteranean, dan pohon dan semak deciduous yang tumbuh di daerah beriklim sedang. Pohon dan semak memperlihatkan laju fotosintesis maksimum yang lebih rendah dibanding pada tumbuhan C-3 dan herba umumnya. Hal ini mungkin disebabkan sistem kanopi pohon dan semak, di mana banyak daun yang saling menutupi sehingga intensitas cahaya yang diterima oleh daun-daun yang ternaungi akan lebih rendah.

 

Tabel 2. Beberapa karakteristik fotosintesis untuk tiga kelompok utama tumbuhan 

  Sumber: Lakitan, 2011. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Hal 157

       Pengaruh umur daun. Kemampuan daun untuk berfotosintesis meningkat pada awal perkembangan daun. Daun yang mengalami senescene akan berwarna kuning dan hilang kemampuannya untuk berfotosintesis disebabkan perombakan klorofil dan hilangnya fungsi kloroplas.

Laju translokasi fotosintat. Tumbuhan dengan laju fotosintesis yang tinggi menunjukkan laju translokasi fotosintat yang tinggi pula. Translokasi fotosintat yang cepat akan memacu laju fiksasi CO_2, sementara akumulasi fotosintat pada daun akan menghambat laju fotosintesis. Mekanisme hambatan laju fotosintesis akibat akumulasi fotosintat pada daun belum diketahui dengan jelas. Sebagian ahli bependapat bahwa hambatan tersebut terjadi karena fotosintat yang terakumulasi adalah dalam bentuk butiran pati yang secara fisik akan menghalangi cahaya untuk mencapai membran tilakoid yang berarti akan menghambat fotosintesis.

Selain faktor genetis, faktor lingkungan juga mempengaruhi laju fotosintesis. Faktor-faktor lingkungan yang penting adalah ketersediaan air, CO_2, cahaya, dan suhu. 

Ketersediaan air. Kekurangan air dapat menghambat laju fotosintesis, terutama karena pengaruhnya terhadap turgiditas sel penjaga stomata. Jika kekurangan air, maka turgiditas sel penjaga akan menurun yang menyebabkan stomata menutup. Penutupan stomata ini akan menghambat serapan CO₂ yang dibutuhkan untuk sintetis karbohidrat. Hambatan fotosintesis karena kekurangan air tidak terletak pada ketersediaannya sebagai bahan baku, tetapi karena pengaruhnya terhadap sel penjaga stomata.

Ketersediaan CO_2. Karbon dioksida merupakan bahan baku sintesis karbohidrat. Kekurangan CO₂ tentu akan menyebabkan penurunan laju fotosintesis. Peningkatan konsentrasi CO₂ secara konsisten memacu laju fotosintesis, kecuali jika stomata menutup. Peningkatan CO₂ menghambat fotorespirasi.

Cahaya. Cahaya sebagai sumber energi untuk reaksi anabolik fotosintesis jelas akan berpengaruh terhadap laju fotosintesis. Secara umum, fiksasi CO₂ maksimum terjadi pada tengah hari, yakni saat intensitas cahaya mencapai puncaknya. Penutupan cahaya matahari oleh awan juga akan mengurangi laju fotosintesis.

Suhu. Pegaruh suhu terhadap fotosintesis tergantung pada spesies dan kondisi lingkungan tempat tumbuhnya tumbuhan. Spesies yang tumbuh di gurun mempunyai suhu optimum untuk fotosintesis lebih tinggi dari spesie di tempat lain. Secara umum suhu optimum untuk fotosintesis setara dengan suhu siang hari pada habitat asal tumbuhan. Walaupin ada beberapa pengecualian, umumnya tumbuhan C-4 mempunyai suhu optimum lebih tinggi dibandingkan tumbuhan C-3. Perbedaan ini disebabkan rendahnya fotorespirasi tumbuhan C-4. Peningkatan suhu pada kisaran yang normal berpengaruh terhadap reaksi-reaksi biokimia fiksasi dan reduksi CO₂ sehingga peningkatan suhu akan meningkatkan laju fotosintesis sampai terjadinya denaturasi enzim dan kerusakan fotosistem. Respirasi (termasuk fotorespirasi) akan meningkat dengan meningkatnya suhu. Hal ini disebabkan peningkatan suhu memperbesar nisbah CO₂ atau O₂ yang tersedia.

Efisiensi fotosintesis maksimum tercapai pada intesitas cahaya yang rendah, tidak pada intensitas cahaya matahari penuh dan hari panjang, di mana hasil tanaman tertinggi tercapai. 

Sumber:

Campbell, N. A., Reece, J. B., dan Mitchell, L. G., 2002. Biologi Edisi Kelima Jilid 1. Erlangga, Jakarta.

Lakitan, B., 2011. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Rajawali Pers, Jakarta.

Setiowati, T., dan Furqonita, D., 2007. Biologi Interaktif. Azka Prees, Jakarta.