Selasa, 21 Mei 2013

Makalah Agroekologi Kualitas Cahaya


BAB I.
PENDAHULUAN
A.    Latar Belakang
Cahaya merupakan suatu bentuk energi yang sangat penting yang dibutuhkan oleh seluruh makhluk hidup yang ada di bumi. Tanpa adanya cahaya kehidupan di bumi pun dipastikan tidak dapat berjalan sempurna. Semua makhluk hidup menggantungkan hidupnya baik secara langsung maupun tidak langsung terhadap keberadaan cahaya.
Cahaya merupakan faktor lingkungan yang sangat penting sebagai sumber energi utama bagi ekosistem. Cahaya matahari mempengaruhi ekosistem secara global karena matahari menentukan suhu. Cahaya matahari juga merupakan unsur vital yang dibutuhkan oleh tumbuhan sebagai produsen untuk berfotosintesis. Cahaya Optimal bagi Tumbuhan Kebutuhan minimum cahaya untuk proses pertumbuhan terpenuhi bila
cahaya melebihi titik kompensasinya.
Secara fisiologis, cahaya mempunyai pengaruh langsung maupun tidak langsung terhadap pertumbuhan tanaman. Pengaruh secara langsung terjadi pada metabolisme melalui proses fotosintesis, sedangkan proses tidak langsung melalui pertumbuhan dan perkembangan tanaman, keduanya sebagai akibat respon metabolik yang langsung. Fotosintesis merupakan proses yang penting bagi tanaman dalam rangka suplai energi. Energi radiasi yang tersedia untuk fotosintesis dibumi berasal dari matahari. Setiap energi yang digunakan, secara langsung maupun tidak langsung, berasal dari radiasi matahari untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman/pohon.
Banyak pengaruh-pengaruh stimulasi yang dipacu oleh cahaya terhadap perkembangan dan pertumbuhan tanaman/pohon, khususnya terhadap diferensiasi organ dan jaringan. Klorofil melalui kemampuannya untuk mengabsorbsi energi yang dipancarkan oleh matahari dan mengkonversinya menjadi energi kimia yang disimpan dalam molekul gula sederhana, menyajikan hubungan keterkaitan yang erat antara seluruh organisme tanaman dengan energi matahari.
Kekurangan cahaya matahari akan mengganggu proses fotosintesis dan pertumbuhan, meskipun kebutuhan cahaya tergantung pada jenis tumbuhan. Selain itu, kekurangan cahaya saat perkecambahan berlangsung akan menimbulkan gejala etiolasi dimana batang kecambah akan tumbuh lebih cepat namun lemah dan daunnya berukuran kecil, tipis dan bewarna pucat (tidak hijau). Semua ini terjadi dikarenakan tidak adanya cahaya sehingga dapat memaksimalkan fungsi auksin untuk pemanjangan sel-sel tumbuhan. Sebaliknya, tumbuhan yang tumbuh di tempat terang menyebabkan tumbuhan tumbuhan tumbuh lebih lambat dengan kondisi relative pendek , daun berkembang baik lebih lebar, lebih hijau , tampak lebih segar dan batang kecambah lebih kokoh. Dengan banyaknya pengaruh cahaya terhadap tanaman, pada kesempatan kali ini penulis akan membahas tentang kualitas cahaya dan pengaruhnya terhadap tanaman.
B.     Rumusan Masalah
1.      Apa yang dimaksud kualitas cahaya ?
2.      Bagaimana pengaruh kualitas cahaya terhadap tanaman ?
BAB II.
PEMBAHASAN
A.    Pengertian Kualitas Cahaya
Kualitas cahaya adalah mutu cahaya yang ditentukan dengan panjang gelombang. Kualitas cahaya matahari ditentukan oleh proporsi relatif panjang gelombangnya, selain itu kualitas cahaya tidak selalu konstan namun selalu bervariasi dari musim ke musim, lokasi geografis serta perubahan komposisi udara di atmosfer.
Cahaya matahari yang sampai ke bumi hanya sebagian saja, selebihnya cahaya tersebut tersaring oleh beberapa komponen atmosfer atau dipantulkan kembali ke angkasa luar. Cahaya matahari gelombang pendek tersaring dan diserap oleh lapisan ozon (O3) di atmosfer, sedangkan cahaya gelombang panjang tersaring oleh uap air di udara, cahaya gelombang panjang lainnya dipecahkan/dipencarkan dan dipantulkan oleh awan dan lapisan debu di atas permukaan bumi.
Radiasi energi yang diterima oleh bumi dari matahari berbentuk gelombang elektromagnetik yang bervariasi panjangnya yaitu dari 5000-290 milimikron. Rangkaian spektrum matahari ini dapat dikelompokan berdasarkan panjang gelombangnya. Cahaya mempunyai sifat gelombang dan sifat partikel. Cahaya hanya merupakan bagian dari energi cahaya yang memiliki panjang gelombang tampak bagi mata manusia sekitar 390-760 nanometer. Sedangkan pada tanaman cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Fotosistem I terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nanometer, sedangkan fotosistem II 680 nanometer.
Sifat partikel cahaya biasanya diungkapkan dalam pernyataan bahwa cahaya itu datang dalam bentuk kuanta dan foton, yaitu paket energi yang terpotong-potong dan masing-masing mempunyai panjang gelombang tertentu. Cahaya memberikan energi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman/pohon secara langsung melalui tumbuhan hijau atau melalui organisme lain, hal ini tergantung kepada zat-zat organik yang disintesa oleh tumbuhan hijau.
Kualitas cahaya berkaitan erat dengan panjang gelombang, dimana panjang gelombang ungu dan biru mempunyai foton yang lebih berenergi bila dibanding dengan panjang gelombang jingga dan merah. Kualitas cahaya dibedakan berdasarkan panjang gelombang menjadi :
1.      Panjang gelombang 750-626 mu adalah warna merah.
2.      Panjang gelombang 626-595 mu adalah warna orange/jingga.
3.      Panjang gelombang 595-574 mu adalah warna kuninga.
4.      Panjang gelombang 574-490 mu adalah warana hijau.
5.      Panjang gelombang 490-435 mu adalah warna biru.
6.      Panjang gelombang 435-400 mu adalah warna ungu.
Semua warna-warni dari panjang gelombang ini mempengaruhi terhadap fotosintesis dan juga mempengaruhi terhadap pertumbuhan dan perkembangan pohon baik secara generatif maupun vegetatif, tetapi kuning dan hijau dimanfaatkan oleh tanaman sangat sedikit, panjang gelombang yang paling banyak diabsorbsi beada di wilayah violet sampai biru dan orange sampai merah. Variasi harian dan variasi musiman tidak hanya mempengaruhi masukan energi, tetapi juga suatu masukan faktor periode yang penting. Panjang siang hari pada waktu yang berbeda dalam satu tahun, untuk organisme yang non tropis dan merupakan indikator yang paling dapat dipercaya dan sebagian besar tanaman bersifat fotoperiodik. Irradiasi langsung pada dini hari dan senja hari mengandung banyak radiasi panjang gelombang yang disebabkan oleh celah atmosfer yang lebih panjang dan berakibat penghamburan gelombang pendek.
Cahaya yang datang dari matahari mencapai bumi dengan kecepatan 300.000 km perdetik. Berkat kecepatan cahaya itulah, kita selalu melihat dunia penuh dengan warna. Cahaya menembus atmosfer dengan kecepatan luar biasa dan mencapai bumi dengan menumbuk berbagai objek. Ketika menumbuk suatu objek dengan kecepatan seperti ini, cahaya berinteraksi dengan atom-atom objek tersebut dan memantul dengan panjang gelombang berbeda, yang sesuai dengan warna-warna. Dengan cara inilah, buku yang sekarang Anda pegang, baris-barisnya, gambar-gambar, pemandangan yang Anda lihat diluar, pepohonan, gedung, mobil, langit, burung, kucing, singkatnya semua yang ditangkap mata Anda, memantulkan warna-warnanya.
Molekul yang memungkinkan warna dipantulkan adalah molekul pigmen. Warna yang dipantulkan suatu objek tergantung pada molekul pigmen yang terkandung dalam objek tersebut. Setiap molekul pigmen mempunyai struktur atom yang berbeda. Nomor, jenis dan urutan atom dalam molekul-molekul itu berbeda satu sama lain. Cahaya yang menumbuk pelbagai pigmen itu kemudian dipantulkan dalam berbagai nuansa warna. Namun, ini saja tidak cukup untuk pembentukan warna. Agar cahaya pantul yang memiliki suatu kualitas warna tertentu dapat diterima dan dilihat, pantulan itu harus mencapai alat pelihat yang mampu menginderanya.
B.     Pengaruh Kualitas cahaya terhadap tanaman
Cahaya merupakan suatu bentuk energi yang sangat penting yang dibutuhkan oleh seluruh makhluk hidup yang ada di bumi. Tanpa adanya cahaya kehidupan di bumi pun dipastikan tidak dapat berjalan sempurna. Semua makhluk hidup menggantungkan hidupnya baik secara langsung maupun tidak langsung terhadap keberadaan cahaya.
Peranan sinar matahari sangatlah besar bagi seluruh mahluk hidup khususnya bagi tumbuhan. Karena dalam pembentukan zat – zat organik didalam daun yang biasa disebut fotosintesis atau asimilasi karbon sangat membutuhkan sinar matahari. Cahaya matahari yang diambil akan diubah oleh tanaman menjadi energi kimia, sehingga dapat dipakai dalam proses fotosintesis karena sinar matahari tidak bisa langsung dipakai.

Tumbuhan bersifat autotrof artinya dapat mensintesis makanan sendiri dari senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:
12H2O + 6CO2 + cahaya --> C6H12O6 (glukosa) + 6O2 + 6H2O
Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Fotosistem I terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 700 nanometer, sedangkan fotosistem II 680 nanometer. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP, satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen.
Sinar matahari yang dipakai oleh tanaman tidaklah semuanya melainkan hanya cahaya dengan panjang gelombang 360 hingga 720 µm yang dapat dipakai dalam proses fotosintesis. Di bawah atau di atas panjang gelombang tersebut tidak bisa dipakai oleh tanaman dan akan memantul kembali ke udara. Sedangkan cahaya yang didapat oleh tanaman tidak semua dari cahaya matahari, melainkan melalui beberapa penyaringan di atmosfer, oleh karena itu intensitas maksimum cahaya matahari yang cerah untuk berbagai tujuan seperti proses fotosintesis bergantung pada konstanta matahari, kerapatan pengaliran radiasi sinar pada batas luar atmosfer bumi.
Setiap cahaya yang dipancarkan dari matahari memiliki panjang gelombang dan warna yang berbeda sehingga tanaman juga akan berbeda pengaruh pada masing – masing panjang gelombang. Pigmen klorofil yang dimiliki tanaman menyerap lebih banyak cahaya tampak berwna biru dengan panjang gelombang 400 hingga 500 µm dan cahaya merah tampak dengan panjang gelombang 650 hingga 700 µm dibandingkan dengan cahaya hijau yang memiliki panjang gelombang 500 hingga 600 µm
Beberapa tumbuhan mempunyai karakteristika yang dianggap sebagai adaptasinya dalam mereduksi kerusakan akibat cahaya yang terlalu kuat atau supra optimal. Dedaunan yang mendapat cahaya dengan intensitas yang tinggi, kloroplasnya berbentuk cakram, posisinya sedemikian rupa sehingga cahaya yang diterima hanya oleh dinding vertikalnya. Antosianin berperan sebagai pemantul cahaya sehingga menghambat atau mengurangi penembusan cahaya ke jaringan yang lebih dalam.
Besarnya energi matahari yang diterima oleh tanaman tidak sama dari musim ke musim dan latitude ke latitude lainnya. Tetapi besarnya energi matahari yang diterima tanaman (tumbuhan) setiap tahunnya pada latitude yang sama tidak sama bervariasi dan besarnya energi matahari yang ditangkap tanaman untuk jenis tanaman yang berbeda, juga akan berbeda-beda pula.
Penyinaran yang cukup bagi tanaman akan membuat tanaman bisa melakukan proses fotosintesis dengan maksimal sehingga produksi karbohidrat akan sangat baik bagi pertumbuhan tanaman. Tanaman akan tumbuh dengan optimal jika proses fotosintesisnya berjalan dengan optimal juga. Tetapi sebaliknya, dengan adanya naungan yang menghalangi sinar matahari ke tanaman akan mengakibatkan proses fotosintesis berkurang sehingga tanaman menjadi lemah dan kecil karena tidak ada metabolisme yang terjadi dalam tubuh tanaman. Tidak adanya sinar matahari yang didapat oleh tanaman akan menjadikan tanaman mengalami etiolasi dimana tanaman akan tumbuh dengan cepat tetapi dengan ukuran batang yang kecil dalam rangka penghematan energi oleh tanaman.
BAB III.
PENUTUP
Kesimpulan yang dapat diambil dari pokok permasalahan (Rumusan Masalah) tersebut adalah:
1.      Secara fisiologis, cahaya mempunyai pengaruh langsung maupun tidak langsung terhadap pertumbuhan tanaman. Pengaruh secara langsung terjadi pada metabolisme melalui proses fotosintesis, sedangkan proses tidak langsung melalui pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
2.      Kualitas cahaya adalah mutu cahaya yang ditentukan dengan panjang gelombang, dengan kata lain kualitas cahaya matahari ditentukan oleh proporsi relatif pnjang gelombangnya, selain itu kualitas cahaya tidak selalu konstan namun selalu bervariasi dari musim ke musim, lokasi geografis serta perubahan komposisi udara di atmosfer.
3.      Sinar matahari yang dipakai oleh tanaman tidaklah semuanya melainkan hanya cahaya dengan panjang gelombang 360 hingga 720 µm yang dapat dipakai dalam proses fotosintesis. Di bawah atau di atas panjang gelombang tersebut tidak bisa dipakai oleh tanaman dan akan memantul kembali ke udara
4.      Peranan sinar matahari sangatlah besar bagi seluruh mahluk hidup khususnya bagi tumbuhan. Karena dalam pembentukan zat – zat organik didalam daun yang biasa disebut fotosintesis atau asimilasi karbon sangat membutuhkan sinar matahari

Daftar Pustaka
Ashari, Semeru, 1995. Hortikultura Aspek Budidaya, UI Press, Jakarta.
Asparno Mardjuki, 1990, Pertanian dan Masalahnya, Andi Offset, Yogyakarta.
Fitter, A.H., Hay, R.K.M., 1992. Fisiologi Lingkungan Tanaman, Gadjah Mada    University Press, Jogja.
Gardner, F.P., R. Brent Pearce dan Roger Mitchell, 1991, Fisiologi Tanaman         Budidaya, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta.
Harjadi, Sri Setyati, 1982, Pengantar Agronomi , PT. Gramedia, Jakarta.
Hasan Basri Jumin, 1991, Dasar-dasar Agronomi , CV. Rajawali, Jakarta.
Istiqomah,  Anita Rahayu, Mudyantini, Widya, Anggarwulan, Endang, 2010.        Jurnal EKOSAINS Pertumbuhan dan Struktur Anatomi Rumput Mutiara         (hedyotis corymbsa [l.] Lamk.) Pada Ketersediaan Air dan Intensitas             Cahaya Berbeda, Jurusan Biologi FMIPA UNS, Surakarta.
Mahida, U.N., 1984, Pencemaran air dan Pemanfaatan Limbah Industri, Kata       Pengantar Otto Soemarwoto, Penerbit CV. Radjawali, Jakarta.
Orchard, P.W. and D.C. Goodwin, 1979, Environmental Factors, Plant and Crop             Growth , University of New England (AAUCS).
Reijntjes, Coen., Bertus Haverkort dan Ann Waters Bayer, Pertanian Masa            Depan, Pengantar Untuk Pertanian Berkelanjutan dengan Input Luar Rendah, Penerbit Kanisius, Yogyakarta.
Rochiman, Koesriningroem dan Sri Setyati Harjadi, 1973, Pembiakan Vegetatif,     Departemen Agronomi, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Sadjad, S., 1976, Agronomi Umum, Departemen Agronomi, Fakultas Pertanian     Institut Pertanian Bogor
Tjitrosomo, Siti Sutarmi, 1990. Botani Umum 2, Angkasa, Bandung.




Tidak ada komentar: