oleh
Alit Adi Sanjaya
Produktivitas primer bersih ditentukan oleh perbedaan relatif dari hasil fotosintesis dengan materi yang dimanfaatkan dalam proses respirasi. Beberapa faktor yang mempengaruhi produktivitas primer adalah sebagai berikut (Rai, 1999).
a). Proses Fotosintesis
Dalam proses ini hanya sebagian kecil energi cahaya yang dimanfaatkan. Diperkirakan dari sejumlah energi cahaya yang sampai pada tumbuhan, hanya 1 – 5% dapat diubah menjadi energi kimia. Pemanfaatan energi cahaya untuk membentuk karbohidrat dalam fotosintesis meliputi beberapa proses kimia yang sangat kompleks termasuk dengan biokalalisatornya yang berupa enzim. Secara sederhana reaksi fotosintesis dapat dituliskan sebagaio berikut.
cahaya
6 CO2 + 6 H2O 6C6H12O6 + O2
klorofil
Gula yang dihasilkan dalam proses fotosintesis mempunyai berbagai kemungkinan yaitu, dimanfaatkan kembali dalam proses respirasi untuk menghasilkan ATP; dikonversi menjadi bentuk senyawa organik lain; dan dikombinasi dengan gugus tertentu menjadi asam amino dan selanjutnya diubah menjadi protein.
b). Proses Respirasi
Proses ini merupakan kebalikan dari proses fotosintesis yang melibatkan berbagai reaksi dan biokatalisator yang berupa enzim. Secara sederhana reaksinya adalah sebagai berikut.
6C6H12O6 + O2 6 CO2 + energi
enzim
Pada kondisi optimum kecepatan fotosintesis dapat mencapai 30 kali dari kecepatan respirasi, terutama pada tempat-tempat yang terdedah dengan cahaya matahari. Pada umumnya tumbuhan menggunakan karbohidrat untuk respirasinya berkisar antara 10 – 75% dari hasil fotosintesisnya, dan ini tergantung dari jenis dan usia tumbuhan.
c). Faktor Lingkungan
Fotosintesis, kecepatan dan efesiensinya tergantung pada berbagai faktor, baik faktor eksternal maupun faktor internal dari tumbuhan itu sendiri. Berbagai faktor eksternal yang mempengaruhi proses fotosintesis adalah cahaya, karbondioksida, air, nutrisi, dan suhu. Sedangkan faktor internal adalah struktur dan komposisi komunitas, jenis dan usia tumbuhan dan peneduhan.
1) Cahaya
Panjang gelombang maupun intensitas cahaya sangat berperan terhadap proses fotosintesis. Energi cahaya diserap oleh pigmen tumbuhan, yaitu klorofil terutama yang diserap adalah gelombang dari cahaya merah dan biru. Sedangkan cahaya hijau akan dipantulkan atau tidak dimanfaatkan dalam proses fotosintesis. Keadaan akan berlaian apabila pigmen tumbuhan yang menyerap energi cahaya adalah pigmen cokelat dan biru, seperti pada beberapa ganggang yang hidup dilaut, maka cahaya hijau dapat diserapnya. Jadi kualitas cahaya merupakan faktor pembatas dalam proses fotosintesis.
Intensitas cahaya dapat menentukan jumlah energi yang dapat menyerap energi cahaya dan mengubahnya menjadi gula dengan efisiensi 20% sedangkan pada cahaya terang hanya 8%. Pada intensitas cahaya yang tinggi dapat merusak klorofil. Apabila faktor yang diperlukan berada dalam keadan optimal, jumlah cahaya yang dipakai sebanding dengan jumlah cahaya yang diserap (dengan jumlah klorofil yang ada).
2) Karbondioksida
Karbondioksida diambil oleh tumbuhan dari udara melalui proses difusi, dan pada kebanyakan tumbuhan, difusi ini terjadi melalui mulut daun (stomata) yang biasanya terbuka pada waktu siang hari dan menutup pada waktu malam hari. Karbondioksida diambil secara pasif dan dipengaruhi terutama oleh kadar karbondioksida yang ada diluar dan dalam tumbuhan.
3) Air
Jumlah air yang tidak memadai menghambat semua proses metabolisme termasuk fotosintesis karena stomata tertutup dan tumbuhan menjadi layu. Air merupakan bahan dasar dalam proses fotosintesis, sehingga ketersediaan air merupakan faktor pembatas terhadap aktivitas fotosintetik
4) Nutrien
Nutrien untuk sejumlah klorofil dan enzim yang berperan aktif dalam proses fotosintesis. Misalnya magnesium yang merupakan bagian utama dari molekul klorofil. Tumbuhan membutuhkan berbagai ragam nutrien anorganik, beberapa dalam jumlah yang relatif besar dan yang lainnya dalam jumlah sedikit, akan tetapi semuanya penting. Pada beberapa ekosistem terestrial, nutrien organik merupakan faktor pembatas yang penting bagi produktivitas. Produktivitas dapat menurun bahkan berhenti jika suatu nutrien spesifik atau nutrien tunggal tidak lagi terdapat dalam jumlah yang mencukupi. Nutrien spesifik yang demikian disebut nutrien pembatas (limiting nutrient). Pada banyak ekosistem nitrogen dan fosfor merupakan nutrien pembatas utama, beberapa bukti juga menyatakan bahwa CO2 kadang-kadang membatasi produktivitas.
5) Suhu
Laju proses kimia sangat ditentukan oleh keadaan suhu yang mana laju akan maksimal pada temperature optimum. Suhu secara langsung ataupun tidak langsung berpengaruh pada produktivitas. Secara langsung suhu berperan dalam mengontrol reaksi enzimatik dalam proses fotosintetis, sehingga tingginya suhu dapat meningkatkan laju maksimum fotosintesis. Sedangkan secara tidak langsung, misalnya suhu berperan dalam membentuk stratifikasi kolom perairan yang akibatnya dapat mempengaruhi distribusi vertikal fitoplankton.
6) Struktur dan Komposisi Komunitas
Struktur dan komposisi komunitas sangat menentukan produktivitas. Bentuk pohon, perdu dan herba yang hidup pada habitat yang sama, akan menghasilkan produktivitas yang berbeda.
7) Jenis dan Umur Tumbuhan
Perbedaan laju pertumbuhan diantara jenis-jenis yang berkompetisi dalam suatu ekosistem merupakan kejadian yang alami, dengan demikian akan terjadi pula perbedaan produktivitas pada fase pertumbuhan yang berbeda atau pada umur yang berbeda dari suatu jenis yang sama. Tumbuhan akan mencapai produktivitas maksimal pada fase muda. Ketika tubuh tumbuhan meningkat energi yang difiksasi lebih banyak digunakan untuk mengelola tubuhnya. Produktivitas yang berlebih digunakan untuk membentuk produktivitas bersih yang secara teratur menurun dalam masa pemasakan.
8) Peneduhan
Bentuk-bentuk geometri tumbuhan dan kerapatannya sangat berperan dalam menentukan efisiensi ekosistemnya. Tumbuhan yang memiliki daun yang relatif lebar dan vertikal dapat menghasilkan area aktif fotosintesis maksimum dan total peneduhannya rendah. Informasi tentang faktor-faktor yang mempengaruhi produktivitas primer pada setiap tanaman terjadi pada tingkatan yang spesifik, keadaan yang sama juga terjadi pada daun-daun yang terisolasi. Dalam hal ini hanya memperhatikan salah satu faktor yang kompleks yang mempengaruhi produktivitas primer yaitu struktur 3 dimensi dari suatu kanopi vegetasi. Faktor struktural ini mempengaruhi efisiensi kanopi sebagai suatu penangkap cahaya. Pada kanopi berdaun lebar sebagian cahaya tidak di serapdekat permukaan dan tingkat kanopi yang lebih rendah terlindungi lebih banyak. Akibatnya fotosintesis bersih cenderung terkonsentrasi di lapisan atas pada tipe kanopi berdaun lebar dan terkonsentrasi dilapisan tengah pada tipe kanopi berdaun sempit. Posisi sudut daun mempengaruhi juga kedalaman penetrasi cahaya ke dalam kanopi. Penetrasi cahaya akan lebih dalam bila daunnya tegak. Tanaman padi yang memiliki geometri sudut daun atau kanopi vertikal dan tipe berdaun sempit akan lebih efektif pada intensitas cahaya yang kuat dan ketika posisi matahari rendah. Kanopi horizontal dari tipe berdaun lebar akan lebih efektif pada intensitas cahaya rendah dan ketika matahari berada di atas kepala.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar