7 Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis dan Cara Kerjanya

tirto.id - Faktor yang mempengaruhi fotosintesis merupakan hal krusial dalam proses biologis tumbuhan. Fotosintesis dipengaruhi oleh berbagai faktor internal dan eksternal yang menentukan efisiensi produksi energi tumbuhan.

Fotosintesis adalah proses konversi energi cahaya menjadi energi kimia oleh tumbuhan, alga, dan bakteri fotosintetik. Dalam proses ini, O₂ dihasilkan tumbuhan melalui proses fotosintesis sebagai produk utama, bersama dengan glukosa yang menjadi sumber energi bagi pertumbuhan dan metabolisme.

Selain penting bagi kelangsungan hidup tumbuhan, fotosintesis juga menjadi dasar kehidupan di bumi karena menyediakan oksigen bagi makhluk hidup dan berperan dalam siklus karbon global.

Namun, faktor yang mempengaruhi fotosintesis sangat beragam, mulai dari ketersediaan cahaya, karbon dioksida (CO₂), hingga kondisi internal tumbuhan. Berikut ulasan lengkapnya.

Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis

Sebelum membahas faktor yang mempengaruhi fotosintesis, penting untuk memahami bagaimana proses ini berlangsung.

Fotosintesis terjadi di kloroplas tumbuhan, di mana reaksi antara karbon dioksida (CO₂), air (H₂O), dan energi cahaya menghasilkan glukosa (C₆H₁₂O₆) dan oksigen (O₂).

Proses ini terbagi menjadi dua tahap: reaksi terang, yang membutuhkan cahaya matahari, dan reaksi gelap (siklus Calvin), yang mengubah CO₂ menjadi glukosa dengan bantuan enzim Rubisco.

Meski terlihat sederhana, fotosintesis dipengaruhi oleh interaksi kompleks antara kondisi lingkungan dan faktor internal tumbuhan. CO₂ dihasilkan tumbuhan melalui proses fotosintesis dalam bentuk oksigen yang dilepaskan ke atmosfer.

Sementara itu, kadar fotosintat yang dihasilkan juga berperan dalam mengontrol laju fotosintesis melalui mekanisme umpan balik.

Adapun faktor yang mempengaruhi fotosintesis mencakup elemen eksternal seperti cahaya matahari, CO₂, dan suhu, serta faktor internal seperti kadar fotosintat dan usia jaringan tumbuhan.

Berikut tujuh faktor utama yang memengaruhi fotosintesis:

1. Karbon Dioksida (CO₂)

Karbon dioksida adalah bahan baku utama dalam reaksi gelap fotosintesis (siklus Calvin). Menurut penelitian dari Journal of Experimental Botany, konsentrasi CO₂ di atmosfer secara langsung memengaruhi laju fotosintesis.

Pada kondisi ideal, peningkatan CO₂ akan mempercepat pembentukan glukosa hingga mencapai titik jenuh, di mana enzim Rubisco tidak mampu lagi mengikat CO₂ secara optimal.

Selain itu, stomata (pori-pori daun) berperan dalam mengatur penyerapan CO₂. Jika stomata tertutup akibat kekeringan, ketersediaan CO₂ menurun, sehingga menghambat fotosintesis.

O₂ dihasilkan tumbuhan melalui proses fotosintesis, sementara CO₂ dihasilkan tumbuhan melalui proses respirasi seluler, yang menggunakan hasil fotosintesis untuk metabolisme.

2. Cahaya Matahari

Cahaya matahari merupakan sumber energi utama untuk reaksi terang fotosintesis. Intensitas, durasi, dan panjang gelombang cahaya sangat menentukan efisiensi proses ini. Klorofil, pigmen utama dalam fotosintesis, menyerap cahaya biru dan merah secara optimal, sedangkan cahaya hijau dipantulkan.

Studi dari Plant Physiology menunjukkan bahwa peningkatan intensitas cahaya akan mempercepat produksi ATP dan NADPH, yang diperlukan untuk siklus Calvin.

Namun, jika intensitas melebihi batas toleransi tumbuhan, terjadi fotorespirasi yang mengurangi efisiensi fotosintesis. Selain itu, fotosintesis dipengaruhi oleh lamanya paparan cahaya—tumbuhan di daerah tropis umumnya memiliki produktivitas lebih tinggi dibandingkan di daerah beriklim dingin.

3. Kadar Fotosintat

Kadar fotosintat, seperti glukosa dan pati, memengaruhi laju fotosintesis melalui mekanisme umpan balik. Jika hasil fotosintesis menumpuk dalam sel tumbuhan, enzim dalam siklus Calvin akan bekerja lebih lambat.

Penelitian dari Annual Review of Plant Biology menjelaskan bahwa kadar fotosintat yang tinggi dapat menghambat transpor elektron, sehingga mengurangi kebutuhan tumbuhan untuk memproduksi lebih banyak energi.

Oleh karena itu, tanaman yang mengalami stagnasi pertumbuhan sering kali memiliki kadar fotosintat yang tinggi tetapi kurang memanfaatkan energi tersebut untuk pertumbuhan sel baru.

4. Air (H₂O)

Air berperan sebagai donor elektron dalam reaksi terang. Kekurangan air menyebabkan stomata menutup, mengurangi penyerapan CO₂, dan menghambat produksi ATP.

Selain itu, dehidrasi merusak struktur kloroplas dan mengganggu aktivitas enzim yang berperan dalam fotosintesis dipengaruhi oleh ketersediaan air di lingkungan.

Di daerah kering, beberapa tumbuhan beradaptasi dengan membuka stomata pada malam hari (metode CAM) untuk meminimalkan kehilangan air.

5. Suhu

Suhu memengaruhi aktivitas enzim seperti Rubisco dalam siklus Calvin. Menurut Journal of Plant Research, suhu optimal untuk fotosintesis berkisar antara 20–30°C.

Di bawah 10°C, enzim menjadi kurang aktif, sedangkan di atas 40°C, enzim dapat terdenaturasi dan stomata menutup untuk mengurangi kehilangan air. Oleh karena itu, perubahan suhu global berdampak signifikan terhadap produktivitas tanaman dan keseimbangan ekosistem.

6. Tunas Muda

Jaringan muda seperti tunas dan daun baru memiliki kloroplas yang lebih aktif dibandingkan jaringan tua. Klorofil yang tinggi pada tunas muda meningkatkan efisiensi penyerapan cahaya, sehingga fotosintesis dipengaruhi oleh usia jaringan tumbuhan.

Namun, karena pertumbuhan jaringan baru membutuhkan energi besar, fotosintesis dapat terhambat jika nutrisi dalam tanah tidak mencukupi untuk mendukung pembelahan sel.

7. Klorofil dan Nutrisi Mineral

Klorofil adalah pigmen utama yang menyerap cahaya matahari untuk fotosintesis. Kekurangan magnesium (komponen klorofil) atau nitrogen (penyusun enzim fotosintesis) dapat mengurangi laju fotosintesis secara signifikan.

Tanah yang subur dengan nutrisi seimbang memastikan tumbuhan mampu mempertahankan kadar klorofil yang optimal untuk fotosintesis dipengaruhi oleh lingkungan yang kaya akan mineral esensial.

Faktor yang mempengaruhi fotosintesis bekerja secara sinergis, baik faktor eksternal seperti CO₂, cahaya, dan suhu, maupun faktor internal seperti kadar fotosintat dan usia jaringan tumbuhan.

O₂ dihasilkan tumbuhan melalui proses fotosintesis, sementara CO₂ digunakan dalam reaksi siklus Calvin untuk membentuk energi kimia dalam bentuk glukosa.

Pemahaman tentang faktor-faktor ini sangat penting dalam bidang pertanian, kehutanan, dan mitigasi perubahan iklim untuk meningkatkan produktivitas tanaman serta menjaga keseimbangan ekosistem global.