PERBEDAAN KEMAMPUAN FOTOSINTESIS BEBERAPA TUMBUHAN AIR, SUATU KAJIAN EKOLOGIS SEBAGAI UPAYA KONSERVASI EKOSISTEM AKUATIK

Transkripsi

1 PERBEDAAN KEMAMPUAN FOTOSINTESIS BEBERAPA TUMBUHAN AIR, SUATU KAJIAN EKOLOGIS SEBAGAI UPAYA KONSERVASI EKOSISTEM AKUATIK Oleh: Budhi Utami Dosen Jurusan Pend. Biologi UNP Kediri Abstrak Tumbuhan termasuk tumbuhan air merupakan satu-satunya komponen ekosistem berperan dalam penyediaan oksigen yang sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup dalam menyelenggarakan kehidupannya. Sejalan dengan pertambahan populasi manusia yang secara tidak langsung aktivitas manusia pun juga meningkat, termasuk aktivitas yang berhubungan dengan ekosistem seperti peningkatan limbah, pengurukan ekosistem akuatik untuk dialihfungsikan sesuai dengan kebutuhan manusia seperti pembangunan perumahan dan pembangunan sarana industri, maka keberadaan ekosistem akuatik terancam, baaik secara kuantitatif maupun kualitatif. Tumbuhan air bermacam-macam, antara lain Spirogyra,Chara, Hydrilla dan Enceng Gondok juga teratai, kayu apu dan semanggi. Tumbuh-tumbuhan ini berasal dari kelompok takson yang berbeda sehingga struktur anatomi seperti jumlah dan bentuk stomata, serta struktur jaringan pengangkutnya pun juga berbeda, sehingga tentunya memiliki kemampuan fisiologis yang berbeda pula, termasuk kemampuan berfotosintesis. Dalam penelitian ini digunakan 3 macam tumbuhan air, yaitu Spirogyra, Hydrilla verticillata dan Chara dengan alasan ketiga macam tumbuhan air ini banyak kita jumpai pada ekosistem air (tawar) yang tingkat pencemarannya relatif rendah. Penelitian dilakukan dengan 8 kali ulanganuntuk masing-masing sampel dan diperoleh data produktivitas oksigen 20 gr Hydrilla verticillata rata-rata sebanyak ml/jam, Spyrogira sp 9.10 ml/jam dan Chara sp sebanyak ml/jam. Penelitian dilaksanakan dalam kondisi basa selama 60 menit untuk setiap kali ulangan. Hasil dari penelitian ini diperoleh kesimpulan bahwa tumbuhan Chara sp (Jawa = ganggeng) menghasilkan oksigen paling ketiga dibanding dua tumbuhan air yang lain. Kata Kunci: Fotosintesis, ekosistem Akuatik Latar Belakang Permasalahan Kualitas sungai di Indonesia semakin menurun, ditinjau dari segi baku mutu air minum, pencemaran lingkungan sungai dan kondisi ekosistem. Sungai yang paling parah mengalami penurunan adalah sungai yang melewati kawasan pemukiman penduduk, karena sungai tersebut mendapat limbah pencemaran dari pemukiman, limbah pabrik dan sungai tersebut juga dimanfaatkan untuk MCK (Mandi Cuci Kakus), sehingga warna air sungai menjadi keruh kehitam-hitaman, serta mengeluarkan bau tidak sedap. Phytoplankton dan makroalga atau tumbuhan air lainnya yang berklorofil merupakan penyangga dasar kestabilan lingkungan perairan (water stability). Hasil pengamatan hanya phytoplankton dan tanaman air berklorofil yang mampu menyerap hasil perombakan bahan organik oleh mikroba. Di sungai atau danau, ternyata kandungan CO2 (karbondioksida) didalam-nya lebih dari untuk memenuhi reaksi keseimbangan antara air dengan udara. Namun kadar CO2 yang dikandungnya kadang lebih banyak dari jumlah yang diperlukan untuk reaksi 21

2 Budhi Utami 22 keseimbangan. Kelebihan CO2 ini ternyata berasal dari proses dekomposisi bahan organik, terutama terjadi pada lantai danau atau sungai. Proses dekomposisi tersebut terjadi dengan bantuan bakteri heterotrofilik yang menghasilkan CO2 bebas dan methan ( - fish.com, access 25 Mei 2008) Wardoyo (1979, dalam akses 25 Mei 2008) mengemukakan bahwa karbondioksida bebas merupakan istilah untuk menunjukkan CO2 yang terlarut di dalam air. CO2 yang terdapat dalam perairan alami merupakan hasil proses difusi dari atmosfer, air hujan, dekomposisi bahan organik dan hasil respirasi organisme akuatik. Terlalu tingginya kandungan CO2 pada perairan dapat mengakibatkan terganggunya kehidupan biota perairan. Konsentrasi CO2 bebas 12 mg/l dapat menyebabkan tekanan pada ikan, karena akan menghambat pernafasan dan pertukaran gas. Kandungan CO2 dalam air yang aman tidak boleh melebihi 25 mg/l, sedangkan konsentrasi CO2 lebih dari 100 mg/l akan menyebabkan semua organisme akuatik mengalami kematian. Air mengandung oksigen terlarut. Oksigen terlarut itu berasal dari udara dan dari hasil fotosintesis tumbuhan air. Oksigen itu diperlukan oleh makhluk hidup di dalam air, misalnya ikan, udang, kerang, dan binatang air lainnya termasuk bakteri. Oksigen terlarut diperlukan untuk pemurnian air alam dan pengolahan air limbah, yaitu mengurangi bahan pencemaran sebelum dimasukkan ke dalam air sungai. Proses pengolahan dilakukan oleh jasad renik aerob maupun anaerob. Bakteri memerlukan oksigen bebas untuk mengoksidasi bahan organik dan anorganik sehingga diperoleh hasil yang tidak berbahaya. Jika air banyak mengandung bahan organik, maka bakteri aerob di dalamnya akan berkembang dan kadar oksigen terlarut akan berkurang dengan cepat sehingga ikan, udang dan hewan yang lain akan mati. Semakin banyak jumlah kadar CO2 terlarut dalam air diharapkan mampu meningkatkan kecepatan fotosintesis. Dalam proses fotosintesis sangat memerlukan CO2, tanaman air akan mengeluarkan O2 sebagai hasil fotosintesis ke badan air. O2 dalam badan air akan digunakan untuk kehidupan plankton-plankton di air. Jika O2 yang dihasilkan dari proses fotosintesis meningkat diharapkan badan air akan menjdi lebih baik, karena jumlah O2 terlarut akan meningkat. Dari uraian permasalahan di atas bahwa tanaman air perlu CO2 untuk melakukan fotosintesis dan hasil dari fotosintesis yaitu O2 dalam badan air sangat bermanfaat untuk meningkatkan kualitas suatu badan air itu sendiri. Dalam penelitian ini penulis bermaksud mengetahui pengaruh kadar Cdan O2 terlarut terhadap kecepatan fotosintesis Hydrilla verticillata, Spirogyra, dan Chara. Rumusan Masalah Berdasarkan pada latar belakang masalah maka dapat dirumuskan masalahnya sebagai berikut: 1. Adakah perbedaan kecepatan fotosintesis Hydrilla verticillata, Spirogya dan Chara? 2. Tumbuhan air manakah yang memiliki kemampuan fotosíntesis yang paling tinggi? Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah untuk: 1. mengetahui kecepatan fotosíntesis dari beberapa tumbuhan atau biota air

3 Budhi Utami menghitung kadar oksigen yang dihasilkan oleh beberapa tumbuhan air dalam satuan waktu tertentu Deskripsi Teori Fotosíntesis Fotosintesis adalah suatu proses pada tumbuhan hijau untuk menyususn senyawa organik dari karbon dioksida dan air. Proses ini hanya akan terjadi jika ada cahaya dan melalui perantara pigmen hijau klorofil. Reaksi keseluruhannya dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut: CO2 + H20 + energi cahaya (CH2O) + O2 (Karbon dioksida) (Air) (Bahan organik) (Oksigen) Tempat Fotosintesis. Dalam kehadiran cahaya, fotosintesis dapat terjadi pada sembarang bagian hijau tumbuhan, akan tetapi pada tumbuhan darat yang khusus, hanya daun dengan bagian permukaan yang dan kloroplas melimpah yang merupakan pusat utama proses tersebut. Pembentukan Pati. Pada kebanyakan tumbuhan dikotil, juga pada beberapa monokotil, pasti mulai berkumpul pada daun segera setelah terjadi proses fotosintesis yang berjalan cepat. Karena itu dikotil memiliki apa yang disebut daun pati, sedangkan monokotil memiliki daun gula. Kecepatan Fotosintesis. Pengukuran kecepatan fotosintesis dari persamaan ringkasan untuk fotosintesis jelaslah bahwa kecepatan proses ini secara teori dapat diukur, baik dari pemakaian karbon dioksida dan air, maupun dari produksi bahan organik dan oksigen. Dalam praktek, karena jaringan fotosintetik, kandungan airnya selalu mengalami banyak fluktuasi sebagai akibat kegiatan lain selain fotosintesis (misalnya respirasi), maka tidak mungkin untuk menditeksi penurunan kandungan air yang relatif kecil yang terjadi karena fotosintesis. Kenaikan bahan organik (yang biasanya diketahui dengan pengukuran berat kering) hanya dapat ditentukan dengan cara merusak bahan yang diuji untuk tiap penentuan. Oleh karena itu, metode yang berdasarkan perubahan jumlah karbon dioksida atau oksigen, yang dalam apapun lebih baik untuk diukur dari pada bahan organik, merupakan sebuah cara yang sering digunakan. Tumbuhan Air Hydrilla verticillata: Tanaman asli Indonesia, ditemukan banyak di perairan yang jernih dan dangkal. Daunnya berbentuk untaian karangan yang melingkar pada ruasnya menyerupai ekor kucing. Daunnya berwarna hyau tua atau muda. Tanaman ini mudah mengapung karena batang dan daunnya berbunga. Tanaman ini membutuhkan cahaya yang banyak dan bisa dibiakkan dengan batang dan tunas-tunasnya. Baik untuk latar belakang ataupun pengisi bagian tengah akuarium. Chara adalah ganggang hijau yang habitatnya di air tawar. Bentuk tubuh ganggang ini menyerupai tumbuhan tingkat tinggi. Ada bagian yang mirip batang yang beruas-ruas serta mempunyai struktur yang mirip helaian daun. Perkembangbiakan Chara. Chara berkembangbiak secara generatif. Ganggang ini bersifat heterotalus. Oogonium dan anteridium terdapat pada ruas-ruas tubuh yang mirip batang. Masing-masing gametangium menghasilkan sel telur dan sel kelamin jantan. Hasil pembuahannya adalah zigota. Inti zigota akan membelah secara meiosis dan menghasilkan zigospora. Setelah masak, zigospora akan lepas dari induknya. Di tempat yang sesuai, zigospora tumbuh menjadi Chara baru.

4 Budhi Utami 24 Hipótesis Dalam penelitian ini disusun hipotesis kerja sebagai berikut: H a : Jika tumbuhan air memiliki susunan anatomi lengkap dengan jumlah stomata yang banyak, maka akan lebih mampu melepaskan oksigen ke dalam lingkungan Metode penelitian Variabel bebas dalam penelitian ini adalah beberapa tumbuhan air, yaitu Spyrogira, Chara dan Hydrilla verticillata. Variabel terikat dalam penelitian ini adalah jumlah oksigen yang dihasilkan. Tumbuhan air yaitu Spirogyra, Hydrilla verticillata, dan Chara masing-masing sebanyak 20 gram. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Biologi Universitas Nusantara PGRI Kediri, tanggal 2 23 Nopember Cara Kerja: a. Siapkan 4 buah gelas piala 1250 ml, dan isikan air kira-kira separo tinggi gelas piala, kawat penggantung corong kaca, corong kaca dan tabung reaksi. b. Susunlah alat-alat tersebut sedemikian rupa (seperti pada gambar), dan masukkan tanaman satu gelas piala dengan satu tanaman (gelas piala A dengan tanaman A,gelas piala B dengan tanaman B dan seterusnya). c. Setelah siap, tempatkan gelas piala yang telah diisi tanaman di bawah cahaya matahari dari pukul 9.00 (pagi) sampai setengah jam kemudian, dan ulangi sebanyak 8 kali pengamatan d. Catatlah jumlah berapa ml udara yang tertampung pada tabung reaksi, catat sebagai data penelitian. e. Gambar susunan alat dalam penelitian ini: Teknik Analisis Data: Data tentang jumlah oksigen yang dikeluarkan selama penelitian diuji dengan menggunakan teknik statistik ANAVA, uji beda F

5 Budhi Utami 25 Hasil Penelitian Deskripsi Data Penelitian Dari hasil penelitian diperoleh data sebagai berikut: Tabel 4.1: Produktivitas oksigen (ml) Perlakuan Ulangan ( ) Sampel A 9,50 5,65 4,70 2,60 7,50 5,10 4,60 6,55 46,20 B 1,25 0,95 1,60 1,80 1,05 1,25 0,55 0,65 9,10 C 11,15 9,45 10,65 11,75 9,00 8,75 9,50 8,65 78,90 ( ) 21,90 16,05 16,95 16,15 17,55 15,00 13,80 16,70 Total ( x) 134,20 Keterangan: Sampel A: Hydrillata verticillata Sampel B: Spyrogira sp Sampel C: Chara sp Adapun data yang terkait tentang suhu dan kelembaban adalah sebagai berikut Tabel 4.2: Rata-rata suhu dan kelembaban lingkungan. Aspek Ulangan Jumlah Pengukuran ( ) Suhu Kelembaban ,33% Pengukuran di laksanakan kurang lebih 1/2 jam per ulangan, di mulai pukul s/d WIB. Berdasaarkan hasil tabulasi data penelitian data penelitian pada tabel 4.1 di atas, dapat di deskripsikan sebagai berikut: Produktivitas oksigen hasil aktifitas fotosintesis dari ke tiga jenis tanaman air yaitu: Hydrilla verticillata, Spyrogira sp, dan Chara sp. Dalam kondisi berat basa kurang lebih 20 gr Hydrilla verticillata di peroleh rata-rata sejumlah ml/jam. Pada Spyrogira sp diperoleh rata-rata sejumlah 9.10 ml/jam, dan Chara sp memiliki rata-rata sejumlah ml/jam. Berdasarkan rata-rata produktivitas oksigen hasil aktifitas fotosintesis tertinggi dari ke tiga jenis tanaman air selama 60 menit dengan berat basa kurang lebih 20 gr. Produktifitas oksigen tertinggi pada tanaman Chara sp. Yaitu sejumlah ml/jam. Sedangkan produktifitas terendah di hasilkan oleh Spyrogira sp sejumlah 9.10 ml/jam. Hasil Analisis Data Berdasarkan tabel 4.2 tentang hasil pengukuran dan kelembaban saat penelitian berlangsung di peroleh data bahwa suhu lingkungan selama penelitian tidak stabil di karenakan waktu yang digunakan tidak sama. Serta diperoleh suhu rata-rata sebesar 31 dan rata-rata kelembaban 61,33%. 1. Faktor-faktor (Fk) Fk = ( x) 2 N = ( 134,20 ) 2 24

6 Budhi Utami 26 = 18009,64 = 750, Mencari Jumlah Kuadrat Jk p = (x1) 2. Fk n = 46, , , ,402 8 = 2134, , ,21 750,402 8 = 8442,02 750,402 8 = 1055, ,402 = 304,8505 = Jk Jk tot = x 2 Fk = ( 9, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,65 2 ) 750,402 = ( 90, , ,09 + 6, , , , , , , ,56 + 3,24 + 1, , , , , , , ,0 + 76, , ,25 ) 750,402 = 1210, ,402 = 459,6755 Jk acak = Jk tot Jk p = 459, ,8505 = 154, Mencari db db total = db acak + db p = = 23 db p = n 1 = 8-1 = 7 d bacak = db total - db p = 23 7 = Mencari Mk Mk p p db p = 304, = 152,4256 Mk acak = Jk acak db acak = 152, =

7 Budhi Utami Menghitung F hitung F hitung = Mk p Mk acak = 152,4256 9,5266 = 16,00 Tabel Ringkasan Analisis Variansi Sumber Db Jk Mk F hitung F tab Variansi 5% 1% Perlakuan 2 304, , ,00 2,66 5,61 Acak ,6755 9, Total , F hit F tab maka terdapat perbedaan yang signifikan terkait produktifitas oksigen hasil fotosintesis dari ketiga tanaman air tersebut. Uji BNT ( Beda Nyata Terkecil ) BNT = t 5%. db acak 2.Mk acak = 2, , = 2,571. 2,38165 = 3,9677 Tabel Uji BNT 5% Tiap Perlakuan Perlakuan Rata-rata Notasi BNT C 9,8625 A A 5,775 b B 1,1375 c Setelah Dilakukan Uji BTN ternyata Produktivitas O 2 yang di hasilkan tiap-tiap tanaman secara nyata berbeda. Analisis Data Penelitian Setelah di lakukan analisis dengan uji F dengan RAK (Rancang Acak Kelompok) serta dengan koreksi sebesar 5% dan 1% diperoleh data sebagai berikut: Dengan nilai F hitungan sebesar 16,00 dan koreksi taraf signifikasi sebesar 5% diperoleh nilai F tabel sejumlah 2,66 Dengan demikian nilai F hitung >F tabel,yaitu F hitung 16,00 > F tabel 5% 2,66. Berdasarkan hasil analisis tersebut terdapat perbedaan yang signifikan antara produktifitas oksigen hasil aktifitas fotosintesis dari ketiga jenis tanaman yaitu: Hydillata verticillata, Spyrogira sp, dan Chara sp. Menguji Hipotesis 1. Proses pengujian Pada uraian sebulumnya disampaikan bahwa diajukan hipotesis yang berbunyi ada perpedaan dalam produksifitas oksigen hasil fotosintesis dari Hydrilla verticillata, Spyrogira sp, Chara sp.

8 Budhi Utami 28 Berdasarkan analisa data dengan mengunakan uji statistic RAK dengan koreksi taraf siknifikan sebesar 5% sejumlah 2,66 dengan kata lain F hitung > F tabel,artinya terdapat perbedaan yang signifikan terkait oksigen hasil fotosintesis dari ketiga jenis tanaman air tersebut F hitung > F tabel terletak pada daerah penerimaan hipotesis,maka hipotesis diterima. 2. Interpretasi Berdasarkan analisa data yang diperoleh produktifitas oksigen hasil fotosintesis maksimal adalah Chara sp,sedangkan produktifitas minimal dihasilkan oleh tanaman air adalah Spyrogira sp,sehingga kita ambil kesimpulan bahwa salah satu faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis adalah jenis atau tipe stoma dan intensitas cahaya. Produktivitas oksigen hasil fotosintesis pada Hydrilla verticillata, Spyrogira sp, dan Chara sp berbeda disebabkan karena struktur anatomi maupun kemampuan fisiologis ketiga spesies biota akuatik tsb memang berbeda. Penutup Simpulan Berdasarkan hasil analisis data dalam penelitian tentang Tumbuhan Air yang mampu menghasilkan oksigen cukup banyak, maka dapat disimpulkan sbb: 1. Spyrogira, Hydrilla verticillata dan Chara adalah tumbuhan air yang perlu kita lestarikan keberadaannya karena mampu melaksanakan fotosintesis dengan menghasilkan jumlah oksigen yang cukup signifikan 2. dari ketiga spesies tumbuhan air tsb, Chara menghasilkan oksigen yang paling banyak, sedang Spyrogira paling sedikit, sehingga Chara dapat kita jadikan sebagai biota akuatik bilamana kita membuat ekosistem akuatik, seperti kolam misalnya Saran Mengingat ekosistem akuatik di Negara kita banyak yang mengalami penurunan kualitas, khususnya produktivitas primer dengan produk akhir berupa oksigen, maka hasil penelitian ini yang jelas-jelas telah menunjukkan bahwa Chara, Hydrilla verticillata dan Spyrogira mampu menghasilkan cukup banyak oksigen selama melaksanakan fotosintesis, maka perlu kiranya ketiga biota akuatik tsb menjadi pertimbangan untuk dibudidayakan. Selain itu, perlu pula kiranya dilakukan penelitian lanjutan, yakni penelitian serupa untuk tumbuhan air lain yang banyak tumbuh di sungai, air kolam maupun danau, seperti teratai, kayu apu, semanggi dan Azolla sp. Daftar Pustaka Loveless,A.R.,1991. PRINSIP PRINSIP TUMBUHAN TROPIS, Jakarta, Gramedia Papib Handoko, PETUNJUK PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN, Kediri, Universitas Nusantara PGRI Kediri Seputro, Dwidjo, PENGANTAR FISIOLOGI TUMBUHAN, Jogjakarta, UGM Press