Peran Energi Cahaya Matahari Bagi Tumbuhan

Pertumbuhan dan perkembangan tanaman merupakan interaksi antara faktor genetika, faktor internal yang mengitegrasikan berbagai sel, jeringan dan organ menjadi satu kesatuan struktural dan fungsional serta faktor lingkungan (Loveless, 1991). Faktor genetik tanaman meliputi umur tanaman, kondisi hormon dan kemampuan adaptasi terhadap lingkungan, sedangkan faktor lingkungan meliputi cahaya matahari, suhu dan kelembaban, ketersediaan unsur hara dan air serta kompetisi antar tanaman (Crowder, 1986 ; Loveless, 1991).

 Selain itu sistem budidaya suatu tanaman yang tepat melalui pemilihan varietas dan pengolahan lingkungan melalui perbaikan cara bercocok tanam seperti pengolahan tanah, pemupukan, pengairan dan sebagainya merupakan upaya-upaya yang dilakukan untuk mendapatkan pertumbuhan dan produksi tanaman secara optimal. 

Ton (2007) menjelaskan bahwa pengaturan jarak tanam, populasi dan pengolahan tanah berpengaruh terhadap parameter pertumbuhan dan produksi tanaman. Dengan pengaturan yang tepat maka persaingan atau kompetisi antar individu maupun populasi dapat diatur sehingga tidak menghambat pertumbuhan tanaman. 

Peran Energi Cahaya Pada Pertumbuhan Tanaman

  Cahaya adalah faktor lingkungan yang diperlukan untuk mengendalikan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Alasan utamanya karena cahaya menyebabkan fotosíntesis. Lagi pula, cahaya mempengaruhi perkembangan dengan cara menyebabkan pototrofisme. Ada banyak efek lain dari cahaya yang tidak berhubungan sama sekali dengan fotosíntesis; sebagian besar efek tersebut mengendalikan wujud tumbuhan artinya, perkembangan struktur atau morfogénesisnya (awal dari pembentukan wujudnya). Pengendalian morfogénesis oleh cahaya disebut fotomorfogenesis (Sallisbury and Loss, 1995). Intensitas cahaya yang optimal selama periode tumbuh penting untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Pada tanaman tertentu jika menerima cahaya yang berlebihan maka akan berpengaruh terhadap pembentukan buah atau umbi. Sebaliknya berkurangnya radiasi sebagai akibat keawanan atau ternaung akan mengurangi laju pembentukan buah atau umbi dan menyebabkan pertumbuhan vegetatif berlebihan.

Cahaya sebagai sumber energi dan terutama untuk vegetasi mempunyai tiga faktor penting, yaitu : intensitasnya, kualitasnya dan fotoperiodesitasnya. Kualitas cahaya berpengaruh berbeda terhadap proses-proses fisiologi tanaman. Tiap proses fisiologi  di dalam respon terhadap kualitas cahaya juga berbeda-beda sehingga di dalam menganalisis komposisi cahaya untuk tiap-tiap proses fisiologi tersebut sangat sukar. Tiap-tiap spesies tanaman juga mempunyai tanggapan yang berbeda-beda terhadap tiap kualitas cahaya. Fotoperiodisitas yaitu panjangnya penyinaran matahari pada siang hari. Biasanya dari daerah tropik semakin ke kutub panjang penyinaran matahari semakin panjang. Dalam hal ini dikenal adanya tanaman hari panjang, dan tanaman hari pendek. Beberapa kemungkinan beberapa spesies tanaman dapat tumbuh baik di dalam situasi cahaya yang penuh jika spesies tanaman tersebut memang membutuhkan cahaya yang tinggi dalam proses pertumbuhannya. Tanaman-tanaman yang kekurangan cahaya sebagai faktor lingkungan hidupnya maka gejala pertama yang tampak adalah defisiensi N. Selain itu pertumbuhan tanaman cenderung akan lambat (Ton, 2007).

  Peran Cahaya Pada Fotosíntesis

Fotosintesis merupakan proses pemanfaatan energi matahari oleh tumbuhan hijau yang terjadi pada kloroplast. Dalam fotosintesis tiga macam reaksi yaitu reaksi fisik, reaksi fotokimia dan reaksi kimia dan enzim. Pada reaksi fisik, karbón dioksida ditransfer dari atmosfir ke dalam daun untuk dilarutkan dalam air. Pada reaksi fotokimia : 2-4% radiasi yang diteriam digunakan untuk fotosintesis, dengan panjang gelombang yang paling aktif pada bagian merah dan biru sfektrum warna. Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer) karena kedua gelombang cahaya tersebut paling efektif dalam fotosintesis. Energi diserap oleh klorofil a dan b (dan beberapa pigmen pembantu) dan diubah oleh molekul klorofil besar menjadi ikatan posfat bernergi tinggi dalam molekul adenosie triphosfat (ATP).

Pada reaksi kimia dan enzim terjadi banyak tahapan reaksi kimia dengan penggunaan enzim (Daniel et al, 1995). ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap/tanpa cahaya (Wikipedia, 2008).

Kecepatan fotosintesis dipengaruhi oleh faktor tanaman dan lingkungan. Faktor-faktor tanaman meliputi tahap pertumbuhan tanaman, perilaku stomata, umur daun, posisi pohon, posisi tajuk, perbedaan genotipe, jenis daun (daun lebar/daun jarum). Adapun faktor lingkungan yang mempengaruhi laju fotosintesis yaitu cahaya, suhu, konsentrasi CO₂, ketersediaan air dan nutrisi tanaman (Daniel et al, 1995). Cahaya merupakan satu-satunya sumber energi yang diperlukan untuk fotosintesis tanaman yang menjadi dasar bagi pertumbuhan dan perkembangan tanamaan tersebut. Intensitas cahaya yang sangat rendah akan sangat merugikan bagi tanaman. Oleh karena itu pengaturan intensitas cahaya harus dijadikan pertimbangan dalam konservasi jenis-jenis tertentu (Liu et al, 2006).

Cahaya dalam hubungannya dengan proses pertumbuhan tanaman, selain berperan dalam fotosíntesis, cahaya juga mempengaruhi proses-proses fisiologi tanaman yang lain, misalnya sintesis khlorofil, prilaku stomata, transpirasi, respirasi dan translokasi. Dengan adanya cahaya tersebut maka kelangsungan proses-proses fisiologi tersebut dapat berjalan dengan baik.

  Peran Cahaya Pada Perkecambahan Biji

Cahaya memiliki peranan yang sangat penting dalam perkecambahan biji pada beberapa jenis tanaman, baik dalam merangsang atau menghambat perkecambahan biji tersebut. Biji-biji yang untuk perkecambahannya sangat dipengaruhi cahaya dengan biji-biji yang light sensitif. Berdasarkan pengaruh cahaya terhadap perkecambahan biji, tanaman dapat dibedakan menjadi 1) tanaman yang perkecambahannya membutuhkan cahaya, 2) tanaman yang berkecambah dengan baik pada keadaan intensitas tinggi, 3) tanaman yang perkecambahannya terhambat dengan adanya cahaya dan 4) tanaman yang perkecambahannya sangat berkurang bila kena cahaya. Biji sebagian besar jenis yang memberikan respon terhadap cahaya adalah spesies liar an kaya akan lemak, sedangkan sebagian besar biji tanaman terbudidaya tidak memerlukan cahaya. Biji yang membutuhkan cahaya untuk berkecambah disebut fotodormansi (Salisbury and Ross, 1995).

Hartman et al (1990) menyampaikan bahwa banyak jenis yang memerlukan cahaya untuk berkecambah atau biji fotodormansi. Biji tersebut akan gagal berkecambah tanpa adanya pencahayaan yang cukup. Hal tersebut dipengaruhi oleh mekanisme biokimia fitokrom dalam biji. Sebagian besar spesies di daerah temperate, tumbuhan pionir di daerah tropika humida seperti eucalyptus dan spathodea memiliki biji yang fotodormansi. Oleh karena itu untuk mengatasinya maka dalam perkecambahan benih tersebut perlu dilakukan pencahayaan. Menurut Utomo (2006) benih dengan dormansi cahaya akan berkecambah pada kondisi cahaya antara merah dan merah jauh (far red) seperti sinar matahari langsung. Di alam rangsangan cahaya untuk mengatasi dormansi cahaya selalu tersedia selama perkecambahan yaitu dengan mengecambahkan benih dalam media yang terkena cahaya.Adapun benih yang mengalami gangguan perkecambahan apabila dilakukan pada pencahyaan penuh misalnya pada jenis mahoni (Swietenia macrophylla). Benih akan lambat berkecambah, karena calon tunas tumbuh berputar/berpilin di dalam media sebagi respon terhadap penyinaran matahari (Alrasjid dan Mangsud, 1973 dalam Adinugraha, 1998).

  Peran Cahaya Pada Pembentukan Bunga dan Buah

Pembungaan pada tanaman berkayu adalah proses sangat kompleks yang meliputi banyak tahapan perkembangan. Karena sifatnya yang perenial (berumur panjang/menahun), pohon harus berinteraksi dengan kondisi lingkungan setiap waktu sepanjang tahun, dan pembungaan biasanya dihubungkan dengan perubahan iklim. Proses pembungaan pada dasarnya merupakan interaksi dari pengaruh dua faktor besar, yaitu faktor eksternal (lingkungan) dan internal. Faktor eksternal (lingkungan) yang berpengaruh antara lain suhu, cahaya, kelembaban dan status unsur hara, sedangkan faktor internal yaitu fitohormon dan genetik (Daniel et al, 1995).

Faktor cahaya berpengaruh terhadap pembungaan melalui dua cara yaitu intensitas cahaya dan fotoperiodisitas (panjang hari). Intensitas cahaya merupakan sumber energi bagi proses pembungaan. Pengurangan intensitas cahaya akan mengurangi inisiasi bunga pada banyak spesies pohon. Peningkatan intensitas cahaya harian meningkatkan produksi bunga (Lu, 2004). Manajemen kanopi untuk memaksimalkan penetrasi cahaya dapat memberikan efek yang serupa. Kuncup bunga lebih banyak terbentuk pada ujung cabang/ranting yang mendapatkan cahaya matahari penuh. Intensitas cahaya yang tinggi dapat memacu pembungaan pada pinus dengan cara meningkatkan suhu dalam primordia.

Fotoperiodisitas merupakan perbandingan antara lamanya waktu siang dan malam hari. Di daerah tropis panjang siang dan malam hampir sama. Makin jauh dari equator (garis lintang besar), perbedaan antara panjang siang dan malam hari juga makin besar. Sehubungan dengan fotoperiodisitas tersebut, pada daerah-daerah 4 musim, tanaman dapat dibedakan menjadi: tanaman berhari pendek, tanaman berhari panjang, tanaman yang butuh hari pendek untuk mengawali pembungaannya, namun selanjutnya butuh hari panjang untuk melanjutkan proses pembungaan itu dan tanaman yang dapat berbunga setiap waktu.