Tumbuhan adalah produsen. Alih-alih mengonsumsi makanan untuk mendapatkan energi, mereka membuatnya sendiri. Selama proses fotosintesis, tumbuhan mengambil energi dari sinar matahari dan mengubahnya menjadi energi kimia yang tersimpan dalam karbohidrat. Fotosintesis melibatkan molekul dan reaksi kimia yang sama pada tanaman darat dan tanaman air. Tanaman terapung berfotosintesis seperti tanaman yang tumbuh di darat. Namun, proses tersebut menghadirkan lebih banyak tantangan bagi tanaman air jika mereka sepenuhnya terendam di bawah permukaan air.
Dasar-Dasar Fotosintesis
Daun merupakan tempat utama terjadinya fotosintesis. Daun mengandung kloroplas, yang merupakan organel dalam sel tumbuhan tempat terjadinya fotosintesis. Kloroplas mengandung molekul klorofil yang menyerap cahaya tampak, terutama pada panjang gelombang merah dan biru. Hanya beberapa molekul klorofil yang menyerap panjang gelombang hijau. Akibatnya, tumbuhan tampak hijau karena memantulkan lebih banyak cahaya hijau daripada yang diserapnya.
Tumbuhan menggunakan gula yang dibuat selama fotosintesis untuk memicu pertumbuhan, perkembangan, reproduksi, dan perbaikan. Gula sederhana yang diproduksi dalam ikatan fotosintesis dari pati yang lebih kompleks seperti selulosa yang memberikan struktur pada tanaman. Selain menyediakan sumber makanan bagi hewan dan konsumen lainnya, fotosintesis juga menghilangkan karbon dioksida dari lingkungan dan mengisi kembali oksigen.
Tahapan Fotosintesis
Dua tahap fotosintesis adalah reaksi yang tergantung cahaya dan tidak tergantung cahaya. Reaksi tergantung cahaya melibatkan penyerapan sinar matahari dan pemecahan molekul air menjadi gas oksigen, ion hidrogen dan elektron. Tujuan dari tahap ini adalah untuk menangkap energi cahaya dan mentransfernya ke elektron untuk membuat molekul berenergi seperti ATP. Oksigen adalah produk limbah dari tahap fotosintesis ini.
Tahap kedua fotosintesis, juga dikenal sebagai siklus Calvin, menggunakan molekul berenergi yang dibuat pada tahap pertama untuk memecah molekul karbon dioksida yang diambil dari lingkungan tanaman. Pemecahan molekul karbon dioksida dan air dalam sel menghasilkan pembentukan molekul gula. Secara khusus, enam molekul karbon dioksida dan enam molekul air menghasilkan satu molekul glukosa, dengan enam molekul oksigen dilepaskan sebagai produk sampingan.
Tumbuhan Terapung
Tumbuhan air dapat mengambil karbon dioksida dari udara atau air, tergantung pada apakah daunnya mengapung atau berada di bawah air. Daun tanaman terapung, seperti teratai dan lili air, mendapat sinar matahari langsung. Jenis tanaman air ini tidak memerlukan adaptasi khusus untuk melakukan fotosintesis. Mereka dapat mengambil karbon dioksida dari udara dan melepaskan oksigen ke udara. Permukaan daun yang terbuka memiliki kutikula seperti lilin untuk mengurangi kehilangan air ke atmosfer, seperti tanaman terestrial.
Mendapatkan Karbon Dioksida
Tumbuhan terendam, seperti lumut tanduk dan rumput laut, menggunakan strategi khusus untuk menghadapi tantangan dalam melakukan fotosintesis di bawah air. Gas seperti karbon dioksida berdifusi jauh lebih lambat di dalam air daripada di udara. Tumbuhan yang terendam penuh mengalami kesulitan yang lebih besar untuk mendapatkan karbon dioksida yang mereka butuhkan. Untuk membantu mengatasi masalah ini, daun di bawah air kekurangan lapisan lilin karena karbon dioksida lebih mudah diserap tanpa lapisan ini. Daun yang lebih kecil dapat lebih mudah menyerap karbon dioksida dari air, sehingga daun yang terendam memaksimalkan rasio permukaan terhadap volumenya. Beberapa spesies menambah asupan karbon dioksida dengan menyebarkan beberapa daun ke permukaan untuk menyerap karbon dioksida dari udara.
Menyerap Sinar Matahari
Sinar matahari yang cukup juga sulit didapat untuk spesies tanaman yang terendam. Jumlah energi cahaya yang diserap oleh tanaman bawah air lebih kecil dari energi yang tersedia untuk tanaman darat. Partikel dalam air seperti lumpur, mineral, kotoran hewan dan sampah organik lainnya mengurangi jumlah cahaya yang masuk ke dalam air. Kloroplas pada tumbuhan ini sering terletak di permukaan daun untuk memaksimalkan paparan cahaya. Saat kedalaman di bawah permukaan meningkat, jumlah sinar matahari yang tersedia untuk tanaman air berkurang. Beberapa spesies tanaman memiliki adaptasi anatomi, seluler atau biokimia yang memungkinkan mereka melakukan fotosintesis dengan sukses di air yang dalam atau keruh meskipun ketersediaan sinar matahari berkurang.
Produsen Perairan Lainnya
Banyak organisme selain tanaman menjalankan peran produsen dalam ekosistem perairan. Beberapa bentuk bakteri serta alga dan protista lainnya melakukan fotosintesis. Koloni ganggang bersel tunggal bekerja sama untuk membentuk rumput laut makroalga, umumnya dikenal sebagai rumput laut.
barbaraaaa/iStock/GettyImages
