Fotosintesis adalah salah satu proses biokimia paling luar biasa yang ditemukan di Bumi dan memungkinkan tumbuhan menggunakan sinar matahari untuk membuat makanan dari air dan karbon dioksida. Eksperimen sederhana yang dilakukan oleh para ilmuwan menunjukkan bahwa laju fotosintesis sangat bergantung pada variabel seperti suhu, pH, dan intensitas cahaya. Laju fotosintesis biasanya diukur secara tidak langsung dengan mendeteksi jumlah karbon dioksida yang dikeluarkan oleh tanaman.
Bagaimana Fotosintesis Bekerja
Fotosintesis mendefinisikan proses dimana tanaman dan beberapa bakteri memproduksi glukosa. Para ilmuwan meringkas prosesnya sebagai berikut: menggunakan sinar matahari, karbon dioksida + air = glukosa + oksigen. Prosesnya terjadi dalam struktur khusus yang disebut kloroplas yang terletak di sel daun. Tingkat fotosintesis yang optimal mengarah pada penghilangan karbon dioksida dalam jumlah yang lebih besar dari atmosfer lokal, menghasilkan glukosa dalam jumlah yang lebih besar. Karena kadar glukosa dalam tumbuhan sulit diukur, para ilmuwan memanfaatkan jumlah asimilasi karbon dioksida atau pelepasannya sebagai alat untuk mengukur laju fotosintesis. Pada malam hari, misalnya, atau saat kondisi tidak prima, tumbuhan melepaskan karbondioksida. Tingkat fotosintesis maksimum bervariasi antara spesies tanaman, tetapi tanaman seperti jagung dapat mencapai tingkat asimilasi karbon dioksida setinggi 0,075 ons per kaki kubik per jam, atau 100 miligram per desimeter per jam. Untuk mencapai pertumbuhan optimal beberapa tanaman, petani menyimpannya di rumah kaca yang mengatur kondisi seperti kelembaban dan suhu. Ada tiga rezim suhu di mana laju fotosintesis berubah.
Suhu rendah
Enzim adalah molekul protein yang digunakan oleh organisme hidup untuk melakukan reaksi biokimia. Protein dilipat menjadi bentuk yang sangat khusus, dan ini memungkinkan mereka mengikat molekul yang diinginkan secara efisien. Pada suhu rendah, antara 32 dan 50 derajat Fahrenheit – 0 dan 10 derajat Celcius – enzim yang melakukan fotosintesis tidak bekerja secara efisien, dan ini menurunkan laju fotosintesis. Hal ini menyebabkan penurunan produksi glukosa dan akan mengakibatkan pertumbuhan terhambat. Untuk tanaman di dalam rumah kaca, pemasangan pemanas rumah kaca dan termostat mencegah hal ini terjadi.
Suhu Sedang
Pada suhu sedang, antara 50 dan 68 derajat Fahrenheit, atau 10 dan 20 derajat Celcius, enzim fotosintesis bekerja pada tingkat optimalnya, sehingga laju fotosintesis mencapai tinggi. Tergantung pada tanaman tertentu yang dimaksud, setel termostat rumah kaca ke suhu dalam kisaran ini untuk hasil terbaik. Pada suhu optimum ini, faktor pembatas menjadi difusi karbon dioksida ke dalam daun.
Suhu tinggi
Pada suhu di atas 68 derajat Fahrenheit, atau 20 derajat Celcius, laju fotosintesis menurun karena enzim tidak bekerja secara efisien pada suhu tersebut. Ini terlepas dari peningkatan difusi karbon dioksida ke daun. Pada suhu di atas 104 derajat Fahrenheit – 40 derajat Celcius – enzim yang melakukan fotosintesis kehilangan bentuk dan fungsinya, dan laju fotosintesis menurun dengan cepat. Grafik laju fotosintesis versus suhu menyajikan tampilan melengkung dengan laju puncak terjadi mendekati suhu kamar. Sebuah rumah kaca atau taman yang menyediakan cahaya dan air yang optimal, tetapi menjadi terlalu panas, menghasilkan energi yang lebih sedikit.
aapsky/iStock/GettyImages
