Pengaruh Perubahan Iklim Terhadap Konduktivitas Stomata

Pengaruh positif terhadap proses fotosintesis, kenaikan CO2 juga akan mempunyai pengaruh positif terhadap penggunaan air oleh tanaman. Stomata mempunyai fungsi sebagai “pintu gerbang” masuknya CO2 dan keluarnya uap air ke/dari daun. Besar kecilnya pembukaan stomata merupakan regulasi terpenting yang dilakukan oleh tanaman, dimana tanaman berusaha memasukkan CO2 sebanyak mungkin tetapi dengan mengeluarkan H2O sesedikit mungkin, untuk mencapai effisiensi pertumbuhan yang tinggi.

Daya ikat yang tinggi terhadap CO2 pada tanaman C4, menyebabkan perbandingan antara pemasukan CO2 dan konduktivitas stomata (kemampuan stomata menyalurkan H2O persatuan waktu) optimum. Dengan kata lain, tanaman-tanaman C4 mempunyai efisiensi penggunaan air yang tinggi. Dengan kata lain, jumlah air yang dikeluarkan untuk sejumlah CO2 yang dimasukkan jauh lebih sedikit pada tanaman C4 dibandingkan dengan tanaman C3. Pada tanaman C3, daya ikat yang rendah terhadap CO2 menyebabkan tanaman ini boros dalam penggunaan air.

Response Pada Tingkat Pertanaman

Pertanaman atau disebut juga “crop”, yaitu sekumpulan tanaman sejenis yang tumbuh berdampingan. Respon pada tingkat pertanaman akan berbeda dari respon di tingkat daun , karena adanya faktor iklim mikro (iklim di sekitar tanaman) yang menyebabkan timbulnya gradien faktor-faktor pertumbuhan dengan kedalaman kanopi, seperti gradien PAR, nitrogen, kecepatan angin, uap air dan CO2. Adanya gradien ini menyebabkan besarnya respon pada tingkat daun akan berkurang pada tingkat pertanaman, apalagi kalau interaksi antara kanopi dengan atmosfir sangat jelek, yang biasa terjadi bila kecepatan angin rendah dan kanopi tanaman menutup permukaan tanah dengan sempurna, sehingga mengurangi distribusi faktor-faktor pertumbuhan ke dalam kanopi.

Rosenberg et al. (l990), dengan menggunakan simulasi iklim mikro, mendapatkan bahwa, penurunan konduktivitas stomata sebesar 40 % di tingkat daun hanya menurunkan penggunaan air sebesar 9 % di tingkat pertanaman. Hal ini mungkin terjadi karena penutupan kanopi yang sempurna menyebabkan gradien kelembaban relatif antara daun dan udara meningkat, sehingga transpirasi bertambah besar.

Proses asimilasi, sebaliknya, mempunyai reaksi yang tidak jauh berbeda dari reaksi di tingkat daun, karena meningkatnya CO2 di atmosfir akan menghilangkan gradien CO2 di kanopi bagian bawah dan meningkatkan asimilasi. Hasilnya, walaupun transpirasi berkurang dibandingkan dengan pengurangan di tingkat daun, asimilasi akan bertambah besar/atau sama dari penambahan di tingkat daun. Kimball (l983) memperoleh 40 % kenaikan biomasa pada tanaman C3 dan 15 % pada tanaman C4.

Modelling

Memperkirakan reaksi pertanaman terhadap kenaikan CO2 merupakan pekerjaan yang tidak mudah mengingat rumitnya sistem yang dihadapi dan terbatasnya pengetahuan kita di dalam mendeteksi interaksi antara mekanisme di dalam tanaman dengan mekanisme di luar tanaman (iklim lapisan perbatas, “boundary layer climate”) saat ini. Modelling merupakan salah satu alat mempermudah pekerjaan ini. Keluarnya model mekanistik fotosintesis tanaman C3 di tingkat daun (Farquhar et al., l980; Farquhar and Caemmerer, l982) merupakan suatu terobosan penting di dalam bidang fisiologi tanaman, karena untuk pertama kalinya mekanisme reaksi tanaman (di tingkat daun) terhadap kenaikan CO2, suhu dan PAR secara bersamaan dapat dimengerti. Sebagai terobosan penting, karena selama ini perkiraan reaksi tanaman terhadap kenaikan CO2 dan suhu menggunakan model fotosintesis empiris yang kemampuan prediksinya terbatas pada tanaman tertentu dan lokasi tertentu. Dengan keluarnya model mekanistik fotosintesis ini, tingkat kemampuan prediksi akan semakin tinggi. Yang menjadi masalah kemudian adalah “scaling-up” dari tingkat daun ke tingkat pertanaman dan produksi biomasa.

Lloyd et al.(l995) keluar dengan “big-leaf” modelnya, dimana kanopi pertanaman dianggap sebagai sebuah daun besar, sehingga parameter asimilasi dan konduktivitas stomata di tingkat daun dapat digunakan ditingkat pertanaman, sepanjang distribusi PAR di dalam kanopi ikut diperhitungkan. Model ini kemudian digunakan untuk memperkirakan NPP (Net Primary Production, Produksi Bahan Kering Netto) per tahun di hutan hujan tropis di Amazon, dengan hasil yang memuaskan (Lloyd et al., l995).

De Pury and Farquhar (l997) kemudian keluar dengan “Sun/Shade” model, yang memilah kanopi atas dua bagian besar, yaitu bagian yang terkena sinar matahari dan bagian yang terlindungi. Parameter fotosintesis dan konduktifitas stomata dianggap berbeda pada kedua bagian kanopi ini. Sun/Shade model merupakan model yang sangat kompleks, membutuhkan parameter yang lebih banyak dari pada big leaf model. Model ini dapat memprediksi laju fotosintesis dan transpirasi dalam skala waktu yang kecil (detik) di tingkat pertanaman dengan sangat akurat, dibandingkan dengan big leaf model. Akan tetapi prediksi biomasa (dengan skala waktu yang lebih besar, mingguan atau tahunan) dengan menggunakan model ini belum pernah dilakukan.

Menurut Goudriaan (l997, personal communication), guru dalam bidang modelling pertumbuhan tanaman (dari Wageningen University), kompleks model yang memilah-milah kanopi atas beberapa bagian merupakan alat yang penting untuk mempelajari mekanisme fotosintesis kanopi dalam skala waktu kecil, tetapi tidak praktis untuk digunakan meng-estimasi pertumbuhan atau produksi karena besarnya input parameter yang dibutuhkan.

Goudriaan (l997, unpublished data), telah mencoba membandingkan estimasi produksi dari big leaf dan “multiple layer ” model (model yang membagi kanopi atas beberapa bagian vertikal, kemudian memilah setiap bagian atas dua bagian yaitu bagian tersinari dan terlindungi ) dan mendapatkan hasil yang tidak berbeda, walaupun variasi fotosintesis diurnal menunjukkan bahwa multiple layer model lebih akurat. Hal ini mungkin terjadi karena perbedaan estimasi fotosintesis di tingkat kanopi tidak cukup besar untuk menimbulkan perbedaan estimasi produksi. Selain itu, produksi akhir tanaman tidak hanya ditentukan oleh besarnya fotosintesis/asimilasi ; partisi hasil fotosintesis ke bagian-bagian tanaman merupakan faktor sangat penting yang penguasaan mekanisme prosesnya tidak sebaik penguasaan kita terhadap proses fotosintesis.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *