Tumbuhan memiliki kekuatan super, yaitu fotosintesis yang memungkinkan mereka membuat makanan dari awal. Yang mereka butuhkan hanyalah karbon dioksida dan air. Untuk bahan bakar proses memasak ini, tanaman membutuhkan energi yang didapat dari matahari.
Sayangnya, matahari tidak bersinar terang sepanjang tahun di setiap bagian planet ini. Di kutub ekstrim Bumi, di negara-negara seperti Islandia dan Finlandia di utara, atau Antartika di selatan, kehadiran matahari turun menjadi kurang dari 8 jam sehari.
Selain pergantian musim, kota dan hutan betonnya menimbulkan masalah bagi tanaman di dalam rumah. Bangunan bertingkat tinggi dan gedung pencakar langit dapat menghalangi sinar matahari memasuki banyak tempat tinggal. Bagi kita yang menjadi tukang kebun, tetapi juga penduduk kota, apa yang harus kita lakukan?
Paket energi
Sebenarnya tidak benar untuk mengatakan bahwa tumbuhan membutuhkan matahari untuk berfotosintesis. Kata fotosintesis berasal dari akar bahasa Yunani; ‘Foto’ mengacu pada cahaya, dan ‘sintesis’ berarti menyatukan. Dengan kata lain, tumbuhan sebenarnya membutuhkan cahaya untuk berfotosintesis, bukan sinar matahari.
Lebih khusus lagi, mereka membutuhkan foton. Foton adalah partikel yang menyusun cahaya, dan setiap foton memiliki sejumlah energi, yang disebut energi foton. Ketika foton menghantam suatu objek, seperti tumbuhan, foton memberikan energinya ke objek tersebut saat membenturnya.
Sinar matahari adalah sumber foton gratis yang telah ada sejak kehidupan baru dimulai. Akhirnya, kehidupan berhasil berevolusi untuk menggunakan sumber energi yang melimpah ini untuk bertahan hidup; tumbuhan adalah beberapa organisme yang berevolusi dari ganggang fotosintetik awal ini.
Miliaran tahun kemudian, setelah bentuk kehidupan fotosintetik pertama berevolusi, manusia memasuki tempat kejadian, dan kami menemukan cara membuat cahaya sendiri. Pertama datang api dan kemudian (setelah waktu yang sangat lama) datang bola lampu pijar.
Fisika tidak membedakan apakah cahaya diciptakan oleh fusi termonuklir atau bahan kimia; semua cahaya terdiri dari foton. Dengan demikian, lampu buatan masih memungkinkan tanaman tumbuh.
Sinar matahari vs. cahaya buatan
Meskipun cahaya buatan bisa digunakan untuk tanaman, ada beberapa perbedaan utama antara cahaya matahari dan cahaya lampu buatan.
Panjang gelombang cahaya
Kita telah mempelajari bahwa cahaya putih terdiri dari semua warna cahaya, tetapi bahkan dalam cahaya putih, terdapat perbedaan halus dalam komposisi panjang gelombang. Cahaya buatan tidak memiliki cahaya merah dan biru sebanyak yang dimiliki matahari. Foton dalam panjang gelombang cahaya yang berbeda memiliki jumlah energi yang berbeda. Tanaman hijau paling banyak menyerap energi dari panjang gelombang cahaya merah dan biru, memantulkan sebagian besar cahaya hijau dan kuning (itulah sebabnya tanaman tampak hijau).
Intensitas cahaya
Cahaya matahari lebih intens daripada cahaya buatan. Intensitas matahari yang lebih tinggi inilah yang paling cocok dengan tanaman untuk beradaptasi. Intensitas yang lebih tinggi juga berarti bahwa tanaman terkena lebih banyak foton, dan karenanya dapat berfotosintesis lebih efektif.
Spektrum penyerapan molekul klorofil, yang memungkinkan tumbuhan memanfaatkan energi matahari. Grafik untuk dua molekul klorofil yang berbeda dengan struktur kimia yang sedikit berbeda. Puncak serapan di wilayah merah dan biru dari spektrum yang terlihat.
Teknologi untuk menyelamatkan
Kebutuhan adalah ibu dari semua penemuan, dan itulah yang kita lihat di bidang ini. Lampu buatan sekarang dirancang khusus untuk membantu tanaman tumbuh seperti halnya jika mereka berjemur di bawah sinar matahari. Di antara varietas cahaya buatan, LED (kependekan dari Light Emitting Diodes) adalah yang terbaik. Mereka paling efisien dalam memancarkan cahaya di bagian spektrum merah dan biru, dan memiliki intensitas yang lebih tinggi daripada lampu fluoresen. Yang lebih penting, mereka juga lebih hemat energi.
Menumbuhkan tanaman di bawah cahaya buatan menggunakan ruang pertumbuhan (Photo Credit : Andrii Anna photographers/Shutterstock)
Ini merupakan pertimbangan penting untuk penelitian dan produksi tanaman. Dengan tekanan perubahan iklim dan peningkatan populasi di pertanian, pertumbuhan tanaman dalam ruangan menjadi semakin penting untuk produksi pangan yang berkelanjutan.
Dampak cahaya buatan pada tanaman
Secara fotosintesis, cahaya buatan mungkin memenuhi kebutuhan tanaman, tetapi tanaman juga menggunakan sinyal cahaya untuk memantau fungsi dan pertumbuhannya.
Tumbuhan, seperti hewan, memiliki jam biologis internal yang diatur sesuai dengan pergerakan matahari sepanjang hari. Jam biologis ini bertanggung jawab atas bunga matahari mengikuti matahari sepanjang hari, serta kapan bunga mekar dan seberapa tinggi dan panjang tanaman tumbuh.
Penelitian tentang selada menunjukkan bahwa saat ditanam di bawah lampu LED merah, batang selada lebih memanjang daripada saat ditanam dalam cahaya putih. Pertumbuhan batang adalah proses yang bergantung pada cahaya. Para peneliti juga menemukan bahwa menambahkan sedikit cahaya biru mencegah batang memanjang terlalu banyak.
Selain pertumbuhan, molekul yang dibutuhkan tanaman untuk berfotosintesis juga dipengaruhi oleh cahaya buatan. Klorofil adalah molekul utama yang digunakan tumbuhan untuk menangkap energi foton, dan akumulasinya dalam sel bergantung pada cahaya. Penelitian menemukan bahwa klorofil terakumulasi perlahan di bawah lampu LED putih dan lampu LED merah, tetapi tidak di bawah lampu LED biru, di mana produksi klorofil tidak terpengaruh.
Selain klorofil, molekul lain di tumbuhan yang tidak berpartisipasi dalam fotosintesis juga terpengaruh. Molekul-molekul ini diproduksi oleh tanaman untuk berbagai fungsi lain, seperti antioksidan atau hormon. Molekul-molekul ini, yang disebut metabolit tumbuhan sekunder, seringkali merupakan elemen penting untuk nutrisi hewan.
Penelitian tentang tanaman obat yang disebut “kumis kucing” (Orthosiphon stamineus) menunjukkan bahwa ketika tanaman terkena cahaya buatan dengan radiasi tinggi (ukuran seberapa banyak energi yang dipancarkan cahaya), terjadi penurunan metabolit sekunder yang penting. Ini menunjukkan bahwa penyinaran mungkin merupakan faktor penting untuk dipertimbangkan.
Kesimpulan
Penelitian membuat langkah maju dalam memahami bagaimana LED memengaruhi pertumbuhan tanaman. Pemahaman yang lebih baik ini, satu harapan, akan mengarah pada teknologi yang lebih baik yang suatu hari akan membantu mengatasi masalah pangan kita. Bagi kita yang tinggal di apartemen yang tidak menerima banyak sinar matahari, ada kamar kecil yang terjangkau dan tumbuh yang berfungsi sebaik matahari. Pastikan saja lampu tidak dinyalakan sepanjang waktu, karena terlalu banyak cahaya tidak baik untuk tanaman. Bahkan dengan opsi buatan ini, sinar matahari tetap menjadi sumber cahaya terbaik bagi tanaman. Jadi jika kita bisa, keluarkan tanaman kita untuk berjemur seharian.