Cara Kaktus Berfotosintesis Beserta Penjelasannya

Proses pembentukan zat makanan oleh tumbuhan yang dikenal dengan fotosintesis ternyata mempunyai perbedaan bagi beberapa golongan tumbuhan. Kaktus, yang dikenal sebagai tanaman hias dan identik dengan habitat yang kering dan tandus, serta morfologi yang berbeda diantara tumbuhan lainnya, ternyata mempunyai mekanismenya yang khas dalam pembuatan makanan dalam hal ini fotosintesis. Fotosintesis merupakan proses pembuatan jenis karbohidrat berupa pati sebagai makananya. Pada umumnya, tumbuhan yang mempunyai kandungan klorofil karena terdapat organel kroroplas dalam selnya mampu berfotosintesis.

Kaktus termasuk dalam famili Cactaceae dan golongan sukulen. Tidak hanya di daerah gurun, kaktus juga bisa ditemukan di daerah yang beriklim tropis dan subtropis. Lingkungan mempengaruhi bentuk adaptasi morfologi dan fisiologi kaktus. Berdasarkan morfologi dan anatominya:

• Kaktus memiliki duri sebagai modifikasi dari daun yang berfungsi mengurangi penguapan di lingkungan dengan intensitas cahaya matahari tinggi. Selain itu, duri juga berfungsi sebagai alat pertahanan.
• Batangya dilapisi oleh lapisan lilin
• Batangnya yang tebal dan banyak menyimpan kandungan air serta kebanyakan mempunyai warna yang hijau. Warna hijau disebabkan karena kandungan klorofil pada batangnya.
• Pada batang juga ditemukan stomata, karena kebanyakan jenis kaktus tidak mempunyai lembaran daun seperti tumbuhan lain, jadi fungsi daun sebagai tempat fotosintesis dan berlangsungnya pertukaran gas digantikan oleh batangnya yang tebal.
• Pada batang, terdapat lapisan hipodermis yang menebal terletak dibawah epidermis untuk menyokong tumbuhan. Jaringan pada bagian batang mengandung kloroplas sebagai tempat terjadinya fotosintesis.

Baca juga: Ciri-ciri Tumbuhan Kaktus

Berdasarkan hal tersebut, dapat diambil kesimpulan bahwa kaktus yang morfologinya berbeda dari yang lain bukan berarti kaktus tidak termasuk tumbuhan yang dapat membuat makanannya sendiri. Kaktus tetap saja digolongkan sebagai organisme autotrof karena dapat melakukan fotosintesis.

Hal penting lainnya yang berkaitan dengan bentuk adaptasi fisiologi tanaman kaktus adalah cara kaktus berfotosintesis. Jika tumbuhan lain melakukan fotosintesis di siang hari dengan membukanya stomata daun, konsekuensinya adalah tumbuhan akan kehilangan air dalam bentuk uap air karena uap air akan keluar melalui stomata yang membuka. Kaktus tidak demikian. Jika kaktus melakukan hal itu di siang hari, melihat kondisi lingkunganya yang kurang air maka kaktus bisa kekurangan banyak air. Kematian bisa jadi akibatnya.

Baca juga: Cara perkembangbiakan kaktus

Jadi, bagaimana cara kaktus berfotosintesis jika tidak membuka stomata di siang hari untuk mengambil CO₂ sedangkan CO₂ penting untuk fotosintesis ?

Pada dasarnya cara kaktus berfotosintesis di siang hari hampir sama dengan yang lain seperti penyerapan cahaya ataupun fotofosforilasi. Namun, Kaktus menyerap CO₂ disaat malam hari karena disiang hari stomata yang terdapat pada kaktus menutup. Stomata kaktus terbuka saat malam hari sebagai bentuk adaptasinya. Akibatnya mempengaruhi metabolismenya. Metabolisme ini dikenal dengan nama crassulacean acid metabolism atau metabolisme asam crassulacean (CAM). CAM termasuk tumbuhan yang produk awal fiksasi CO₂ berupa asam malat yang terbentuk dimalam hari. Adapun tumbuhan CAM mempunyai ciri-ciri umum yaitu:

• Kebanyakan termasuk tumbuhan sukulen, walaupun tidak semua tumbuhan CAM adalah sukulen.
• Tidak mempunyai lapisan sel palisade yang teratur
• Sel mesofil penyusun daun dan ranting merupakan sel bunga karang (spongy)
• Mempunyai sel bundle sheath, namun tidak jauh berbeda dengan sel mesofil.
• Selain famili Crassulaceae, metabolisme CAM ini ditemukan juga pada famili Cactaceae (contohnya kaktus), Orchidaceae, Bromeliaceae, Liliaceae, dan Euphorbiaceae.

Jadi, kaktus sendiri termasuk dalam golongan dengan metabolisme CAM. Sehingga proses fotosintesisnya sedikit berbeda dengan tumbuhan lain. Berikut ini akan dijelaskan mekanisme atau cara kaktus berfotosintesis.

1. Fiksasi CO₂

Stomata terbuka pada malam hari

Pada malam hari ketika kondisi udara yang lembab dan suhu yang rendah, stomata membuka untuk menyerap CO₂. CO₂ bergabung dengan fosfoenolpiruvat (PEP) membentuk oksaloasetat dengan bantuan enzim PEP-karboksilase. Oksaloasetat kemudian diubah menjadi malat.

Malat dalam bentuk asam malat yang terbentuk akan disimpan di vakuola. Malat merupakan jenis asam yang banyak terbentuk. Asam organik tersebut akan digunakan pada Siklus Calvin pada saat terjadinya reaksi terang di siang hari.

2. Siklus Calvin

Proses fotosintesis kaktus pada siang hari

Pada siang hari, terjadi Siklus Calvin. Asam malat yang terbentuk di malam hari dan disimpan dalam vakuola akan diangkut keluar secara difusi pasif. Asam malat didekarboksilasi untuk melepaskan CO₂ dan kembali menjadi PEP. CO₂ ini digunakan dalam fotosintesis. CO₂ akan dibebaskan oleh enzim ribulosa bisfosfat karboksilase (rubisco) dan difiksasi kembali membentuk 3-PGA (asam 3-fosfogliserat).

Siklus Calvin terjadi di stroma kloroplas. 3-PGA akan direduksi menjadi 3-PGald (3-fosfogliseraldehida). Proses ini terjadi penambahan gugus fosfat terminal dari ATP yang berasal dari fotofosforilasi. Fotofosforilasi merupakan pembuatan ATP yang memerlukan molekul air dan menggunakan energi dari radiasi matahari yang memanfaatkan klorofil. NADPH juga terlibat dalam reduksi itu, yaitu dengan memberikan 2 elektron. Jadi, Kedua molekul 3-PGA direduksi menggunakan 2 ATP untuk mengubah 1 molekul CO₂ menjadi karbohidrat.  Sebagain dari molekul 3-PGald yang dihasilkan dari proses ini akan digunakan untuk mensintesis pati yang merupakan hasil dari proses fotosintesis.

Reaksi-reaksi yang terjadi pada Siklus Calvin pada umumnya juga terjadi pada tumbuhan lain. Misalnya pada tumbuhan yang tergolong tumbuhan C-3 dan C-4. Tumbuhan C-3 produk awal fiksasi CO₂ berupa PGA, kelompok ini dikenal memiliki proses fotosintesis secara umum. Sedangkan tumbuhan C-4 memiliki kesamaan dengan tumbuhan CAM yaitu CO₂ terlebih dahulu dibentuk kedalam senyawa organik sebelum masuk ke dalam Siklus Calvin. Namun, pada CAM kedua proses tersebut terjadi pada waktu yang berbeda yaitu pada malam dan siang hari. Pada tumbuhan C-4, proses tersebut terpisah oleh 2 jenis sel yaitu sel mesofil dan sel bundle sheath. 

Cara kaktus berfotosintesis seperti disebutkan tadi mempunyai tujuan untuk menjaga eksistensinya. Penutupan stomata pada siang hari bagi kaktus bisa menekan laju transpirasi sehingga kandungan air dalam tubuhnya bisa dihemat. Bentuk ini sebagai bentuk penyesuaian diri terhadap faktor eksternal yang kurang mendukung.

Itulah tadi pembahasan tentang cara kaktus berfotosintesis. Semoga dapat menambah wawasan kita.