Spektrum Cahaya yang Dibutuhkan untuk Fotosintesis

Sebagai aquascape pemula, kita dihadapkan pada banyak pilihan lampu untuk aquarium, pada zaman dahulu kala (kelihatan dah tua banget nih admin hehe) mungkin kita hanya mengenal dua jenis lampu, yaitu lampu pijar dan lampu neon atau lampu TL. Lampu pijar pada sebagian orang disukai karena menimbulkan suasana atau kesan hangat dan romantis biasanya di pakai untuk kamar tidur. Sementara lampu neon dipilih karena memberikan cahaya putih terang dan ini cocok untuk penerangan meja belajar. Sekarang ini lebih banyak pilihan dan yang paling mutakhir adalah teknologi lampu LED. 

Kalau kita memilih lampu untuk aquarium namun berdasarkan keinginan preferensi mata manusia tentunya akan menimbulkan misleading/ salah arah. Bukankah seharusnya tujuan kita memilih lampu aquarium untuk menggantikan fungsi cahaya matahari sebagai syarat  proses fotosintesis tanaman air ?. Ditekankan sekali lagi kita memilih lampu untuk memenuhi kebutuhan tanaman air supaya berlangsung fotosintesis dengan optimal sehingga diharapkan tanaman air dapat tumbuh dengan subur hijau royo royo. 

Terkadang bila kita pergi ke toko aquarium untuk membeli lampu aquarium, pedagang hanya bertanya “ukuran aquariumnya berapa ?” ohh kalau sekitar 10 galon bisa pakai lampu sekitar 50 watt, hanya sekedar menjawab itu saja. Terkadang bila ada label keterangan pada bungkus lampu tersebut, banyak pedagang tidak dapat memberikan penjelasan dengan gamblang.

Matahari sebagai satu satunya sumber cahaya untuk fotosintesis tanaman meradiasikan rentang gelombang dalam bentuk elektromagnetik, baik cahaya tampak (visible light atau cahaya yang dapat ditangkap oleh indera mata manusia maupun cahaya tak tampak yaitu infra red dan ultraviolet). Ketika radiasi tersebut menumbuk sesuatu obyek maka sebagian spectrum cahayanya diserap obyek, sebagian lagi direfleksikan ke mata manusia. Jadi bila kita melihat warna hijau pada tanaman air, maka warna hijau tersebut adalah warna yang dipantulkan ke mata kita, sementara spectrum warna lainnya diserap oleh tanaman air tersebut.

Spektrum cahaya tampak dari radiasi matahari dapat kita saksikan pada fenomena pelangi. Rentetan pita warna merah, jingga, kuning, hijau, biru. nila, ungu adalah panjang gelombang radiasi matahari yang kemudian dibiaskan oleh butir butir air. Fenomena pelangi biasanya terjadi pada saat langit cerah dengan sedikit hujan gerimis. Gabungan warna dengan panjang gelombang yang berbeda beda itu menghasilkan warna putih terang. Kita juga dapat memecah cahaya putih menjadi spectrum warna yang berbeda melalui pembiasan cahaya pada kaca prisma.

Panjang gelombang radiasi matahari 

Berdasarkan gambar di atas panjang gelombang radiasi matahari untuk cahaya tampak berkisar antara 400 s/d 700 nm. Sedangkan cahaya tak tampak ultra violet memiliki panjang gelombang < 400 nm, dan infra merah > 700 nm (menghasilkan sensasi panas).

Berikut adalah gambar intensitas energi masing masing spektrum warna gelombang cahaya tampak radiasi matahari :

Mata manusia telah terbiasa dan beradaptasi dengan baik dengan intensitas spektrum cahaya matahari ini (inilah yang diadaptasi oleh lampu yang berlabel day light) atau cahaya siang hari. Mata manusia telah berevolusi dan berkembang untuk melihat di kisaran panjang gelombang yang paling terang di spektrum cahaya yang dipancarkan Matahari, yaitu dengan panjang gelombang antara 500 - 600 nm (spektrum hijau kuning)

Akan tetapi apakah tanaman membutuhkan panjang gelombang dengan spektrum yang sama (day light) untuk melakukan fotosintesis. Berikut gambar panjang gelombang yang diserap tanaman untuk fotosintesis :

Ternyata tanaman lebih banyak menyerap sinar berwarna biru dengan panjang gelombang antara 440-470 nm dan sinar berwarna merah antara 640-660 nm. Spektrum warna inilah yang paling efektif bagi chlorophyl untuk melakukan fotosintesis.

Spektrum warna biru dibutuhkan semua tanaman hijau dan juga jenis algae (ganggang) terutama untuk pertumbuhan vegetatif , sementara spektrum warna merah dibutuhkan oleh tanaman yang lebih sensitive dengan spektrum warna tersebut untuk melakukan fotosintesis. Umumnya tanaman tanaman yang mempunyai daun dominan berwarna merah, dan untuk perkembangan generatif tanaman.

Dari gambar gambar tersebut jelas bahwa apa yang direspon oleh mata kita tidaklah sama dengan apa yang direspon tanaman untuk kebutuhan fotosintesis.Kesimpulannya kita membutuhkan sumber cahaya imitasi (lampu aquarium) yang dapat mendekati spektrum cahaya yang dibutuhkan tanaman. Gambar berikut adalah contoh aktual respon photosintesis salah satu tanaman air yaitu Elodea densa terhadap spektrum cahaya :

Berikut perbandingan intensitas spektrum warna yang dipancarkan beberapa jenis bola lampu yaitu :
Daylight : cahaya siang matahari alami
Incandescent : cahaya lampu pijar
Fluorescent : cahaya putih lampu neon
Halogen : cahaya lampu halogen
Cool White LED
Warm White LED 

Dari gambar di atas jenis lampu apa yang paling mungkin kita pilih ? yaa cool white LED.
Sebab spektrum yang berguna untuk fotosintesis pada rentang gelombang warna biru, disamping itu meskipun warna hijau kuning tidak dibutuhkan oleh tanaman namun lebih disukai oleh mata kita sebagai penikmat aquascape dan memberikan suasana lebih terang. Bagaimana dengan ketiadaan spektrum warna merah, yang juga dibutuhkan namun tidak dimiliki oleh LED cool white ?, yaa jawaban yang tepat !" kita tinggal menambahkan LED dengan warna merah pada komposisi lampu LED yang akan kita pasang di aquarium.
Perlukah kita menambahkan lampu LED berwarna biru ? Bisa yaa bisa tidak, karena sudah cukup diwakili oleh spektrum yang dikeluarkan LED warna putih. Kalau ingin ditambahkan bisa saja tapi tidak perlu terlalu dominan. Perlukah menambahkan warna hijau ? Bisa saja tapi apa perlunya, seperti dibahas sebelumnya tanaman tidak membutuhkan atau sedikit sekali merespon gelombang cahaya hijau untuk fotosintesis, dan itupun sudah lebih dari terwakili oleh cahaya putih cool white, singkat saja saya jawab tidak perlu LED spektrum cahaya hijau.

Singkat kata, berdasarkan kebutuhan tanaman untuk fotosintesis panjang gelombang cahaya tampak kita dapat membuat imitasi lampu LED DIY dengan pilihan LED putih cool white ditambah dengan kombinasi LED warna biru dengan panjang gelombang antara 440-470 nm (hal ini penting untuk memperkuat pertumbuhan vegetatif tanaman disamping itu panjang gelombang spektrum biru memberikan keterjangkauan cahaya tembus lebih dalam ke kolom aquarium _ note : baca terus sampai akhir posting ini untuk alasan ini ), kita juga penting menambahkan LED spektrum warna merah dengan panjang gelombang antara 640-660 nm, hal ini penting untuk pertumbuhan generatif tanaman seperti pembungaan dan perkecambahan tanaman.

Pilihan LED untuk aquascape berdasarkan perbandingan intensitas spektrum warna yang dipancarkan oleh jenis lampu lain adalah yang terbaik.
Berikut adalah salah satu bukti dari hasil perbandingan penggunaan LED vs Metal Halide terhadap pertumbuhan tanaman air hair grass Oleocharis parvula (sumber : www.americanaquariumproducts.com)

  

  

Seperti kita ketahui sebelumnya, bahwa setiap spektrum warna cahaya tampak memiliki rentang panjang gelombang masing-masing. Ternyata panjang gelombang terpendek cahaya tampak (spektrum warna biru- yang sangat dibutuhkan untuk fotosintesis), justeru memiliki kemampuan penetrasi lebih dalam kedalam air, hal ini sangat menguntungkan untuk tanaman tanaman yang tumbuh di dasar air (submerged plant - fresh water) ataupun coral (sea water), bahkan ganggang dan phytoplankton sebagai sumber makanan ikan di dasar juga dapat berkembang. Demikianlah, Tuhan telah mengatur ciptaannya dengan keteraturan yang sempurna, tiada yang sia sia tiada yang terlewatkan.