FISIOLOGI TUMBUHAN

FISIOLOGI TUMBUHAN

Pengangkutan Air dan Mineral pada Tumbuhan

1. Absorpsi dan Transpor Air pada Tumbuhan

Air merupakan bagian terbesar dari tubuh makhluk hidup. Pada tumbuhan 70% lebih berat tubuhnya terdiri dari air. Air tersebut dipertahankan supaya tumbuhan tetap hidup. Air dalam jaringan tubu tumbuhan berada dalam keseimbangan antara air yang hilang dengan air yang diperoleh dari tanah.

            Beberapa fungsi air pada tumbuhan:

a.      Air merupakan bagian protoplasma, kekurangan air protoplasma tumbuhan menjadi viaktif atau dapat mati.

b.      Sebagai pelarut dan sebagai ”carrier” untuk berbagai bahan.

c.      Berfungsi dalam proses metabolisme

d.      Sebagai sumber atom hidrogen untuk reduksi dari CO₂ dalam reaksi fotosintesis

e.      Berperan dalam proses gerakan dan masuknya bahan-bahan.

f.        Membantu pengangkutan bahan-bahan pada tumbuhan.

g.      Berperan dalam regulasi suhu.

Air Tanah

Tumbuhan mengabsorpsi air tanah dengan akarnya. Air yang ada di dalam tanah terdapat berbagai bentuk. Sumber air tanah ialah air hujan. Tidak semua air hujan dapat masuk ke dalam tanah. Air dapat masuk ke dalam tanah melalui pori-pori di antara partikel-partikel tanah yang dipengaruhi oleh gravitasi. Air tanah semacam ini disebut air gravitasi (gravitational water). Jumlah air tanah maksimum yang tertinggal sehabis air keluar dari tanah akibat gravitasi disebut kapasitas lapangan. Air di dalam tanah ini terdapat dalam 3 bentuk air kapiler, air higroskopik dan air yang terikat secara kimia. Air kapiler dapat diambil oleh tumbuhan, sedangkan air higroskopik tidak dapat diambil oleh tumbuhan dan tumbuhan akan layu

Akar

          Bagian akar yang dapat menyerap air adalah di daerah ujung akar. Daerah ujunng akar dibedakan menjadi 3 zona yaitu zona sel meristimatik, zona perpanjangan dan zona penyerapan (absorpsi). Zona absorpi terdiri atas 3 macam sistem jaringan yaitu : dermal (epidermis), korteks dan stele. Epidermis banyak yang membentuk bulu-bulu akar. Korteks berupa sel-sel endodermis, perisekel, xilem dan floeem.

   Bagian-bagian akar terdiri dari:

1. Bulu Akar’

Bulu akar merupakan modifikasi dari sel epidermis yang mempunyai fungsi untuk penyerapan air. Dinding bulu akar terdiri atas selulosa dan pektin yang kedua-duanya bersifat hidrofilik dan mempunyai daya serap yang besar terhadap air.

2. Endodermis

Disebelah luar Stele dikelilingi oleh selapisan sel khusus disebut Endodermis. Endodermis mengalami penebalan dinding sel yang disebut Strip Caspari, air dapat masuk stele melalui sel peresap (Passage Cells). Pada beberapa jenis monokotil tidak ditemukan sel peresap tetapi penyerapan air tidak terganggu.

3. Xilem

Xilem terdiri dari trakeid, pembuluh kayu dan parenkim. Noktah terdapat pada dinding radial dari trakeid dan trakea sehingga memudahkan gerakan air masuk ke dalamnya. Penebalan sel ini juga tidak mengganggu jalannya air karena lignin sifatnya hdrofilik dan mudah dilalui air.

Pengambilan Air Oleh Akar

          Air masuk dari luar berupa air tanah harus melalui bulu akar (epidermis), korteks, endodermis dan perisikel. Dinding radial sel endodermis mempunyai penebalan dari suberin atau lignin yang kedap air. Air tanah akan masuk akar jika potensial air pada akar lebih rendah dari potensial air di tanah. Rendahnya potensial air pada xilem disebabkan hilangnya air oleh proses transpirasi pada daun tumbuhan. Potensial air pada tanah disebabkan adanya potensial osmotik dan potensial matriks. Pada tanah yang kering potensial airnya turun karena tumbuhan tidak mampu untuk mengambil air dari tanah. Batas terendah kandungan air tanah dapat dilihat dari kelayuan pada daun tumbuhan, mulut daun menutup dan pengambilan air sangat kurang.

Pengangkutan Air

       Air bergerak dari akar sampai ke daun melalui xilem, yaitu melalui pembuluh kayu (trakea) dan trakeid. Parenkim xilem mempunyai fungsi untuk transpor ke arah lateral. Pengangkutan air melalui xilem dapat terus berlangsung meskipun xilem mati. Ini membuktikan bahwa tenaga untuk mendorong air bukan berasal dari xilem itu sendiri. Pembuluh kayu sebagai kapiler hanya dapat menaikkan air sedikit saja. Teori tekanan akar menyatakan bahwa adanya tekanan akar menyebabkan absorpsi secara aktif oleh akar.

Pengangkutan Mineral

          Mineral diangkut malalui xilem dari akar ke daun. Mineral dipergunakan tumbuhan untuk menyusun bahan organik, misalnya  fosfor dan nitrogen. Tidak semua unsur yang dipindahkan pada daun tetap disimpan pada daun. Pemindahan mineral terjadi terutama sebelum daun gugur melalui floem. Pada batang mineral dapat diangkut ke atas atau ke bawah pada floem menuju daun muda dan juga ke ujung batang atau akar. Mineral yang masih ada pada daun jika daun gugur akan kembali dipergunakan oleh tumbuhan setelah terjadi penguraian. Karena itu mineral cukup tersedia untuk tumbuhan.

         

Pengangkutan Bahan Organik

       Bahan organik seperti gula, asam amino dan hormon diangkut melalui floem. Bahan organik dapat bergerak ke atas dari ujung batang yang sedang tumbuh bergerak ke bawah yaitu ke tempat penimbunan di akar diangkut melalui floem. Pengangkutan bahan organik pada floem disebut Translokasi. Kecepatan translokasi beberapa kali kecepatan difusi.

2.   Osmoregulasi Pada Tumbuhan

Pada tumbuhan darat kehilangan air merupakan masalah yang sama dengan hewan. Tumbuhan banyak kehilangan air melalui transpirasi dan penguapan melalui daun. Untuk tumbuhan yang hidup pada tanah yang cukup air kehilangan air akan segera diganti dengan pengambilan air dari tanah. tunbuhan yang tidak mempunyai masalah mengenai penggantian air yang hilang karena transpirasi dan penguapan disebut tuinbuhan mesofil (mesophyle). Berbagai jenis tumbuhan di daerah yang kering dan harus menyesuaikan diri agar tidak mengalami kekeringan dengan berbagai cara. Tumbuhan tersebut temasuk tumbuhan serofit (xerophyte).

Beberapa jenis tumbuhan mempunyai jaringan yang toleran terhadap kekeringan. Pada umumnya tumbuhan ini dapat mempertahankan diri terhadap perubahan kandungan air pada tubuhnya lebih daripada hewan. Di antaranya ada yang mempunyai penyesuaian tinggi, sehingga jaringannya kering, jaringannya akan kembali normal jika mendapat cukup air. Hal seperti ini terdapat pada beberapa jenis tumbuhan gurun dan juga pada berbagai jenis lumut dan paku-pakuan.

Banyak tumbuhan dapat mempertahankan hidupnya pada masa kering dengan spora dan bijinya. Protoplasma spora dan biji sangat menjadi kering dan dilindungi oleh selaput yang keras. Pada kondisi ini spora dan biji tetap hidup untuk periode yang panjang dan dapat tumbuh menjadi tumbuhan baru jika air cukup dan kondisi yang baik. Biasanya tumbuhan gurun semacam ini tumbuh dan dewasa pada yang singkat. Setelah biji dihasilkan dan tersebar, tumbuhan mati, biji tetap dalam keadaan dorman sampai turun hujan tahun berikutnya.

Beberapa jenis tumbuhan gurun memiliki akar yang sangat dalam menembus tanah gurun untuk memperoleh air. Tumbuhan lain mempunyai akar superfisial yang tumbuh ke arah horizontal dekat permukaan tanah. Dengan demikian tumbuhan tadi dapat mengambil air sebanyak-banyaknya jika terjadi hujan gerimis singkat.

Adapula adaptasi lain bagi tumbuhan yang hidup di daerah kering ialah dnegan cara menyimpan air pada sel-sel perenkim yang besar baik pada batang maupun pada daun. Dengan demikian jaringan batang dan daun menjadi berair dan tumbuhan demikian disebut sukule. Banyak tumbuhan gurun yang mempunyai batang sukulen, daun pada tumbuhan tersebut biasanya mengalami reduksi.

Berbagai cara tumbuhan sukulen mempertahankan air yang dikandungnya, yaitu dengan:

a.    Mengurangi jumlah stoma. Stoma berada pada satu lekukan yang mungkin rnempunyai rambut-rambut halus sehingga penguapan diperkecil. Beberapa jenis tumbuhan dalam keadaan kering daunnya menggulung, sehingga penguapan makin diperkecil.

b.    Adaptasi secara fisiologis dengan cara stoma menutup pada siang hari dan membuka pada malam hari. Misalnya, tumbuhan crassulaceae pada malam hari stoma membuka dan terjadi proses pengambilan CO₂. Fotosintesis mirip tumbuhan C₄, tetapi OO₂ diambil pada malam hari untuk memproduksi asam malat. Pada siang hari asam malat diubah menjadi CO₂ dan asam piruvat dan CO₂. CO₂ masuk daur Calvin. Dan yang terpenting menutupnya stonia pada siang hari ialah untuk mengurangi penguapan.

Transpirasi tidak terbatas pada stoma tapi juga melaiui kutikula. Transpirasi kutikula pada tumbuhan serofit sangat kecil karena kutikula menjadi tebal dan mempunyai lapisan lilin yang inpermeabel. Tumbuhan di daerah bermusim pada musim dingin kekurangan air karena air menjadi beku, untuk mengatasi masalah ini tumbuhan tertentu meluruhkan daunnya sebelum terjadi musim dingin (meranggas). Demikian pula pohon jati akan meranggas pada musim kering untuk mengurangi kehilangan air.

Tumbuhan yang hidup di pantai rnempunyai masalah untuk mengambil air yang mempunyai tekanan osmotik tinggi dibandingkan dengan tekanan osmotik air tanah biasa. Tumbuhan tersebut biasa disebut. tumbuhan halofit. Untuk mengatasi hal ini dilakukan dengan dua cara yaitu

1.     Sel-sel akar mempunyai tekanan osmotik yang lebih besar dibandingkan akar tumbuhan biasa sehingga dapat mengambil air dengan cara osmosis.

2.     Berbagai tumbuhan dapat menyimpan air yang menyebabkan tidak terjadi kekurangan air pada waktu air di sekeliling akarnya mempunyai tekanan osmotik tinggi. Hal ini terjadi pada daerah pasang surut pantai yang berlumpur. Selain itu tumbuhan mempunyai cara uncuk membuang kelebihan air.

Hal ini terjadi pada waktu kelembaban tinggi dan suhu tidak begitu tinggi. Caranya ialah dengan gutasi. Gutasi terjadi jika air yang berlebih tidak habis dengan transpirasi. Air dikeluarkan melaiui struktur khusus di ujung tulang daun yang letaknya di ujung atau di tepi daun yang disebut hidotoda.

Latihan

1.      Mengapa air sangat penting dan diperlukan oleh makhluk hidup dalam hal ini tumbuhan? Jelaskan!

2.      Bagaimana mekanisme pengambilan air oleh akar? Jelaskan!

3.      Sebutkan 3 bagian akar dan fungsinya masing-masing!

4.      Pengangkutan mineral dan pengangkutan bahan organik melalui cara yang berbeda. Jelaskan!

5.      Tumbuhan sukulen dapat mempertahankan airnya dalam jangka waktu lama. Jelaskan bagaimana caranya!

6.      Tumbuhan pantai atau tumbuhan halofit mempunyai cara tersendiri dalam pengambilan air. Jelaskan!

Rangkuman

Metabolisme berasal dari bahasa Yunani metabole = berubah. Pada makhluk hidup banyak reaksi kimia yang terjadi secara simultan. Jika kita melihat reaksi kimia satu persatu, akan sulit memahami aliran energi yang terjadi di dalam sel. Untuk memahami metabolisme sel ada beberapa hal penting, yaitu:

a.      Semua reaksi kimia yang terjadi di dalam sel melibatkan enzim.

b.      Reaksi-reaksi tersebut dapat dikelompokkan ke dalam suatu lintasan. Dalam satu lintasan bisa terdiri dari 12 atau lebih reaksi (tahap). Setiap lintasan mempunyai fungsi tersendiri bagi sel atau organisme yang bersangkutan.

Seluruh reaksi-reaksi yang terjadi di dalam tubuh dibantu oleh enzim atau biokatalisator. Molekul selalu bergerak dan bertumbukan satu sama lain. Jika suatu molekul substrat menumbuk molekul enzim yang tepat, maka akan menempel pada enzim. Tempat menempelnya molekul substrat pada enzim disebut sisi aktif. Kemudian terjadi reaksi dan molekul produk ini dapat menjadi substrat bagi molekul lain. Ada 2 teori mengenai kena enzim, yaitu teori gembok-anak kunci dan induced fid.

Katabolisme adalah reaksi penguraian senyawa yang kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Penguraian suatu senyawa dapat menghasilkan energi. Energi itu berasal dari terlepasnya ikatan-ikatan kimia yang menyusun suatu persenyawaan. Semakin kompleks persenyawaan kimia itu, semakin banyak ikatan kimia yang menyusunnya, dan akan semakin besar energi yang dilepaskannya. Akan tetapi energi itu tidak dapat digunakan secara langsung oleh sel. Energi itu diubah terlebih dahulu menjadi persenyawaan adenosin trifosfat (ATP) yang dapat digunakan oleh sel sebagai sumber energi terpakai.

Posted in: Biologi