Tumbuhan dapat membuat makanan sendiri melalui suatu proses yang disebut proses fotosintesis. Salah satu komponen alam yang dibutuhkan tumbuhan untuk proses tersebut adalah air. Air diperoleh tumbuhan dari dalam tanah. Melalui mekanisme tertentu air tersebut sampai ke daun, tempat biasanya berlangsung fotosintesis. Dapatkah kalian menerangkan mekanisme yang dimaksud?
Tumbuhan tingkat tinggi memerlukan air, karbondioksida, garamgaram mineral dan oksigen yang diambil dari lingkungan untuk fotosintesis. Pada tumbuhan tingkat tinggi, gas diangkut melalui proses difusi, tetapi air, garam-garam mineral, dan senyawa hasil fotosintesis diangkut melalui jaringan pembuluh atau jaringan vaskuler (Gambar 8.17 dan 8.18).
Pembuluh-pembuluh pengangkut berkelompok membentuk berkas ikatan pembuluh atau berkas pembuluh yang meluas ke seluruh organ tubuh, misalnya akar, batang, daun, dan bunga sehingga transportasi tumbuhan dapat berlangsung dengan cepat dan efisien.
Penyerapan zat-zat hara
Protista, fungi dan tumbuhan yang hidup di dalam air, seluruh permukaan tubuhnya bersentuhan dengan air sehingga air dapat langsung menyerap zar-zat yang diperlukan, baik berupa ion maupun gas. Tumbuhan yang hidup di darat mengambil zat-zat yang diperlukan dari lingkungannya, seperti air, garam mineral, karbon dioksida, dan oksigen melalui alat-alat khusus. Untuk pengambilan air dan garam mineral yang terlarut, dilakukan oleh rambut-rambut akar dan akar yang masih muda dengan dinding yang belum bergabus.
Pengambilan zat-zat berupa gas dilakukan melalui alat khusus yaitu stomata. Stomata adalah celah yang dibatasi oleh dua sel penutup. Pada tumbuhan darat (terestrial) stomata banyak ditemukan pada permukaan daun sebelah bawah (sisi abaksial) sedangkan pada tumbuhan air (akuatik) banyak ditemukan pada permukaan daun sebelah atas (sisi adaksial). Pada tumbuhan yang hidup di dalam air maupun yang di darat, proses pengambilan zat-zat yang diperlukan dilakukan melalui proses kimia dan biologi, yaitu imbibisi, difusi, osmosis dan transport aktif.
Gambar: 8.18. Rute vertikal pengangkutan air dan garam mineraldari akar ke daun (Campbell, 2006).
1. Imbibisi
Imbibisi berasal dari bahasa latin, imbibire, yang berarti minum. Dalam hubungannya dengan pengambilan zat oleh tumbuhan imbibisi berarti kemampuan dinding sel dan plasma sel untuk menyerap air dari luar sel. Air yang terserap disebut air imbibisi. Pada peristiwa tersebut, molekul-molekul air terikat di antara molekul-molekul dinding sel atau plasma sel. Akibatnya plasma sel mengembang. Benda yangdapat mengadakan imbibisi dibedakan menjadi dua golongan berikut.
a. Benda yang pada waktu imibibisi mengembang dengan terbatas, artinya setelah mencapai volume tertentu tidak dapat
memembang lagi. Misalnya, kacang tanah yang direndam air akan mengembang sampai volume tertentu.
b. Benda yang pada waktu imbibisi mengembang dengan tidak terbatas, artinya bagian-bagian yang menyusunnya
akhirnya terlepas dan bercampur air menjadi koloid dalam fase sol.Misalnya roti yang direndam air akan
mengembang dan akhirnya hancur dan larut dalam air tersebut.
2. Difusi
Difusi adalah pergerakan molekul-molekul zat dari daerah berkonsentrasi lebih tinggi (hipertonis) ke daerah berkonsentrasi lebih rendah (hipotonis). Misalnya, setetes tinta dimasukkan ke dalam gelas yang berisi air maka warna biru akan menyebar ke seluruh penjuru dan akhirnya warna biru merata ke seluruh air dalam gelas.
3. Osmosis
Osmosis adalah perpindahan molekul-molekul air dari larutan berkonsentrasi rendah ke daerah berkonsentrasi tinggi atau dari daerah yang konsentrasi molekul-molekulnya airnya tinggi ke daerah yang konsentrasi molekul-molekul airnya rendah melalui selaput yang hanya dilalui oleh molekul air dan zat tertentu saja (selaput semipermiabel). Permukaan air di dalam pipa corong naik disebabkan molekulmolekul air yang berpindah dari gelas kimia dan masuk ke dalam corong lebih tinggi dari pada di luar corong, sedangkan molekulmolekul gula tidak dapat keluar. Berdasarkan dapat tidaknya selaput dilalui oleh molekul zat, selaput dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sebagai berikut:
a. Selaput permiabel, yaitu selaput yang dapat dilalui oleh molekul air dan zat yang larut di dalamnya.
b. Selaput semipermiabel, yaitu selaput yang dapat dilalui molekulmolekul air dan zat tertentu saja sehingga disebut juga
selaput permiabel selektif.
c. Selaput impermiabel, yaitu selaput yang tidak dapat ditembus oleh air maupun zat yang terlarut.
Sel tumbuhan memiliki ketiga macam selaput tersebut. Dinding sel yang berlapiskan gabus merupakan selaput impermiabel, sedangkan yang hanya mengandung selulosa bersifat permiabel. Di sebelah dalam dinding sel terdapat membran sel, pada sel hidup bersifat semipermiabel atau permiabel selektif. Fungsi selaput tersebut mengatur pertukaran zat yang masuk dan keluar sel. Oleh karena itu, permiabilitasnya dapat berubah-ubah. Misalnya rambut
akar juga dapat berubah.
Seorang ahli bernama Pfeffer berhasil membuat selaput semipermiabel dengan mencampur K4Fe(CN)6 dengan CuSO4 di dalam sebuah pot tanah yang berpori. Endapan Cu2 Fe(CN)6 yang terbentuk pada dinding sebelah dalam pot merupakan selaput semipermiabel, sedangkan dinding pot tanah itu sendiri bersifat permiable. Alat itu dikenal sebagai Pfeffer dan jika dihubungkan dengan manometer terbuka merupakan alat yang dapat mengukur tekanan osmosis suatu
larutan dibandingkan dengan air. Alat itu dikenal sebagai Osmometer dari Pfeffer.
Sel Pfeffer diisi dengan larutan gula yang diukur tekanan osmosisnya kemudian dimasukkan dalam bejana yang berisi air. Konsentrasi larutan gula lebih besar dari pada air. Oleh sebab itu, larutan tersebut mempunyai kemampuan untuk menyerap air yang ada di sekitarnya. Besarnya tekanan yang ditimbulkan oleh daya isap larutan gula dapat dibaca pada manometer. Tekanan tersebut dinamakan tekanan osmosis. Suatu larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih besar daripada larutan lain disebut isotonis atau isosmostis. Sel-sel tumbuhan dapat digambarkan seperti keadaan sel Pfeffer, yaitu mempunyai daya isap dan tekanan osmosis yang dapat berubah-ubah. Pada waktu sel menyerap air, dinding sel akan menggembung dan mengalami kenaikan tekanan. Keadaan tegang yang timbul antara dinding sel dan isi sel karena sel menyerap air disebut turgor. Sel yang mempunyai tekanan turgor tertentu disebut turgesen. Tekanan isi sel pada dinding sel disebut tekanan turgor yang besarnya sama dengan tekanan dinding sel pada isi sel. Sel yang mempunyai turgesen mempunyai kekuatan tertentu. Jaringan yang terdiri atas sel-sel yang turgesen mempunyai kekuatan tertentu, disebut tegangan jaringan.
Tumbuhan yang kehilangan air, misalnya karena proses penguapan, akan kehilangan tegangan jaringan (layu). Jika sel berada pada larutan hipertonis terhadap cairan sel maka air akan keluar sel. Jika konsentrasi larutan di luar sel cukup tinggi maka sel akan kehilangan turgor, dinding sel tidak dapat mengerut lagi sehingga protoplasma akan lepas dari dinding sel. Peristiwa ini disebut plasmolisis.
4. Transport aktif
Proses difusi dan osmosis yang telah dibahas adalah proses fisika, yaitu molekul-molekul atau ion-ion bergerak dari daerah yang berkonsentrasi tinggi ke daerah yang berkonsentrasi rendah. Dalam proses biologi dapat terjadi sebaliknya, yaitu molekul-molekul atau ion-ion bergerak dari daerah yang berkonsentrasi rendah ke daerah yang berkonsentrasi tinggi. Pengangkutan zat seperti di atas memerlukan energi yang disebut transport aktif.
Proses transport aktif dapat berhenti jika berada pada suhu rendah (misalnya, 2-40C), ada racun atau kehabisan energi. Bagaimanakah proses transpor aktif berlangsung? Salah satu hipotesis menyatakan bahwa dalam selaput plasma terdapat carrier yang dapat mengantar molekul-molekul atau ion-ion di permukaan luar selaput plasma ke permukaan dalam selaput plasma. Setelah itu, carrier kembali ke permukaan luar dan mengulangi pekerjaannya.
Proses transpor aktif memerlukan energi yang didapat dari pemecahan ATP menjadi ADP atau ADP menjadi AMP. Selaput plasma tidak hanya mengontrol zat-zat yang masuk ke dalam sel, tetapi juga yang keluar sel. Misalnya, banyak sel yang menimbun kalium (K+), tetapi membuang natrium (Na+). Perlu diingat pula bahwa selaput plasma dapat melalukan suatu zat tertentu, tetapi tidak dapat bagi zat-zat lain. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa selaput
plasma bukan pelindung sel yang pasif, melainkan batas antara isi sel dengan lingkungannya yang dinamis.
Pengangkutan air dan garam-garam mineral oleh tumbuhan
Air dan garam-garam mineral diserap oleh tumbuhan kemudian diangkut ke seluruh bagian tubuh tumbuhan, terutama ke daun.Pada tumbuhan transportasi berlangsung dengan dua cara, yaitu :
1. Pengangkutan ekstravaskuler
Pengangkutan ekstravaskuler adalah pengangkutan air dan garam mineral di luar berkas pembuluh, berlangsung dari sel ke sel secara horizontal. Pengangkutan tersebut mulai dari rambut akar pada epidermis, parenkim korteks, endodermis, perisikel lalu ke pembuluh kayu. Proses pengangkutan dari epidermis ke sel-sel korteks berlangsung secara difusi dan osmosis. Begitu pula setelah sampai di daun. Di dalam daun, air keluar dari pembuluh kayu masuk ke dalam sel-sel mesofil.
Dari hasil penelitian, nilai osmosis sel-sel korteks makin ke dalam makin tinggi. Dengan demikian, air dengan mudah mengalir dari luar ke dalam secara osmosis. Setelah sampai di endodermis, terjadi pengaturan pemasukan air karena dinding radial endodermis mengalami penebalan dari gabus sehingga terbentuk lapisan gabus yang disebut pita Caspary. Oleh sebab itu, pemasukan air hanya melalui dinding transversal saja. Nilai osmosis sel endodermis ternyata lebih rendah daipada nilai osmosis sel korteks di sebelah luarnya. Meskipun demikian, endodermis dapat mendorong air masuk ke pusat silinder. Menurut Ursprung Nilai Osmosis Sel-sel Akar Kacang Babi (Vicia faba) dapat dilihat pada tabel 8.1 dibawah ini.
2. Pengangkutan vaskuler
Pengangkutan vaskuler adalah pengangkutan air dan garamgaram mineral melalui pembuluh pengangkut. Pengangkutan tersebut melalui pembuluh xilem dari akar ke batang, terus sampai ke daun. Pada beberapa tumbuhan, jarak pengangkutan tersebut cukup jauh. Misalnya, pada pohon Eucalyptus regnaus di Victoria dan Tasmania, serta Sequoia gigantea di California, tingginya dapat mencapai 100 meter.
Meski demikian, ujung-ujung pohon tetap mendapat air yang cukup dari akar. Untuk itu, diperlukan tenaga untuk pengangkutan. Transportasi vaskuler hanya ada pada Tracheophyta, dengan alur sebagai berikut:
Transportasi zat anorganik vaskuler
Transportasi zat anorganik vaskuler diangkut melalui trakea dan trakeid yang terdapat pada xilem. Zat anorganik ini dapat mengalir di sepanjang pembuluh karena adanya: tekanan akar, daya isap daun, kohesi air dalam pembuluh kapiler dan terjadi secara aktif. Zat anorganik yang dapat ditransportasikan mulai dari akar sampai mesofil daun dengan jalur sebagai berikut:
Pada mesofil daun sebagian air dikeluarkan supaya sel di atas selalu hipertonis terhadap sel yang ada di bawahnya, hingga transportasi dapat tetap berlangsung. Dari dalam daun, air dapat dikeluarkan dalam bentuk : Uap air, prosesnya disebut transpirasi, apabila uap air itu keluar melalui stomata. Sedangkan evaporasi terjadi apabila uap air itu
keluar melalui epidermis daun.
Tetesan air, prosesnya disebut gutasi, dimana air akan keluar melalui gutatoda = emisarium dengan energi tekanan akar. Gutasi terjadi pada saat udara lembab. Transportasi zat organik Karbohidrat hasil fotosintesis pada waktu siang hari disimpan sementara dalam bentuk amilum, malam hari diubah kembali menjadi glukosa lalu ditransportasikan ke seluruh tubuh. Beberapa tenaga pengangkutan air dipengaruhi oleh faktor berikut ini yaitu: tekanan akar, daya isap daun, daya kapilaritas, dan pengaruh sel-sel yang hidup.
a. Tekanan akar
Adanya tekanan akar dapat diamati dengan memotong batang tanaman pisang kemudian bagian tengahnya dilubangi. Setelah satu hari maka akan terlihat air keluar dari permukaan potongan. Keluarnya air akibat adanya tekanan yang mendorong air ke atas disebut tekanan akar. Adanya tekanan akar dapat pula diamati pada tandan bunga enau atau kelapa yang dilukai sehingga keluar air gula yang dapat dibuat gula kelapa atau aren. Besarnya tekanan akar dapat diukur, rata-rata sekitar 0.7-2 atm (tabel 8.2).
b. Daya isap daun
Daya isap daun terjadi sebagai akibat penguapan air dipermukaan daun. Besarnya penguapan air bergantung pada luas permukaan daun. Makin luas permukaan daun makin besar daya isap daun. Pohon yang besar dengan jumlah daun yang banyak menyebabkan daya isap daun lebih besar dibandingkan pohon yang kecil dan daunnya sedikit. Daya isap daun mampu menaikkan air setinggi 100 meter, jauh lebih besar dibandingkan tekanan akar yang hanya mampu menaikkan air setinggi 18 meter (tabel 8.3).
c. Daya kapilaritas
Pembuluh-pembuluh kayu merupakan pipa-pipa yang sangat kecil sehingga merupakan pipa kapiler. Pipa kapiler yang diameternya 10 mikron, dapat menaikkan air sampai setinggi 3 meter. Hal itu menyebabkan air naik dalam pembuluh kayu dari akar sampai ke daun. Bagi tumbuhan yang tinggi, daya kapilaritas tidak cukup untuk menaikkan air sampai ke daun.
d. Pengaruh sel-sel yang hidup
Pembuluh-pembuluh kayu tersusun dari sel-sel yang mati, sekatdi antara sel-selnya telah lenyap sehingga merupakan saluran untuk jalannya air dari akar ke ujung batang. Perjalanan di dalam pembuluh akan menentang gaya berat maupun gesekan dinding sel, tetapi pengangkutan air dapat terlaksana karena adanya sel-sel hidup, misalnya sel-sel parenkim dan sel jejari empulur.
a. Kecepatan pengangkutan air
Dari hasil percoban, kecepatan pengangkutan pada berbagai macam tumbuhan tidak sama. Kecepatan
pengangkutan dipengaruhi oleh beberapa faktor, sebagai berikut:
1. Faktor luar, banyaknya air dalam tanah (Tabel 8.4), suhu, angin, dan kelembaban udara.
2. Faktor dalam, banyaknya pembuluh kayu dan keaktifan sel-sel dalam akar, batang, dan daun.
b. Pengangkutan hasil fotosintesis
Zat organik sebagai hasil fotosintesis yang di bentuk di dalam daun dan diangkut ke seluruh bagian tubuh yang memerlukan. Supaya zat-zat tersebut dapat diangkut, zat tersebut akan diuraikan terlebih dahulu oleh enzim menjadi zat yang dapat larut dan dapat keluar dari sel sampai ke ujung pembuluh tapis (floem) (Gambar 8.19). Kemudian, zat-zat tersebut diangkut melalui pembuluh tapis ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. Proses pengangkutan bahan organik pada pembuluh tapis disebut translokasi. Arah pengangkutannya dari atas ke bawah. Kecepatannya beberapa ratus kali kecepatan difusi. Misalnya, pada tumbuhan berkisar antara 0.5-1 meter per jam. Bagaimana mekanisme pengangkutan zat organik tersebut?
Ada beberapa pendapat mengenai pergerakan bahan organik di dalam floem, yaitu sebagai berikut:
1. Beberapa ahli fisiologi berpendapat bahwa suatu aliran materi (mass flow) di dalam floem terjadi sebagai akibat
adanya tekanan turgor yang lebih tinggi pada ujung pembuluh tapis yang mengandung timbunan bahan cadangan gula
yang dihasilkan oleh daun yang secara aktif disekresikan atau di pompa ke dalam pembuluh tapis oleh sel-sel
parenkim sekelilingnya.
Gambar 8.19. Rute pengangkutan hasil fotosintesis (fotosintat). (Campbell, 2006).
2. Para ahli fisiologi lain meyatakan bahwa aliran sitoplasma memegang peranan penting dalam pengangkutan bahan dari satu sel ke sel yang lain dengan bantuan difusi melalui plasmodesmata, yaitu benang-benang sitoplasma yang
menghubungkan sel yang berdampingan.
3. Pendapat lain adalah proses pengangkutan disebabkan ada difusi aktif, yaitu aktivitas metabolisme dari sel hidup
untuk mempercepat proses difusi.
Pendapat di atas ada benarnya dan ada pula kelemahannya karena belum ada bukti yang memuaskan. Namun demikian, hampir semua penemuan pada translokasi dianggap sebagai keterangan yan dapat diterima, meskipun masih perlu penelitian dan keterangan yang lebih lanjut.
Peristiwa translokasi dapat kita amati pada peristiwa mencangkok, yaitu dengan menyayat batang pada bagian floemnya, xilem dibiarkan utuh. Setelah beberapa lama akan terjadi penggembungan pada bagian yang di sayat karena ada timbunan bahan organik. Bagian bekas luka yang menggembung disebut kalus. Pada batang atau akar tumbuhan dikotil, jika mengalami luka maka akan ada usaha untuk memperbaiki bagian tesebut dengan pembentukan kalus dan dengan bantuan hormon luka atau kambium luka (asam traumalin). Translokasi dapat pula diamati pada pengeluaran getah pada proses penyadapan.
Pengeluaran oleh zat tumbuhan
Tumbuhan tidak hanya mengambil atau menyerap zat dari lingkungannya, tetapi juga mengeluarkan zat kembali ke
lingkungannya yang disebut pengeluaran zat (eliminasi). Zat yang dikeluarkan pada eliminasi dapat dibedakan ke dalam tiga kelompok, yaitu:
1. Zat yang dikeluarkan sama dengan ketika diserap, misalnya air yang dikeluarkan pada peristiwa penguapan dan
penetesan air.
2. Zat yang dikeluarkan sebagai hasil fotosintesis, misalnya madu yang dikeluarkan oleh kelenjar madu.
3. Zat yang dikeluarkan sebagai hasil proses pembakaran. Misalnya CO2 dan H2O dari proses pernapasan.
1. Transpirasi
Transpirasi adalah pengeluaran air tumbuhan yang berbentuk uap air ke udara bebas. Besarnya penguapan
dipengaruhi oleh faktorfaktor yakni suhu udara, luas daun, jumlah daun, jumlah stomata, tekanan udara, dan
kelembaban. Transpirasi daun dibedakan sebagai berikut:
a. Transpirasi kutikula, yaitu penguapan melalui permukaan daun dengan menembus epidermis dan kutikula.
b. Transpirasi substomata, yaitu penguapan melalui stoma dalam keadaan tertutup.
c. Transpirasi stomata, yaitu penguapan melalui stoma.
2. Penetesan (Gutasi)
Gutasi adalah peristiwa pengeluaran air dalam bentuk tetes-tetes air melalui celah-celah yang terdapat pada tepi daun,
disebut hidatoda atau gutatoda atau emisarium. Hal itu terjadi jika udara jenuh uap air tetapi penyerapan oleh akar
sangat intensif.
3. Perdarahan
Perdarahan adalah pengeluaran zat oleh tumbuhan ke lingkungannya melalui luka atau hal-hal lainnya yang tidak
wajar. Misalnya, penyadapan pohon karet, dan pohon aren.
sumber: http://www.crayonpedia.org/ BAB VIII. VLANTAE
Tumbuhan tingkat tinggi memerlukan air, karbondioksida, garamgaram mineral dan oksigen yang diambil dari lingkungan untuk fotosintesis. Pada tumbuhan tingkat tinggi, gas diangkut melalui proses difusi, tetapi air, garam-garam mineral, dan senyawa hasil fotosintesis diangkut melalui jaringan pembuluh atau jaringan vaskuler (Gambar 8.17 dan 8.18).
Pembuluh-pembuluh pengangkut berkelompok membentuk berkas ikatan pembuluh atau berkas pembuluh yang meluas ke seluruh organ tubuh, misalnya akar, batang, daun, dan bunga sehingga transportasi tumbuhan dapat berlangsung dengan cepat dan efisien.
Penyerapan zat-zat hara
Protista, fungi dan tumbuhan yang hidup di dalam air, seluruh permukaan tubuhnya bersentuhan dengan air sehingga air dapat langsung menyerap zar-zat yang diperlukan, baik berupa ion maupun gas. Tumbuhan yang hidup di darat mengambil zat-zat yang diperlukan dari lingkungannya, seperti air, garam mineral, karbon dioksida, dan oksigen melalui alat-alat khusus. Untuk pengambilan air dan garam mineral yang terlarut, dilakukan oleh rambut-rambut akar dan akar yang masih muda dengan dinding yang belum bergabus.
1. Imbibisi
Imbibisi berasal dari bahasa latin, imbibire, yang berarti minum. Dalam hubungannya dengan pengambilan zat oleh tumbuhan imbibisi berarti kemampuan dinding sel dan plasma sel untuk menyerap air dari luar sel. Air yang terserap disebut air imbibisi. Pada peristiwa tersebut, molekul-molekul air terikat di antara molekul-molekul dinding sel atau plasma sel. Akibatnya plasma sel mengembang. Benda yangdapat mengadakan imbibisi dibedakan menjadi dua golongan berikut.
a. Benda yang pada waktu imibibisi mengembang dengan terbatas, artinya setelah mencapai volume tertentu tidak dapat
memembang lagi. Misalnya, kacang tanah yang direndam air akan mengembang sampai volume tertentu.
b. Benda yang pada waktu imbibisi mengembang dengan tidak terbatas, artinya bagian-bagian yang menyusunnya
akhirnya terlepas dan bercampur air menjadi koloid dalam fase sol.Misalnya roti yang direndam air akan
mengembang dan akhirnya hancur dan larut dalam air tersebut.
2. Difusi
Difusi adalah pergerakan molekul-molekul zat dari daerah berkonsentrasi lebih tinggi (hipertonis) ke daerah berkonsentrasi lebih rendah (hipotonis). Misalnya, setetes tinta dimasukkan ke dalam gelas yang berisi air maka warna biru akan menyebar ke seluruh penjuru dan akhirnya warna biru merata ke seluruh air dalam gelas.
3. Osmosis
Osmosis adalah perpindahan molekul-molekul air dari larutan berkonsentrasi rendah ke daerah berkonsentrasi tinggi atau dari daerah yang konsentrasi molekul-molekulnya airnya tinggi ke daerah yang konsentrasi molekul-molekul airnya rendah melalui selaput yang hanya dilalui oleh molekul air dan zat tertentu saja (selaput semipermiabel). Permukaan air di dalam pipa corong naik disebabkan molekulmolekul air yang berpindah dari gelas kimia dan masuk ke dalam corong lebih tinggi dari pada di luar corong, sedangkan molekulmolekul gula tidak dapat keluar. Berdasarkan dapat tidaknya selaput dilalui oleh molekul zat, selaput dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sebagai berikut:
a. Selaput permiabel, yaitu selaput yang dapat dilalui oleh molekul air dan zat yang larut di dalamnya.
b. Selaput semipermiabel, yaitu selaput yang dapat dilalui molekulmolekul air dan zat tertentu saja sehingga disebut juga
selaput permiabel selektif.
c. Selaput impermiabel, yaitu selaput yang tidak dapat ditembus oleh air maupun zat yang terlarut.
Sel tumbuhan memiliki ketiga macam selaput tersebut. Dinding sel yang berlapiskan gabus merupakan selaput impermiabel, sedangkan yang hanya mengandung selulosa bersifat permiabel. Di sebelah dalam dinding sel terdapat membran sel, pada sel hidup bersifat semipermiabel atau permiabel selektif. Fungsi selaput tersebut mengatur pertukaran zat yang masuk dan keluar sel. Oleh karena itu, permiabilitasnya dapat berubah-ubah. Misalnya rambut
akar juga dapat berubah.
Seorang ahli bernama Pfeffer berhasil membuat selaput semipermiabel dengan mencampur K4Fe(CN)6 dengan CuSO4 di dalam sebuah pot tanah yang berpori. Endapan Cu2 Fe(CN)6 yang terbentuk pada dinding sebelah dalam pot merupakan selaput semipermiabel, sedangkan dinding pot tanah itu sendiri bersifat permiable. Alat itu dikenal sebagai Pfeffer dan jika dihubungkan dengan manometer terbuka merupakan alat yang dapat mengukur tekanan osmosis suatu
larutan dibandingkan dengan air. Alat itu dikenal sebagai Osmometer dari Pfeffer.
Sel Pfeffer diisi dengan larutan gula yang diukur tekanan osmosisnya kemudian dimasukkan dalam bejana yang berisi air. Konsentrasi larutan gula lebih besar dari pada air. Oleh sebab itu, larutan tersebut mempunyai kemampuan untuk menyerap air yang ada di sekitarnya. Besarnya tekanan yang ditimbulkan oleh daya isap larutan gula dapat dibaca pada manometer. Tekanan tersebut dinamakan tekanan osmosis. Suatu larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih besar daripada larutan lain disebut isotonis atau isosmostis. Sel-sel tumbuhan dapat digambarkan seperti keadaan sel Pfeffer, yaitu mempunyai daya isap dan tekanan osmosis yang dapat berubah-ubah. Pada waktu sel menyerap air, dinding sel akan menggembung dan mengalami kenaikan tekanan. Keadaan tegang yang timbul antara dinding sel dan isi sel karena sel menyerap air disebut turgor. Sel yang mempunyai tekanan turgor tertentu disebut turgesen. Tekanan isi sel pada dinding sel disebut tekanan turgor yang besarnya sama dengan tekanan dinding sel pada isi sel. Sel yang mempunyai turgesen mempunyai kekuatan tertentu. Jaringan yang terdiri atas sel-sel yang turgesen mempunyai kekuatan tertentu, disebut tegangan jaringan.
Tumbuhan yang kehilangan air, misalnya karena proses penguapan, akan kehilangan tegangan jaringan (layu). Jika sel berada pada larutan hipertonis terhadap cairan sel maka air akan keluar sel. Jika konsentrasi larutan di luar sel cukup tinggi maka sel akan kehilangan turgor, dinding sel tidak dapat mengerut lagi sehingga protoplasma akan lepas dari dinding sel. Peristiwa ini disebut plasmolisis.
4. Transport aktif
Proses difusi dan osmosis yang telah dibahas adalah proses fisika, yaitu molekul-molekul atau ion-ion bergerak dari daerah yang berkonsentrasi tinggi ke daerah yang berkonsentrasi rendah. Dalam proses biologi dapat terjadi sebaliknya, yaitu molekul-molekul atau ion-ion bergerak dari daerah yang berkonsentrasi rendah ke daerah yang berkonsentrasi tinggi. Pengangkutan zat seperti di atas memerlukan energi yang disebut transport aktif.
Proses transport aktif dapat berhenti jika berada pada suhu rendah (misalnya, 2-40C), ada racun atau kehabisan energi. Bagaimanakah proses transpor aktif berlangsung? Salah satu hipotesis menyatakan bahwa dalam selaput plasma terdapat carrier yang dapat mengantar molekul-molekul atau ion-ion di permukaan luar selaput plasma ke permukaan dalam selaput plasma. Setelah itu, carrier kembali ke permukaan luar dan mengulangi pekerjaannya.
Proses transpor aktif memerlukan energi yang didapat dari pemecahan ATP menjadi ADP atau ADP menjadi AMP. Selaput plasma tidak hanya mengontrol zat-zat yang masuk ke dalam sel, tetapi juga yang keluar sel. Misalnya, banyak sel yang menimbun kalium (K+), tetapi membuang natrium (Na+). Perlu diingat pula bahwa selaput plasma dapat melalukan suatu zat tertentu, tetapi tidak dapat bagi zat-zat lain. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa selaput
plasma bukan pelindung sel yang pasif, melainkan batas antara isi sel dengan lingkungannya yang dinamis.
Pengangkutan air dan garam-garam mineral oleh tumbuhan
Air dan garam-garam mineral diserap oleh tumbuhan kemudian diangkut ke seluruh bagian tubuh tumbuhan, terutama ke daun.Pada tumbuhan transportasi berlangsung dengan dua cara, yaitu :
1. Pengangkutan ekstravaskuler
Pengangkutan ekstravaskuler adalah pengangkutan air dan garam mineral di luar berkas pembuluh, berlangsung dari sel ke sel secara horizontal. Pengangkutan tersebut mulai dari rambut akar pada epidermis, parenkim korteks, endodermis, perisikel lalu ke pembuluh kayu. Proses pengangkutan dari epidermis ke sel-sel korteks berlangsung secara difusi dan osmosis. Begitu pula setelah sampai di daun. Di dalam daun, air keluar dari pembuluh kayu masuk ke dalam sel-sel mesofil.
Dari hasil penelitian, nilai osmosis sel-sel korteks makin ke dalam makin tinggi. Dengan demikian, air dengan mudah mengalir dari luar ke dalam secara osmosis. Setelah sampai di endodermis, terjadi pengaturan pemasukan air karena dinding radial endodermis mengalami penebalan dari gabus sehingga terbentuk lapisan gabus yang disebut pita Caspary. Oleh sebab itu, pemasukan air hanya melalui dinding transversal saja. Nilai osmosis sel endodermis ternyata lebih rendah daipada nilai osmosis sel korteks di sebelah luarnya. Meskipun demikian, endodermis dapat mendorong air masuk ke pusat silinder. Menurut Ursprung Nilai Osmosis Sel-sel Akar Kacang Babi (Vicia faba) dapat dilihat pada tabel 8.1 dibawah ini.
Pengangkutan vaskuler adalah pengangkutan air dan garamgaram mineral melalui pembuluh pengangkut. Pengangkutan tersebut melalui pembuluh xilem dari akar ke batang, terus sampai ke daun. Pada beberapa tumbuhan, jarak pengangkutan tersebut cukup jauh. Misalnya, pada pohon Eucalyptus regnaus di Victoria dan Tasmania, serta Sequoia gigantea di California, tingginya dapat mencapai 100 meter.
Meski demikian, ujung-ujung pohon tetap mendapat air yang cukup dari akar. Untuk itu, diperlukan tenaga untuk pengangkutan. Transportasi vaskuler hanya ada pada Tracheophyta, dengan alur sebagai berikut:
Transportasi zat anorganik vaskuler
Transportasi zat anorganik vaskuler diangkut melalui trakea dan trakeid yang terdapat pada xilem. Zat anorganik ini dapat mengalir di sepanjang pembuluh karena adanya: tekanan akar, daya isap daun, kohesi air dalam pembuluh kapiler dan terjadi secara aktif. Zat anorganik yang dapat ditransportasikan mulai dari akar sampai mesofil daun dengan jalur sebagai berikut:
keluar melalui epidermis daun.
Tetesan air, prosesnya disebut gutasi, dimana air akan keluar melalui gutatoda = emisarium dengan energi tekanan akar. Gutasi terjadi pada saat udara lembab. Transportasi zat organik Karbohidrat hasil fotosintesis pada waktu siang hari disimpan sementara dalam bentuk amilum, malam hari diubah kembali menjadi glukosa lalu ditransportasikan ke seluruh tubuh. Beberapa tenaga pengangkutan air dipengaruhi oleh faktor berikut ini yaitu: tekanan akar, daya isap daun, daya kapilaritas, dan pengaruh sel-sel yang hidup.
a. Tekanan akar
Adanya tekanan akar dapat diamati dengan memotong batang tanaman pisang kemudian bagian tengahnya dilubangi. Setelah satu hari maka akan terlihat air keluar dari permukaan potongan. Keluarnya air akibat adanya tekanan yang mendorong air ke atas disebut tekanan akar. Adanya tekanan akar dapat pula diamati pada tandan bunga enau atau kelapa yang dilukai sehingga keluar air gula yang dapat dibuat gula kelapa atau aren. Besarnya tekanan akar dapat diukur, rata-rata sekitar 0.7-2 atm (tabel 8.2).
Daya isap daun terjadi sebagai akibat penguapan air dipermukaan daun. Besarnya penguapan air bergantung pada luas permukaan daun. Makin luas permukaan daun makin besar daya isap daun. Pohon yang besar dengan jumlah daun yang banyak menyebabkan daya isap daun lebih besar dibandingkan pohon yang kecil dan daunnya sedikit. Daya isap daun mampu menaikkan air setinggi 100 meter, jauh lebih besar dibandingkan tekanan akar yang hanya mampu menaikkan air setinggi 18 meter (tabel 8.3).
Pembuluh-pembuluh kayu merupakan pipa-pipa yang sangat kecil sehingga merupakan pipa kapiler. Pipa kapiler yang diameternya 10 mikron, dapat menaikkan air sampai setinggi 3 meter. Hal itu menyebabkan air naik dalam pembuluh kayu dari akar sampai ke daun. Bagi tumbuhan yang tinggi, daya kapilaritas tidak cukup untuk menaikkan air sampai ke daun.
d. Pengaruh sel-sel yang hidup
Pembuluh-pembuluh kayu tersusun dari sel-sel yang mati, sekatdi antara sel-selnya telah lenyap sehingga merupakan saluran untuk jalannya air dari akar ke ujung batang. Perjalanan di dalam pembuluh akan menentang gaya berat maupun gesekan dinding sel, tetapi pengangkutan air dapat terlaksana karena adanya sel-sel hidup, misalnya sel-sel parenkim dan sel jejari empulur.
a. Kecepatan pengangkutan air
Dari hasil percoban, kecepatan pengangkutan pada berbagai macam tumbuhan tidak sama. Kecepatan
pengangkutan dipengaruhi oleh beberapa faktor, sebagai berikut:
1. Faktor luar, banyaknya air dalam tanah (Tabel 8.4), suhu, angin, dan kelembaban udara.
2. Faktor dalam, banyaknya pembuluh kayu dan keaktifan sel-sel dalam akar, batang, dan daun.
b. Pengangkutan hasil fotosintesis
Zat organik sebagai hasil fotosintesis yang di bentuk di dalam daun dan diangkut ke seluruh bagian tubuh yang memerlukan. Supaya zat-zat tersebut dapat diangkut, zat tersebut akan diuraikan terlebih dahulu oleh enzim menjadi zat yang dapat larut dan dapat keluar dari sel sampai ke ujung pembuluh tapis (floem) (Gambar 8.19). Kemudian, zat-zat tersebut diangkut melalui pembuluh tapis ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. Proses pengangkutan bahan organik pada pembuluh tapis disebut translokasi. Arah pengangkutannya dari atas ke bawah. Kecepatannya beberapa ratus kali kecepatan difusi. Misalnya, pada tumbuhan berkisar antara 0.5-1 meter per jam. Bagaimana mekanisme pengangkutan zat organik tersebut?
Ada beberapa pendapat mengenai pergerakan bahan organik di dalam floem, yaitu sebagai berikut:
1. Beberapa ahli fisiologi berpendapat bahwa suatu aliran materi (mass flow) di dalam floem terjadi sebagai akibat
adanya tekanan turgor yang lebih tinggi pada ujung pembuluh tapis yang mengandung timbunan bahan cadangan gula
yang dihasilkan oleh daun yang secara aktif disekresikan atau di pompa ke dalam pembuluh tapis oleh sel-sel
parenkim sekelilingnya.
Gambar 8.19. Rute pengangkutan hasil fotosintesis (fotosintat). (Campbell, 2006).
2. Para ahli fisiologi lain meyatakan bahwa aliran sitoplasma memegang peranan penting dalam pengangkutan bahan dari satu sel ke sel yang lain dengan bantuan difusi melalui plasmodesmata, yaitu benang-benang sitoplasma yang
menghubungkan sel yang berdampingan.
3. Pendapat lain adalah proses pengangkutan disebabkan ada difusi aktif, yaitu aktivitas metabolisme dari sel hidup
untuk mempercepat proses difusi.
Pendapat di atas ada benarnya dan ada pula kelemahannya karena belum ada bukti yang memuaskan. Namun demikian, hampir semua penemuan pada translokasi dianggap sebagai keterangan yan dapat diterima, meskipun masih perlu penelitian dan keterangan yang lebih lanjut.
Peristiwa translokasi dapat kita amati pada peristiwa mencangkok, yaitu dengan menyayat batang pada bagian floemnya, xilem dibiarkan utuh. Setelah beberapa lama akan terjadi penggembungan pada bagian yang di sayat karena ada timbunan bahan organik. Bagian bekas luka yang menggembung disebut kalus. Pada batang atau akar tumbuhan dikotil, jika mengalami luka maka akan ada usaha untuk memperbaiki bagian tesebut dengan pembentukan kalus dan dengan bantuan hormon luka atau kambium luka (asam traumalin). Translokasi dapat pula diamati pada pengeluaran getah pada proses penyadapan.
Pengeluaran oleh zat tumbuhan
Tumbuhan tidak hanya mengambil atau menyerap zat dari lingkungannya, tetapi juga mengeluarkan zat kembali ke
lingkungannya yang disebut pengeluaran zat (eliminasi). Zat yang dikeluarkan pada eliminasi dapat dibedakan ke dalam tiga kelompok, yaitu:
1. Zat yang dikeluarkan sama dengan ketika diserap, misalnya air yang dikeluarkan pada peristiwa penguapan dan
penetesan air.
2. Zat yang dikeluarkan sebagai hasil fotosintesis, misalnya madu yang dikeluarkan oleh kelenjar madu.
3. Zat yang dikeluarkan sebagai hasil proses pembakaran. Misalnya CO2 dan H2O dari proses pernapasan.
1. Transpirasi
Transpirasi adalah pengeluaran air tumbuhan yang berbentuk uap air ke udara bebas. Besarnya penguapan
dipengaruhi oleh faktorfaktor yakni suhu udara, luas daun, jumlah daun, jumlah stomata, tekanan udara, dan
kelembaban. Transpirasi daun dibedakan sebagai berikut:
a. Transpirasi kutikula, yaitu penguapan melalui permukaan daun dengan menembus epidermis dan kutikula.
b. Transpirasi substomata, yaitu penguapan melalui stoma dalam keadaan tertutup.
c. Transpirasi stomata, yaitu penguapan melalui stoma.
2. Penetesan (Gutasi)
Gutasi adalah peristiwa pengeluaran air dalam bentuk tetes-tetes air melalui celah-celah yang terdapat pada tepi daun,
disebut hidatoda atau gutatoda atau emisarium. Hal itu terjadi jika udara jenuh uap air tetapi penyerapan oleh akar
sangat intensif.
3. Perdarahan
Perdarahan adalah pengeluaran zat oleh tumbuhan ke lingkungannya melalui luka atau hal-hal lainnya yang tidak
wajar. Misalnya, penyadapan pohon karet, dan pohon aren.
sumber: http://www.crayonpedia.org/ BAB VIII. VLANTAE
Tidak ada komentar:
Posting Komentar