A. HUBUNGAN TUMBUHAN DENGAN AIR
Air merupakan bahan yang sangat penting bagi kehidupan, demikian pentingnya sehingga tidak mungkin ada kehidupan tanpa air. Banyak fungsi - fungsi dalam biologi sepenuhnya bergantung pada air. Dan sifat kehidupan sering secara langsung merupakan hasil dari sifat air. Di dalam kehidupan air merupakan molekul terbesar dan memiliki sifat - sifat fisika dan kimia yang unik. Fungsi air yang paling penting di dalam kehidupan dijumpai pada reaksi - reaksi biokimia dalam protoplasma yang dikontrol oleh ensim. Komponen – komponen reaktif dalam rangkaian reaksi metabolisme. semuanya ada dalam keadaan terlarut dalam air. Molekul air juga dapat berinteraksi secara langsung sebagai s ebagai komponen reaktif dalam proses metabolisme di dalam sel, seperti fotosintesis, perombakan asam lemak pada biji. Secara lebih rinci fungsi air bagi tumbuhan dapat diuraikan seperti berikut ini.
1. FUNGSI AIR BAGI TUMBUHAN
Di samping perannya dalam reaksi - reaksi biokimia, fungsi air lainnya bagi tumbuhan adalah sebagai berikut : (1) Penyusun utama protoplasma Molekul - molekul makro dalam protoplasma seperti protein, karbohidrat, pektin dan lain - lain membentuk struktur yang unik berasosiasi dengan molekul air dalam bentuk koloid. (2) Menjadi pelarut bagi zat hara yang diperlukan tumbuhan. (3) Menjadi alat transpor untuk memindahkan zat hara. Bahan yang diangkut dapat berupa bahan mineral dari dalam tanah, bahan – bahan organik hasil fotosintesis, dan olahan sel lainya. (4) Menjadi medium berlangsungnya reaksi-reaksi biokimia. (5) Menjadi bahan dasar untuk reaksi - reaksi r eaksi biokimia. Seperti pada fotosintesis, tanpa adanya air yang berperan sebagai donor elektron, fotosintesis tidak dapat berlangsung. (6) Sebagai sistem hidrolik Air dapat memberikan tekanan hidrolik pada sel seliingga s eliingga menimbulkan turgor pada dinding sel tumbuhan. memberikan kekuatan mekanik pada jaringan jaringan yang tidak memiliki sokongan sokongan struktur (zat kayu) pada pada dinding selnya, misalnya pada parenkim. Sistem hidrolik juga dapat di jumpai pada membuka dan menutupnya stomata.
(7) Stabilisasi dan pemindahan panas Tingginya panas jenis yang dimiliki air, telah memungkinkan air berperan sebagai penyangga (buffer ) dalam pengaturan panas tubuh tumbuhan. Penyerapan sejumlah besar panas (radiasi) oleh tumbuhan, hanya akan mengubah suhu tubuh sedikit saja. Sebab sebagian besar panas (radiasi) tersebut dikembalikan lagi ke lingkungannya dengan cara penguapan air dari permukaan tubuhnya. (8) Sebagai alat gerak misalnya pada pulvinus tangkai daun pada gerak nas ti.
B. DIFUSI, OSMOSIS DAN IMBIBISI
Teori kinetik menyataian bahwa partikel - partikel elementer (atom, ion, molekul) berada dalam gerakan yang konstan pada suhu di atas 0° absolut. Makin tinggi suhu, gerakan partikel akan makin cepat. Makin kecil partikel gerakannya semakin cepat. Gerakan molekul H, pada suhu kamar ± 2 km/dt atau 6.433 km/jam. Sedang pada gas CO2 yang lebih berat kecepatan rata - rata 1.372 km/jam. Pada zat cair gerakannya lebih pendek. Bahkan pada benda pada partikel lebih terikat di tempat, tetapi mereka melakukan fibrasi di antara mereka.
1. Difusi
Difusi adalah proses yang menyebabkan senyawa kimia tertentu dalam bentuk partikel-partikel ditranspor secara spontan dari satu daerah ke daerah lain sehingga terjadi keseimbangan. Terjadinya keseimbangan tersebut akibat dari jumlah partikel yang masuk dan keluar daerah tersebut dalam jumlah yang sama. Keseimbangan yang terjadi ini disebut keseimbangan dinamis. Proses ini terjadi sebagai akibat adanya mobilitas dan energi kinetik dari molekul atau ion yang mengadakan difusi tersebut. Arah gerak molekul dalam larutan atau gas tidak menentu kemana adanya hantaman molekul air atau dari gas lain. Arah gerak molekul tersebut mengikuti gerak Brown. Arah geraknya dinamakan Random Walk . Difusi dapat terjadi karena perbedaan dalam konsentrasi dan atau sifat suatu z at. Konsentrasi adalah sejumlah zat atau partikel dalam per unit volume.
2. Osmosis
Osmosis (os = lubang, movea = pindah) adalah suatu proses difusi melalui membran yang bersifat semi permiabel pada salah satu dari kedua komponen larutan yang mengalami osmosis tersebut. Membran semipermeabel adalah suatu membran yang dapat ditembus oleh air dan molkeul zat tertentu yang terla rut di dalamnya. Pada tumbuhan yang termasuk membran semipermeabel yaitu membran sel yang terdiri atas lipid dan protein yang disebut membran lipoprotein. Membran ini berfungsi sebagai semipermeabel dan juga selektif permeable, artinya zat terlarut yang diperlukan oleh tumbuhan akan dapat menembusnya, walaupun zat tersebut memiliki ukuran yang besar dan juga selaput tersebut dapat menyeleksi zat-zat yang akan memasuki sel tumbuhan, jadi hanya zat-zat yang diperlukan yang dibiarkan masuk ke dalam sel tumbuhan. Proses osmosis dapat terjadi karena dipengaruhi oleh factor turgor dan potensial osmotik. Turgor adalah keadaan tegang antara dinding sel dengan isi sel. Sedangkan potensial osmotik adalah kemampuan sel menyerap air dari lingkungannya. Tumbuhan yang memiliki tekanan turgor yang tinggi bisa dilihat dari keadaan tumbuhan tersebut, jika segar maka tumbuhan tersebut memiliki tekanan turgor yang tinggi. Tapi jika tumbuhan tersebut layu berarti tekanan turgornya rendah.
3. Imbibisi
Imbisisi berasal dari kata imbebere yang berarti minum. Jadi pengertian imbisisi adalah kemampuan dinding sel dan isi sel untuk menyerap air dari lingkungan sekelilingnya. Imbisisi hanya dapat terjadi pada sel-sel dengan permukaan yang dapat mengikat air. Terjadinya penyerapan air disebabkan oleh adanya perbedaan potensial air. Jadi simpulannya peristiwa imbisisi adalah paduan dari proses osmosis dan difusi.
4. Transpor Aktif
Biasanya suatu molekul berpindah dari larutan yang memiliki konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Bagaimana jika sebaliknya ? Suatu molekul dapat berpindah dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi dengan mengaktifkan energi, peristiwa ini dinamakan transport aktif. Energi yang digunakan adalah ATP (Adenosin Triphosphat). Pengangkutan dengan cara transport aktif melibatkan ion Na + dan K +, juga protein kotranspor. Protein kotranspor inilah yang membawa ion Na + dan K + masuk ke dalam sel melewati membran.
C. Mekanisme Penyerapan Air
Air yang diperlukan oleh tumbuhan sebagian besar diserap melalui akar. di samping ada pula tumbuhan yang mampu menyerap air lewat daun atau batang. Penyerapan air oleh daun dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut ini : (1) Struktur dan permeabilitas epidermis dan kutikula. (2) Ada tidaknya trikoma di permukaan daun. (3) Mudah tidaknya permukaan daun itu dibasahi. (4) Defisiensi air di dalam sel - sel parenkim daun. Penyerapan air oleh akar terutama dilakukan oleh bulu akar yang selalu terendam di tanah. Air berdifusi masuk bulu akar, pada dinding sel masuk ruang bebas, melewati membran plasma secara osmosis dan kembali berdifusi memasuki plasma. Karena organela dibatasi oleh membran yang difrensial permeable, maka transpor air di antaranya harus menggunakan mekanisme osmosis. Sel akar dapat menyerap air bila mempunyai potensial air yang negatif lebih besar dari pada larutan tanah. Dalam keadaan ini akar dapat melakukan penyerapan pasif dengan penyetimbangan tenaga potensial air, potensial osmotik (tekanan osmotik), tekanan turgor dan tekanan dinding sel. Keseimbangan ini dapat mendorong air masuk karena sel sel sebelah dalam mempunyai potensial air yang negatif lebih besar sebagai akibat terjadinya transporasi. Dalam hal ini masuknya air merupakan kombinasi antara difusi, osmosis dan arus massa. tanpa melibatkan energi metabolisme dan disebut penyerapan pasif. Penyerapan air oleh tumbuhan dipengaruhi oleh faktor dalam dan faktor luar (lingkungan). Faktor dalam meliputi hal - hal sebagai berikut : (1) Kecepatan transpirasi Transpirasi menyebabkan terbentuknya daya isap daun sebagai akibat kohesi yang diteruskan lewat sistem hidrostatik pada xilem. Makin tinggi transpirasi makin cepat absorbsi. (2) Sistem perakaran Daya serap tumbuhan tergantung pada sistem perakaran tumbuhan tersebut. Tumbuhan yang mempunyai akar percabangan banyak tetapi hanya meliputi daerah perakaran yang sempit disebut mempunyai perakaran intensif. Sebaliknya yang akarnya sedikit tetapi tumbuh memanjang dan masuk jauh ke dalam tanah disebut perakaran ekstensif.
(3) Pertumbuhan pucuk Pucuk yang tumbuh baik akan memerlukan banyak air sehingga daya serap tumbuhan tersebut bertambah. (4) Metabolisme Metabolisme yang baik/cepat (respirasi), akan dapat menyebabkan pertumbuhan akar lebih baik, cabang akar dan bulu akar tambah banyak, penyerapan air makin banyak.
Sedang faktor - faktor luar yang mempengaruhi penyerapan air antara lain sebagai berikut : (1) Kesediaan air tanah Tumbuhan dapat menyerap air tanah bila kandungan air tanah berada antara kapasitas lapang dan titik layu sementara. Bila air berada di atas kapasitas lapang penyerapan akan terhambat, akibat akar berada dalam lingkungan anaerob. (2) Konsentrasi potensial Osmotik air tanah Bila potensial osmotik air tanah tinggi, maka sel tidak akan mampu menyerap, kecuali mereka mampu menghasilkan dan menggunakan energi yang lebih besar (tumbuhan halofita).
(3) Temperatur tanah. Temperatur air yang rendah yang membuat air lebih kental sampai membeku. sukar bergerak, permeabelitas plasma berkurang, penyerapan terhambat. (4) Aerasi Aerasi yang tidak baik akan menghambat metabolisme dan pertumbuhan akar. Kurangnya O2 akan menghambat respirasi aerob, sehingga energi untuk penyerapan berkurang. Bila terjadi respirasi anaerob, hasil akhir berupa alkohol akan dapat melarutkan lipoprotein membran plasma sehingga akar membusuk. Aerasi yang tidak baik juga menyebabkan kadar CO 2 naik, pH larutan tanah turun, kekentalan protoplasma naik dan permeabilitas akar terhadap air berkurang.
1. Jaringan yang Dilalui Air
Air yang diserap bulu akar dan sel epidermis yang berdekatan dengan bulu akar tersebut diteruskan ke sel - sel korteks akar, endodermis, perisikel sampai ke Xilem akar. Jalur ini dinamakan transport ekstravaskuler karena tidak melalui jaringan pengangkut. Air yang melalui plasma sel satu ke plasma sel berikutnya dinamakan arus simplas, dan
lewat melalui dinding sel dan ruang antar sel disebut arus apoplas. Arus apoplas ini hanya sampai endodermis karena dinding sel endodermis mempunyai penebalan lignin yang tidak tembus air yang disebut pita Caspary atau karena penebalan lebih lanjut, s ehingga air harus melewati plasma. Air yang sudah berada pada Xilem akar selanjutnya diteruskan ke Xilem batang yang bersambungan dengan xilem akar pada leher akar. Proses tranportasi ini disebut
tranportasi intravaskuler .
Dalam
perjalanan
selanjutnya
air
dapat
meninggalkan xilem untuk bergerak arah radial batang lewat parenkim xilem atau jari - jari empulur menuju korteks batang. Di daun, xilem dari tangkai daun akan terbagi menjadi berkas pengangkut sederhana yang diselubungi oleh vagina berkas pengangkut berupa parenkim dengan kloroplas pada tumbuhan C4 dan atau sklerenkim pada tumbuhan C3 Dari trakeid tulang daun air memasuki sel mesofil untuk digunakan pada metabolisme ata menguap memasuki ruang antar sel dan berdifusi keluar melalui stomata.
D. KEHILANGAN AIR
Air yang diserap tumbuhan hanya sebagian kecil digunakan untuk proses metabolisme dan dipertahankan dalam sel untuk membentuk turgor sel. namun sebagian besar akan dilepaskan kembali ke atmosfir. Hilangnya air ke atmosfer tersebut dapat terjadi melalui proses transpirasi. gutasi. sekresi dan pendarahan.
1. Transpirasi
Transpirasi adalah evaporasi (lepasnya air) dalam bentuk uap dari tumbuhan melalui stomata, kutikula atau lenti sel (lentikula). Dibandingkan transpirasi lewat stomata, transpirasi lewat kutikula dan lenti sel dapat diabaikan.,Transpirasi ditentukan oleh faktor yang mempengaruhi evaporasi air dan faktor - faktor yang mempengaruhi membuka menutupnya stomata. Misalnya, kenaikan tempratur daun dapat memacu evaporasi, tetapi dapat pula menyebabkan stomata menutup, sehingga transpirasi tidak naik sejalan dengan faktor yang memacu alur transpirasi (akar -batang - daun - udara bebas), nampaknya sederhana, namun sesungguhnya merupakan hasil akhir dari beberapa faktor yang saling berinteraksi. Transpirasi juga dapat membahayakan kehidupan tumbuhan, bila transpirasi melampaui penyerapan air oleh akar, yang menyebabkan tumbuhan kekurangan air. Kekurangan air ini dapat membuat tumbuhan menjadi layu sementara atau layu pemanen (mati). Transpirasi yang besar juga memaksa tumbuhan harus menyerap air dalam jumlah
besar, yang memerlukan energi yang besar pula. Kenyataan ini juga dapat mengganggu kehidupan tumbuhan tersebut. Mekanisme Transpirasi Transpirasi paling banyak terjadi melalui stomata. Karena itu transpirasi akan sangat ditentukan oleh membuka - menutupnya stomata. Membuka - menutupnya stomata ditentukan oleh turgor pada sel penutup. Stomata akan membuka apabila turgor sel penutup tinggi, dan akan menutup apabila turgor sel rendah, seperti yang nampak pada gambar 1.6.
Gambar 1. membuka dan menutupnya stomata ( www.ipb.ac.id )
Pada saat turgor sel penutup tinggi, maka dinding sel penutup yang berhadapan pada celah stomata akan tertarik ke belakang, sehingga celah menjadi terbuka. Naiknya turgor sel penutup ini disebabkan oleh adanya air yang masuk dari sel tetangga. Akibatnya sel tetangga mengalami kekurangan air dan selnya sedikit mengkerut dan akan menarik sel penutup ke belakang. Sebaliknya pada waktu turgor sel penutup turun yang disebabkan oleh kembalinya air dari sel penutup ke sel tetangga sel tetangga akan kembali mengembang, mendorong sel penutup ke depan sehingga akhirnya stomata menutup. Hal ini dapat terjadi karena dinding sel penutup yang berhadapan di bagian celah (stoma), memiliki dinding sel yang elastis sehingga mudah berubah.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan transpirasi Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kecepatan transpirasi dapat berupa faktor dalam atau faktor struktur dan faktor luar atau lingkungan. a. Faktor dalam atau faktor struktur 1) Jumlah stomata tiap satuan luas permukaan daun. Besarnya tergantung kepada jenis dan faktor lingkungan pada saat daun itu berkembang. Jumlah stomata, sering dinyatakan dengan indek stoma, yaitu perbandingan antara jumlah stoma dengan jumlah stomata dan sel epidermis
pada luas tertentu. 2) Struktur anatomi daun Daun kadang - kadang memiliki alat tambahan berupa lapisan kutikula yang tebal. Adanya trikomata, letak stomata tersembunyi yang dapat menghambat transpirasi. 3) Sel daun mempunyai potensial osmotik tinggi sehingga air tidak mudah menguap. Misal cairan sel berupa lendir pada tanaman kering.
b. Faktor luar atau lingkungan 1) Kelembaban udara Kelembaban udara yang rendah akan membuat perbedaan potensial air antara isi sel dan udara menjadi besar, sehingga mempercepat penyerapan dan difusi uap air ke udara luar. 2) Temperatur Kenaikan temperatur mempercepat transpirasi karena mempercepat evaporasi dari permukaan sel mesofil. Di sisi lain kenaikan temperatur akan menurunkan kelembaban. 3) Kecepatan angin Angin akan memindahkan uap air dari permukaan daun sehingga menurunkan kelembaban, mempercepat penguapan. Bila angin kencang dan terus menerus, transpirasi berkurang akibat stomata menutup. 4) Cahaya Cahaya
dapat
mempengaruhi
membukanya
stomata
dan
menaikkan-temperatur, sehingga transpirasi meningkat. Dalam hal ini cahaya tidak berpengaruh langsung pada transpirasi. 5) Penyediaan air Apabila air tanah sedikit, air pada sel menurun, stomata menutup, transpirasi menurun. 6) Aktivitas Vital Aktivitas vital adalah aktivitas suatu kehidupan antara lain metabolisme yang menghasilkan energi, dapat mempercepat transpirasi.
2. Gutasi, Sekresi dan Pendarahan
Pengeluaran air secara menetes melalui hidatoda atau emisaria pada tepi daun akibat adanya tekanan akar, penyerapan air berlebihan, disebut gutasi. Dalam hal ini tekanan hidrostatik pada xilem sedemikian tinggi sehingga dapat mendorong air ke luar sel. Cairan gutasi mengandung berbagai ion dan molekul, terutama K,Ca,Mg, monosakarida, suksianat dan asparat. Antara absorbsi air, transpirasi dan gutasi ada hubungan sebagai berikut: jika absorbsi air giat, tetapi transpirasi kurang, maka gutasi akan giat. Semuanya ini mengatur agar absorbsi dan pelepasan air dari sel seimbang. Dari pengamatan pada tanaman Colocasia nymphaefolia pada ujung - ujung daunnya keluar air 190 tetes per menit, atau sekitar 100 gram air gutasi dalam satu malam. Sekresi, adalah cairan yang keluar melalui kelenjar atau nektar. Jumlahnya relatif terbatas. Sedangkan pendarahan adalah cairan yang keluar dari luka, yang jumlahnya juga relatif sangat terbatas. Pengeluaran air melalui sekresi dan pendarahan dapat diabaikan.
Daftar pustaka : http://www.bimbie.com/sistem-transportasi-tumbuhan.htm
