MEKANISME AIR PADA TUMBUHAN Air merupakan sumber kehidupan bagi seluruh makhluk hidup. Air mempunyai peranan sangat penting karena air merupakan bahan pelarut bagi kebanyakan reaksi dalam tubuh makhluk hidup. Air juga digunakan sebagai medium enzimatis. Air sangat penting bagi tumbuhan. 30% sampai 90% berat tumbuhan tersusun atas air. Tumbuhan menggunakan air pada proses fotosintesis. Mineral-mineral yang diserap oleh akar harus terlarut juga dalam air. A. STRUKTUR DAN FUNGSI TUBUH TUMBUHAN 1. Akar Akar terdiri atas akar tunggang dan akar serabut. Akar tunggang adalah akar primer atau akar embrio yang terus tumbuh membesar dan memanjang. Akar ini menjadi akar utama yang menopang tegaknya tubuh tumbuhan. Pada tumbuhan tertentu akar primer atau akar embrio tersebut tidak tumbuh terus tetapi mati. Sebagai gantinya akan tumbuh banyak akar di daerah batang. Akar tersebut ukurannya lebih kecil dibandingkan dengan akar primer namun bercabang-cabang. Akar tersebut disebut akar serabut karena strukturnya seperti serabut. Akar serabut menyebar ke tanah sekitar tumbuhan. Dengan demikian, akar-akar serabut ini mampu mengumpulkan air dari yang area cukup luas dibandingkan area jangkauan akar tunggang. Akar adalah organ tanaman yang aktif menyerap air. Jaringan penyusun akar Anwar Astuti Sari Dewi_Sains_2008 1
Lapisan terluar adalah epidermis yang berfungsi sebagai pelindung bagian akar. Sel epidermis akan berdinding tipis dan biasanya tanpa lapisan kutikula. Tebal epidermis biasanya satu lapisan sel. Sel-sel epidermis dapat tumbuh menonjol di tempat-tempat tertentu menghasilkan rambut akar yang berfungsi untuk menyerapa air dan mineral. Bagian dalam epidermis adalah lapisan sel-selyang disebut korteks. Pada batang tertentu sel-sel korteks berfungsi untuk menyimpan makanan. Biasanya korteks terdiri dari sel parenkim, bahkan ada yang tersusun atas sel sklerenkim. Diantara sel-sel parenkim terdapat ruang antar sel sehingga berfungsi sebagai ruang penyimpanan udara. Lapisan endodermis. Lapisan ini tersusun melingkar seperti cincin melingkari berkas pembuluh. Sel-sel endodermis membantu mengatur penyerapan air oleh xilem. Di bagian dalam endodermis terdapat berkas xilem. Xilem tersusun dari sejumlah berkas yang terpisah dan letaknya bergantian dengan berkas pembuluh floem. Sel xilem pada akar berfungsi mengangkut air dan mineral menuju daun. Sel-sel floem mengangkut makanan dari daun ke seluruh bagian tumbuhan. Selain itu akar juga mempunyai fungsi penyerapan dan penyimpanan. Tumbuhan memperoleh bahan-bahan yang diperlukan untuk pertumbuhan melalui akarnya. Akar menyerap air dari lingkungan sekitarnya secara osmosis. Akar juga menyerap menyerap mineral dari lingkungan sekitarnya bersama dengan penyerapan air. Air masuk kedalam akar melalui rambut-rambut akar. Rambut akar akan meningkatkan luas permukaan akar dan dapat meningkatkan jumlah air yang di serap atau di ambil oleh tumbuhan. 2. Batang Sel-sel xilem membantu mendukung tegaknya batang tumbuhan. Jaringan sel xilem memiliki sel-sel seperti tabung yang berfungsi untuk Anwar Astuti Sari Dewi_Sains_2008 2
menyalurkan air dan mineral keseluruh tubuh tumbuhan. Sel-sel tersebut berdinding tebal sehingga juga dapat berfungsi sebagai penguat. Korteks merupakan jaringan penyimpanan makanan pada tumbuhan. Umumnya tumbuhan menyimpan makan dalam bentuk pati. Epidermis pada batang merupakan pelindung terluar. Epidermis umumnya terdiri dari satu lapisan sel. Sel epidermis ini dapat berdiferensiasi menjadi stomata (mulut daun) dan trikom (rambut). Mulut daun berfungsi sebagai jalan keluar masuknya gas-gas sedangkan trikom berfungsi mencegah penguapan yang terlalu banyak dari batang. Lapisan jaringan pada batang Lapisan terluar batang berkayu adalah gabus. Gabus tersusun dari selsel yang telah mati dan berfungsi melindungi batang dari gangguan serangga, penyakit, dan mencegah kehilangan air. Di bagian dalam lapisan gabus terdapat korteks. Korteks sering berfungsi untuk menyimpan makanan. Di bagian dalam korteks adalah sel floem yang tersusun seperti cincin. Floem berfungsi mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh bagian tubuh tumbuhan Kambium adalah lapisan tipis sel-sel yang menghasilkan floem baru ke arah luar dan xilem baru ke arah dalam. Tiap tahun kambium menghasilkan sel-sel xilem dan floem baru yang mengakibatkan batang menebal. Lapisan dalam batang berkayu adalah xilem. Sel-sel xilem memiliki dinding sel tebal yang membantu mendukung tubuh tumbuhan. Sel-sel xilem mengangkut air dari akar ke daun melalui batang. Air dan mineral diperlukan oleh bagian bagian tumbuhan untuk tumbuh. Daun membuat makanan untuk tumbuhan melalui fotosintesis. Air sampai ke daun melalui batang. Air di serap oleh tumbuhan. Air yang di serap oleh akar diangkut melalui batang. Mineral dari tanah terlarut dalm air sehingga juga diangkut melalui batang. Air dan mineral diangkut oleh sel-sel xilem. Anwar Astuti Sari Dewi_Sains_2008 3
Para ahli mengembangkan bagaimana air dapat diangkut ke daun. Salah satunya menjelaskan bahwa gerakan naiknya air pada tumbuhan identik dengan gerakan air pada kertas isap atau tisu. Jika kita meletakan kertas isap atau tisu kering ke dalam air, air akan diserap oleh ujung kertas isap atau tisu, dan diteruskan sampai ke seluruh bagian kertas. Bagian lain dari teori tersebut menjelaskan bagaimana air keluar dari tumbuhan. Air bergerak melalui sel-sel xilem pada tumbuhan dan akan keluar dari daun melalui stomata. Peristiwa tersebut dikenal sebagai transpiras, yaitu menguapnya air melalui stomata di daun. Saat air menguap melalui daun, semakin banyak pula air mengalir ke daun dari batang. Air yang berada pada batang merupakan air yang terserap oleh akar. Air yang baru selalu masuk ke akar secara osmosis. Batang menyimpan makanan dalam bentuk pati dan menyimpan air. Air berasal dari akar, dan pati dibuat dari gula yang diangkut dari daun. Satu keuntungan menyimpan air pada batang adalah terhindar dari kekeringan. Air membantu menjaga sel-sel batang tetap kaku. 3. Daun Jaringan pada daun Lapisan lilin Lapisan ini berfungsi untuk melindungi daun dari penguapan yang berlebihan dan gangguan serangga. Berbatasan langsung dengan lapisan lilin yaitu jaringan epidermis. Lapisan ini merupakan lapisan daun penyusun terluar. Lapisan epidermis berfungsi sebagai npelindung dan umumnya hanya terdiri dari selapis sel yang tipis. Jaringan tiang Jaringan ini mengandung banyak kloroplas yang berfungsi dalam proses pembuatan makanan. Jaringan spons Renggangnya hubungan antara sel pada jaringan ini memungkinkan adanya ruang antara sel yang cukup besar untuk menampung gas Anwar Astuti Sari Dewi_Sains_2008 4
karbondioksida, oksigen, maupun hidrogen. Sel-sel ini juga berperan dalam pembuatan makanan melalui proses fotosintesis. Jaringan stoma Stoma adalah pori kecil pada epidermis daun. Bila jumlahnya lebih dari satu disebut stomata. Ukuran stoma berubah-ubah karena sel-sel penutup tersebut mengembang dan mengempis saat air masuk atau keluar secara osmosis. Terdapat urat-urat daun. Urat daun yang besar biasanya berada di tengah helaian daun dan bercabang-cabang sampai mencapai helaian daun. Stomata pada daun bisa terdapat pada epidermis atas dan epidermis bawah stomata ini berfungsi sebagai jalan keluar masuknya udara maupun uap air. Umumnya stomata akan membuka di siang hari untuk mengambil karbondioksida yang digunakan untuk proses fotosintesis. Stomata akan menutup pada malam hari saat karbondioksida tidak diperlukan. Ukuran stomata berubah ubah karena sel-sel penutup tersebut mengembang dan mengempis saat air masuk atau keluar secara osmosis. B. MEKANISME AIR PADA TUMBUHAN 1. Penyerapan Air Ada 2 mekanisme penyerapan air yaitu penyerapan aktif dan pasif. a. Aktif: aktif osmotik dan aktif non osmotic Aktif osmotik Anwar Astuti Sari Dewi_Sains_2008 5
Aktif non osmotik Mekanisme respirasi sel akar, sebagai sumber tenaga penggerak penyerapan air b. Pasif: tarikan transpirasi (penggeraknya transpirasi) Tenaga penggeraknya: tarikan transpirasi daun Anwar Astuti Sari Dewi_Sains_2008 6
Jalur Penyerapan Air Larutan tanah - sel-sel epidermis akar (rambut akar) korteks endodermis xilem akar Faktor Yang Mempengaruhi Penyerapan a. Faktor lingkungan: ketersediaan air, aerasi, konsentrasi larutan tanah, suhu, kandungan air tanah) Zona Jenuh Air Kapasitas Lapangan Zona Air Kapiler Titik Layu Permanen Zona Layu Permanen Anwar Astuti Sari Dewi_Sains_2008 7
b. Faktor tanaman: laju transpirasi tanaman, sistem perakaran, metabolisme Anwar Astuti Sari Dewi_Sains_2008 8
Perbandingan Peranan Penyerapan secara pasif lebih penting dibanding aktif, alasannya: penyerapan aktif mempunyai banyak kelemahan yaitu: a. Pada beberapa jenis tanaman (gymnospermae) tekanan akar yang merupakan pendukung penyerapan aktif tidak terjadi. b. Tekanan akar juga tidak terjadi pada tanaman yang transpirasinya berlangsung cepat. c. Air eksudasi yang keluar dari ujung batang yang dipotong tajuknya (murni hasil penyerapan aktif) hanya 5% dari total transpirasi. d. Tanaman yang utuh menyerap air lebih banyak daripada yang dipotong tajuknya. e. Tumbuhan hidrofit yang tubuhnya tenggelam, menyerap air dari seluruh tubuhnya. 2. Pengangkutan Air Pengangkutan air adalah suatu proses pergerakan air melewati pembuluh xilem dari sistem perakaran ke bagian tajuk tanaman, khususnya daun Ada beberapa teori yang dikenal: teori vital, teori tekanan akar, dan teori kekuatan fisika. Teori kekuatan fisika: teori tarikan transpirasi, tekanan kohesi, teori kapiler, teori tekanan atmosfer. a. Teori vital Air dapat diangkut ke daun karena adanya pompa yang menghisap dan mendorong air naik ke daun. b. Teori tekanan akar Air dari akar dapat diangkut ke daun karena adanya tekanan dari akar Tekanan akar maksimum 2 atm, hanya mampu menaikkan air sampai ketinggian 21 m. Anwar Astuti Sari Dewi_Sains_2008 9
c. Teori kekuatan fisika (transpirasi dan kohesi) Anwar Astuti Sari Dewi_Sains_2008 10