Mekanisme Masuknya Air Ke Dalam Tumbuhan
Mata Kuliah Botani Umum
Oleh : SINTA HANDAYANI 133112620120011
PROGRAM STUDI BIOLOGI MEDIK FAKULTAS BIOLOGI UNIVERSITAS NASIONAL JAKARTA 2013
Mekanisme Masuknya Air Ke Dalam 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 yaitu 30% sampai 90% berat tumbuhan tersusun atas air. Tumbuhan menggunakan air pada proses fotosintesis. Mineralmineral yang diserap oleh akar juga terlarut dalam air. Peristiwa masuknya air pada tumbuhan diawali dengan proses penyerapan air dan zat hara yang terdapat di dalam tanah. 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. Air dan garam mineral dari tanah memasuki tumbuhan melalui epidermis akar, menembus korteks akar, masuk ke dalam stele, dan kemudian mengalir naik ke pembuluh xilem sampai ke sistem tunas.
Proses penyerapan air dan mineral dari tanah pada sistem akar terjadi di dekat ujung akar, yaitu di mana epidermisnya permiabel terhadap air dan dimana terdapat rambut akar. Rambut akar adalah penjuluran dan pemanjangan sel-sel epidermial yang merupakan strukur yang menyusul sebagian besar luar permukaan dari akar. Partikel-partikel tanah yang umumnya dilapisi dengan air dan mineral yang terlarut, melekat erat pada rambut akar tersebut. Larutan tanah mengalir ke dalam dinding hidrofilik sel epidermal dan dapat lewat dengan bebas di sepanjang apoplas ke dalam korteks akar. Hal tersebut dapat mengakibatkan tereksposnya semua sel-sel parenkima korteks ke larutan tanah, sehingga luas permukaan akan menjadi lebih besar dari luas permukaan epidermis. Sistem pengangkutan pada tumbuhan terdiri dari dua macam pengangkutan, yaitu pengangkutan ekstravasikuler dan intravasikuler. 1. Pengangkutan Ekstravaskuler Pengangkutan ekstravaskuler adalah pengangkutan yang berlangsung di luar berkas pembuluh pengangkutan. Pengangkutan dengan sistem ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu apoplas dan simplas.
a. Transportasi apoplas adalah menyusupnya air tanah secara difusi bebas atau transpor pasif melalui semua bagian tidak hidup dari tumbuhan, misalnya dinding sel dan ruang-ruang antarsel. Transportasi apoplas tidak dapat terjadi saat melewati endodermis sebab dalam sel-sel endodermis terdapat pita kaspari yang menghalangi air masuk ke dalam xilem. Pita kaspari ini terbentuk dari zat suberin (gabus) dan lignin. Oleh karena itu,apoplas dapat terjadi di semua bagian kecuali endodermis. Air yang menuju endodermis ditranspor secara simplas melalui sel peresap. b. Transportasi simplas yaitu bergeraknya air tanah dan zat terlarut melalui bagian hidup dari sel tumbuhan. Pada sistem simplas ini perpindahan terjadi secara osmosis dan transpor aktif melalui plasmodesmata. Transportasi simplas dimulai dari sel-sel rambut akar ke sel-sel parenkim korteks yang berlapis-lapis, sel-sel endodermis, sel-sel perisikel, dan akhirnya ke berkas pembuluh kayu atau xilem. 2. Pengangkutan Intravaskuler Pengangkutan intravaskuler adalah pengangkutan yang berlangsung di dalam pembuluh kayu (xilem) dan pembuluh kulit (floem). a. Xilem tersusun atas sel-sel yang sudah mati karena tidak memiliki sitoplasma dan tersusun dalam struktur pembuluh yang disebut trakea. Pada xilem air dapat bergerak di sepanjang pembuluh maupun dari satu pembuluh ke pembuluh lain. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi pengangkutan air dalam xilem yaitu faktor eksternal dan internal. Faktor eksternal antara lain adalah :
Persediaan air di dalam tanah, karena semakin tinggi kadar air akan mempercepat proses pengangkutan air.
Kelembaban
udara,
semakin
tinggi
kelembaban
udara
akan
mempersulit proses penguapan air melalui stomata sehingga akan menghambat proses pengangkutan air. Suhu udara, meningkatnya suhu udara akan mempercepat proses
penguapan air di stomata, sehingg dapat mempercepat pengangkutan air. Tekanan udara, meningkatnya tekanan udara akan menghambat
penguapan sehingga pengangkutan air pun akan terhambat.
Kecepatan angin, semakin tinggi kecepatan angin akan mempercepat pengangkutan air dalam xilem.
Sedangkan faktor internal, yaitu faktor yang berasal dari dalam tubuh tumbuhan itu sendiri misalnya lebar, panjang dan banyaknya pembuluh. Selain hal itu terdapat juga faktor internal yang mempengaruhi antara lain:
Daya tekan akar. Aktivitas epidermis akar untuk menyerap air tanah terus menurus akan menyebabkan kadar air dan tekanan tugor sel-sel akar meningkat. Peningkatan
kadar
air
pada
sel-sel
akar
akan
menyebabkan
terdorongnya air dalam pembuluh xilem akar ke jaringan di atasnya. Misalnya pada batang pisang yang dipotong, maka air akan keluar melalui permukaan potongan batangnya. Kemampuan mendorong air dalam xilem akar ke jaringan di atasnya yang menyebabkan terjadinya daya tekan akar.
Daya hisap daun. Melalui daun akan terjadi pelepasasn uap air yang disebut transpirasi. Karena air dalam tubuh tumbuhan membentuk benan air maka lepasnya molekul air pada daun akan diikuti naiknya air pada akar dan batang. Sehingga air dari tanah juga akan terserap masuk ke akar.
Daya kapilaritas. Diameter xilem sangat kecil sehingga menghasilkan daya kapilaritas air di dalam xilem. Daya kapiler ini berbanding terbalik dengan jari-jari dari xilem.
Sehingga,
semakin
kecil
jari-jari
pembuluh
maka
akan
menghasilkan daya kapilaritas yang semakin besar. Daya kapilaritas dipengaruhi oleh dua daya pada air, yaitu daya kohesi dan daya adhesi. 1) Daya kohesi air. Antar molekul air saling ikat yang menyebabkan air akan membentuk seperti benang air. Bila salah satu bagian air bergerak menyusup ke ruang-ruang antar sel, maka akan diikuti oleh bagian air yang lain. 2) Daya adhesi air. Air dapat merambat melalui benda yang dilewatinya, karena air memiliki daya ikat terhadap permukaan benda lain. Daya adhesi akan tergantung dari sifat benda yang dilalui. Daya ikat air terhadap benda lain ini disebut daya adhesi sehingga air dapat merambat melalui dinding sel akar yang dilewatinya. b. Floem tersusun oleh kelompok sel yang memiliki bentuk, seperti piramid. Floem tersusun atas parenkim floem, serabut floem, buluh floem (buluh tapis), dan sel pengiring. Parenkim floem berfungsi sebagai tempat menyimpan cadangan makanan dan untuk memisahkan antara floem yang satu dengan floem yang lain. Serabut floem merupakan jaringan sklerenkim yang berfungsi memperkuat pembuluh floem. Buluh floem (buluh tapis), yaitu suatu saluran atau pembuluh yang berperan mengangkut hasil fotosintetis dari daun ke seluruh tubuh tanaman. Sel pengiring (companion cell) adalah sel yang terletak sepanjang tubuh floem. Sel ini berfungsi menyuplai makanan ke sel-sel lain yang masih hidup. Pengangkutan air dari akar ke batang terjadi melalui pembuluh kayu, membentuk aliran air (benang air). Pengangkutan air dan mineral dimulai dari xilem akar ke xilem batang menuju xilem tangkai daun dan ke xilem tulang daun. Pada tulang daun terdapat ikatan pembuluh. Air dari xilem tulang daun ini masuk ke sel-sel bunga karang pada mesofil. Setelah mencapai sel-sel bunga karang, air dan garam-garam mineral disimpan untuk digunakan dalam proses fotosintesis dan transportasi. Setelah mencapai daun, sebagian dimanfaatkan oleh sel-sel daun untuk berfotosintesis. Sebagian air dan garam mineral yang lain dipindah ke floem, menyatu dengan aliran sukrosa (asimilat) yaitu zat makanan hasil fotosintesis, untuk disebarkan ke seluruh bagian tumbuhan.
Pada tumbuhan dikotil, bagian xilem berada di bagian kayu, sedangkan floemnya berada di bagian kulit dekat kambium. Pada monokotil seperti jagung dan tebu, xilem dan floem bersatu membentuk satu berkas angkutan dan letaknya tersebar. Sehingga, pengangkutan hasil fotosintesis dari daun ke bagian tubuh yang lain dilakukan melalui pembuluh kulit (pembuluh tapis) dan membentuk aliran asimilat. Selain asimilat, melalui floem juga diangkut bermacam-macam zat organik lain, hormon dan juga ion-ion atau garam mineral yang berasal dari xilem. Pada dasarnya, proses pengangkutan air dan mineral dari tanah ke dalam tumbuhan melibatkan beberapa proses, yaitu difusi, osmosis, imbibisi dan transpor aktif. 1. Difusi Air maupun zat hara tidak dapat langsung masuk ke dalam akar, oleh karena itu diperlukan suatu proses tertentu, yaitu difusi. Difusi adalah penyebaran molekul-molekul zat padat, cair maupun gas ke segala arah. Suatu proses difusi pada tumbuhan tidak begitu saja dapat terjadi, tetapi dipengaruhi oleh beberapa faktor, misalnya konsentrasi zat terlarut, suhu dan tekanan. 2. Osmosis Osmosis adalah perpindahan zat terlarut dari larutan yang memiliki konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi melalui selaput permiable. Selaput permiable adalah suatu membran yang dapat ditembus oleh air dan molekul tertentu yang terlarut didalamnya. Pada tumbuhan yang termasuk selaput semipermiabel yaitu selaput sel yang terdiri atas lipid dan protein yang disebut selaput lipoprotein. Selaput ini berperan sebagai semipermeable dan juga selektif permeable, yaitu 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. 3. Imbibisi Imbibisi adalah kemampuan dinding sel dan isi sel untuk menyerap air dari lingkungan sekelilingnya. Imbibisi hanya dapat terjadi pada sel-sel dengan permukaan yang dapat mengikat air. Terjadinya penyerapan air disebabkan oleh adanya perbedaan potensial air. proses penyerapan air pada tumbuhan
dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu pH tanah, suhum aerasi atau pertukaran gas dan daya tukar ion. 4. Transpor aktif Transpor aktif adalah suatu proses molekul yang dapat berpindah dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi dengan mengaktifkan energi. Energi yang digunakan adalah ATP. Pengangkutan transpor aktif ini melibatkan ion Na+ dan K+ serta protein kotranspor. Protein kotranspor membawa ion Na+ dan K+ masuk ke dalam sel melewati membran.
Daftar Pustaka
Campbell, NA., Biologi , Editor: AmaliaSafitri, Erlangga, Jakarta, 2003. www.aasdewi.files.wordpress.com/2008/06/mekanisme-air-pada-tumbuhan1.pdf , 06/06/2008, Mekanisme Air pada Tumbuhan oleh Dewi, 27/10/2013. www.bimbie.com/sistem-transportasi-tumbuhan.htm, Mekanisme Sistem Transportasi Tumbuhan, 27/10/2013. www.pustakasekolah.com/jaringan-floem.html#, Jaringan Floem, 27/10/2013. www.sentra-edukasi.com/2011/06/pengangkutan-zat-pada-tumbuhan.html#.UnKYPKKQbKG, 06/06/2011, Pengangkutan Zat pada Tumbuhan oleh Muhammad Alfiansyah, 27/10/2013. www.staff.uny.ac.id/sites/default/files/pengabdian/suyitno-aloysius-drsms/pengayaan-materi-penyerapan-pada-tumbuhan-bagi-siswa-sma-5.pdf 02/03/2011, Penyerapan Zat dan Transportasi pada Tumbuhan oleh Suyitno, 27/10/2013.
Gambaran umum transpor tumbuhan : 1) Akar menyerap air dan mineral yang terlarut dari tanah. 2) Akar
mempertukarkan
gas
dengan
ruangan
udara
tanah,
dengan
memasukkan O2 dan membebaskan CO2. Pertukaran gas mendukung respirasi seluler sel-sel akar. 3) Air dan mineral diangkut ke atas sebagai getah xilem di dalam xilem, dari akar menunju sistem tunas. 4) Transpirasi yaitu kehilangan uap air dari daun (sebagian besar melalui stomata), menciptakan suatu gaya di dalam daun yang menarik getah xilem ke atas. 5) Daun berfungsi mempertukarkan CO2 dan O2 melalui stomata, mengambil CO2, menyediakan karbon untuk fotosintesis dan membebaskan O2. 6) Gula dihasilkan melalui fotosintesis dalam daun 7) Hasil fotosintesis (gula) diangkut di dalam floem menuju akar serta bagian tumbuhan laim dalam bentuk larutan atau getah floem.
