Tugas Mandiri
PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN PADA TANAMAN
OLEH : HARMAN A1C2 14 093
JURUSAN PENDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS HALU OLEO KENDARI 2016
KATA PENGANTAR Puji dan syukur atas kehadirat Allah swt. Yang senantiasa memberi petunjuk serta melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusunan karya ilmiah ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat pada waktunya. Meskipun demikian, saya menyadari masih banyak kesalahan yang terdapat dalam pembuatan karya tulis ilmiah ini. Selama penulisan Pembuatan jurnal karya tulis ini, penulis banyak mengalami hambatan dan tantangan dan dengan kerja keras serta bantuan dari berbagai pihak penulis dapat menyelesaikannya dengan baik. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati saya sampaikan banyak terimah kasih kepada dosen pembimbing ibu Dr. Suarna Samai, S.P., M.P . selaku Dosen Mata Kuliah Fisiologi Tumbuhan yang telah memberikan pengetahuan, arahan dan tugas yang
berupa sebuah karya tulis ilmiah. Karya tulis ini masih jauh dari kesempurnaan, karenanya kritik dan saran sangat diharapkan demi perbaikan tulisan-tulisan berikutnya. Semoga karya tulis ini bermanfaat bagi pembaca sekalian,
Kendari,
Desember 2016
Penulis
ii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ………………………………………………
i
KATA PENGANTAR …………………………………………….
ii
DAFTAR ISI ………………………………………………………
iii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ………………………………………….
1
B. Rumusan Masalah ………………………………………
2
C. Tujuan …………………………………………………...
3
BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Fotosintesis …………………………………
4
B. Perangkat Fotosintesis ………………………………….
5
C. Reaksi Terang dan Reaksi Gelap ………………………
12
D. Fiksasi CO2 pada Tanaman C3, C4, dan CAM ……….
18
E. Faktor yang Mempengaruhi Terjadinya Fotosintesis ...
22
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan ……………………………………………….
25
B. Saran ………………………………………………………
25
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………….…….
26
iii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Biologi adalah kajian tentang kehidupan, dan organisme hidup, termasuk struktur, fungsi, pertumbuhan, evolusi, persebaran, dan taksonominya. Setiap makhluk hidup tersebut memiliki ciri yang menandakannya sebagai makhluk hidup. Salah satu ciri makhluk hidup adalah tumbuh dan berkembang. Salah satu kelompok makhluk hidup adalah tumbuhan atau tanaman. Maka dari itu terdapat tanaman yang tadinya kecil kemudian menjadi besar. Hal tersebut terjadi karena adanya proses pertumbuhan dan perkembangan. Tumbuh dan berkembang memiliki konsep yang sangat berbeda. Walaupun berbeda dari segi pengertian, namun kedua proses ini berjalan secara simultan atau pada waktu yang bersamaan dan saling terkait. Adapun perbedaannya terletak pada faktor kuantitatif dan kualitatif. Pertumbuhan dapat diukur secara kuantitatif karena mudah diamati, yaitu tejadi perubahan jumlah dan ukuran. Sebaliknya, perkembangan hanya dapat dinyatakan secara kualitatif karena terjadi perubahan fungsional dalam tubuh suatu organisme sehingga tidak dapat diamati Tanaman mengalami pertumbuhan dari kecil menjadi besar dan berkembang dari zigot menjadi embrio, kemudian menjadi individu yang mempunyai perangkat akar, batang, dan daun. Pertumbuhan diartikan sebagai suatu proses pertambahan ukuran atau volume serta jumlah sel, dan tidak dapat kembali lagi. Perkembangan didefinisikan sebagai suatu proses menuju keadaan yang lebih dewasa. Pertumbuhan dan perkembangan merupakan hasil interaksi antara faktor dalam dan faktor luar. Faktor yang terdapat dari dalam, antara lain sifat genetik (yang ada di dalam = gen) dan hormon yang merangsang pertumbuhan. Sedangkan faktor luar adalah lingkungan. Potensi genetik ini hanya akan berkembang jika ditunjang oleh lingkungan yang cocok. Dengan demikian,
1
karakter/sifat yang ditampilkan oleh tumbuhan merupakam gabungan faktor genetik dan faktor lingkungan secara bersama-sama. Pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan berbiji diawali dengan pertemuan antara sel kelamin jantan dan sel kelamin betina, menjadi biji, perkecambahan. Pada embrio atau lembaga terdapat plumula yang tumbuh menjadi batang dan radikula yang tumbuh menjadi akar. Perkecambahan pada akhir pertumbuhan membentuk akar, batang dan daun. Pada ujung-ujung akar dan batang terdapat sel-sel yang senantiasa membelah diri (meristematis), dikenal sebagai jaringan meristem ujung. Berdasarkan latar belakang tersebut maka dibuatlah karya tulis ilmiah ini dengan judul Pertumbuhan dan Perkembangan Pada Tumbuhan untuk memahami konsep pertumbuhan dan perkembangan serta faktor-faktor yang mempengaruhi pertubuhan dan perkembangan. B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas maka rumusan masalah dalam pembuatan karya ilmiah ini adalah sebagai berikut: 1. Apa yang dimaksud dengan pertumbuhan pada tanaman? 2. Apa yang dimaksud dengan perkembangan pada tanaman? 3. Bagaimana tahap-tahap pertumbuhan dan perkembangan pada tanaman? 4. Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pada tanaman? C. Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah tersebut yang menjadi tujuan dari karya ilmiah ini adalah sebagai berikut: 1. Dapat mengetahui konsep pertumbuhan pada tanaman. 2. Dapat mengetahui konsep perkembangan pada tanaman. 3. Mengetahui tahap-tahap pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan. 4. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pada tanaman.
2
BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Pertumbuhan pada Tanaman
Pertumbuhan adalah pertambahan jumlah sel pada suatu organisme yang bersifat tidak dapat kembali (irreversible). Pertumbuhan merupakan pertambahan volume yang meliputi pembelahan dan pemanjangan sel serta proses awal dari diferensiasi. Phrase pertumbuhan dan perkembangan biasa digunakan untuk menjelaskan proses-proses yang diartikan secara umum sebagai pertumbuhan. Berawal dari satu individu sel, pertumbuhan organisme multiseluler dapat dibagi menjadi 3 fase: 1. pembelahan sel (hyperplasia), suatu peningkatan jumlah sel sebagai suatu hasil pembelahan mitosis dan pembelahan sel, 2. ekspansi sel (hypertrophy), suatu peningkatan ukuran sel yang irreversible sebagai hasil dari pengambilan air atau sintesis dalam protoplasma, dan 3. diferensiasi sel, spesialisasi sel, dalam pengertian disini tumbuh juga mencakup berkembang. Pola pertumbuhan tanaman bergantung pada letak meristem. Meristerm apikal, berada pada ujung akar dan pada pucuk tunas, menghasilkan sel-sel bagi tumbuhan untuk tumbuh memanjang. Pemanjangan ini disebut pertumbuhan primer, memungkinkan akar membuat jalinan di dalam tanah dan tunas untuk meningkatkan pemaparannya terhadap cahaya matahari dan karbon dioksida. Pertumbuhan primer menghasilkan apa yang disebut tubuh primer tumbuhan, yang terdiri dari tiga sistem jaringan: jaringan dermal, jaringan pembuluh, dan jaringan dasar. Pertumbuhan sekunder adalah produk meristem lateral, kambium pembuluh dan kambium gabus, berupa silinder-silinder yang terbentuk dari selsel yang membelah ke samping di sepanjang akar dan tunas. Kambium gabus, menggantikan epidermis dengan jaringan dermis sekunder, seperti kulit yang lebih tebal dan keras. Sedangkan kambium pembuluh, menambahkan lapisan
3
jaringan pembuluh, seperti xilem sekunder yang terakumulasi selama bertahuntahun. Pertumbuhan dalam embrio terjadi melalui pembelahan sel, pemanjangan, dan diferensiasi. Jumlah protein, selulosa, asam nukleat dan sebagainya terus meningkat di daerah pertumbuhan, sementara berat kering cadangan makanan menurun. Ciri pertama yang dapat dilihat dari pertumbuhan adalah munculnya akar embrio yang disebut radikula. Radikula bersifat geotropisme positif dan akan tumbuh ke bawah dan menjadi jangkar embrio. Berikutnya, batang embrio yang disebut plumule, muncul dan bersifat geotropisme negatif (dan bersifat fototrpisme positif jika di atas tanah) akan tumbuh ke atas. B. Pengertian Perkembangan pada Tanaman
Perkembangan didefinisikan sebagai suatu proses menuju kedewasaan, ketika fungsi-fungsi fisiologi organ-organ tubuh yang telah menjadi lebih sempurna. Prosesnya perkembangan tidak dapat dinyatakan dengan suatu ukuran tertentu karena bersifat kualitatif sehingga tidak dapat diukur dengan satuan pengukuran. Tiga proses perkembangan yang saling tumpang tindih merubah sel telur yang dibuahi itu menjadi sebuah tumbuhan: pertumbuhan, morfogenesis, dan diferensiasi seluler. C. Tahap-tahap Pertumbuhan dan Perkembangan
Setiap bagian tubuh makhluk hidup pasti menjadi tempat daerah pertumbuhan dan perkembangan, termasuk pada tanaman bahkan hingga pada unit terkecil penyusun suatu makhluk hidup. Karena pada bagian inilah pertumbuhan terjadi sehingga menambah volume serta ukuran tubuh dari suatu makhluk hidup. Tahap-tahap pertumbuhan dan perkembangan pada tanaman adalah sebagai berikut: 1. Mula-mula biji melakukan imbibisi atau penyerapan air sampai ukuran bijinya bertambah dan menjadi lunak.
4
2. Saat air masuk ke dalam biji, enzim-enzim mulai aktif sehingga menghasilkan berbagai reaksi kimia. 3. Kerja enzim ini antara lain, mengaktifkan metabolisme di dalam biji dengan mensintesis cadangan makanan sebagai persediaan cadangan makanan pada saat perkecambahan berlangsung. Perkecambahan
Perkecambahan adalah peristiwa tumbuhnya embrio didalam biji menjadi tanaman baru. Biji akan berkecambah jika berada dalam lingkungan yang sesuai. Proses perkecambahan ini memerlukan suhu yang cocok, banyaknya air yang memadai, persediaan oksigen yang cukup, kelembapan, dan cahaya. Struktur biji yang berbeda antara tumbuhan monokotil dan dikotil akan menghasilkan struktur kecambah yang berbeda pula. Pada tumbuhan monokotil, struktur kecambah meliputi radikula, akar primer, plumula, koleoptil, dan daun pertama. Sedangkan, pada kecambah tanaman dikotil terdiri atas akar primer, hipokotil, kotiledon, epikotil, dan daun pertama.
Berdasarkan letak kotiledonnya, perkecambahan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu epigeal dan hipogeal. 5
a. Pada perkecambahan epigeal, kotiledon terdapat di permukaan tanah karena terdorong oleh pertumbuhan hipokotil yang memanjang ke atas. b. Pada perkecambahan hipogeal, kotiledon tetap berada di bawah tanah, sedangkan plumula keluar dari permukaan tanah disebabkan pertumbuhan epikotil yang memanjang ke arah atas. Fisiologi Perkecambahan Untuk memulai kehidupannya, biji harus berkecambah menjadi tanaman baru. Perkecambahan biji dimulai dengan imbibisi dan diakhiri ketika radikula memanjang atau muncul melewati kulit. Perkecambahan biji dapat dibagi menjadi 4 tahap, yaitu: 1. Hidrasi atau imbibisi; selama kedua periode tersebut, air masuk ke dalam embrio dan membasahi protein dan koloid lain. 2. Pembentukan atau pengaktifan enzim yang menyebabkan peningkatan aktivitas metabolik. 3. Pemanjangan sel radikula, diikuti munculnya radikula dari kulit biji. 4. Pertumbuhan kecambah selanjutnya adalah pertumbuhan primer. Pertumbuhan Primer
Setelah proses perkecambahan, tanaman mengalami pertumbuhan dan perkembangan lebih lanjut. tanaman akan membentuk akar, batang, dan daun. Ujung batang dan ujung akar akan tumbuh memanjang karena adanya aktivitas sel-sel meristematis. Proses ini disebut pertumbuhan primer. Sel-sel meristem dapat juga berdiferensiasi menjadi sel-sel yang memiliki struktur dan fungsi yang khusus. Daerah pertumbuhan pada ujung batang dan ujung akar dapat dibedakan menjadi 3 daerah, yaitu: a. daerah pembelahan terdapat pada ujung akar. sel-sel meristem di daerah ini akan mengalami pertumbuhan dan perkembangan struktur akar pertama. b. daerah pemanjangan terletak setelah daerah pembelahan. pada daerah ini, selsel mengalami pembesaran dan pemanjangan. c. daerah diferensiasi. daerah yang sel-selnya berdiferensiasi menjadi sel-sel yang memiliki struktur dan fungsi khusus.
6
Pertumbuhan Sekunder
Di antara xilem dan floem terdapat kambium yang sel-selnya aktif membelah. Pada tanaman dikotil, jaringan xilem dan floem primer terdapat pada batang dan akar yang hidup selama periode yang relatif pendek. Kemudian, fungsinya diambil alih oleh jaringan pembuluh sekunder yang dihasilkan oleh kambium yang aktif membelah.
Pertumbuhan kambium ke arah luar membentuk floem sekunder, dan ke arah dalam membentuk xylem sekunde rsehingga batang tumbuhan bertambah besar. Aktivitas cambium yang membentuk xilem dan floem sekunder disebut pertumbuhan sekunder. Semua jaringan yang ada disebelah dalam kambium disebut kayu, sedangkan di sebelah luar kambium disebut kulit atau papagan. Pembentukan xilem dan floem sekunder pada batang terjadi karena aktivitas kambium yang dipengaruhi oleh musim. Jika kondisi lingkungan kurang menguntungkan, maka aktivitas kambium menjadi rendah sehingga xilem dan floem sekunder yang dihasilkan sedikit.
Namun sebaliknya, pada musim
hujan,aktivitas kambium ini akan meningkat. Perbedaan aktivitas kambium akan menghasilkan jejak pada batang yang disebut lingkaran tahun.
7
D. Faktor-faktor yang mempengeruhi pertumbuhan dan perkembangan
Pertumbuhan dan perkembangan tanaman sangat dipengaruhi oleh faktor dalam dan faktor luar tanaman. Faktor dalam adalah semua faktor yang terdapat dalam tubuh tanaman antara lain faktor genetik yang terdapat di dalam gen dan hormon. Gen berfungsi mengatur sintesis enzim untuk mengendalikan proses kimia dalam sel. Hal ini yang menyebabkan pertumbuhan dan perkembangan. Sedangkan, hormon merupakan senyawa organik tumbuhan yang mampu menimbulkan respon fisiologi pada tanaman. 1. Hormon Hormon tanaman adalah suatu senyawa organik yang disintesis di salah satu bagian tanaman dan dipindahkan ke bagian yang lain, pada konsentrasi yang sangat rendah mampu menimbulkan respon fisiologis. Hormon mempengaruhi respon pada bagian tanaman, seperti pertumbuhan akar, batang, pucuk, dan pembungaan. Terdapat lima hormon tanaman yang dikenal, yaitu auksin, giberelin, sitokinin, gas etilen, dan asam absisat (ABA). a. Auksin ditemukan diujung akar dan ujung batang. Peran auksin yaitu Menghambat pembentukan tunas samping, menghambat pertumbuhan tunas ujung, keadaan ini disebut dominansi pucukatau dominansi apikal; Memacu pertumbuhan akar liar pada batang; Memacu pertumbuhan akar pada tanaman yang dikembangbiakkan dengan stek; dan Memacu berbagai sel tumbuhan untuk menghasilkan etilen. b. Giberelin, terdapat pada biji (terutama kacang-kacangan), daun, dan akar. Giberelin berfungsi untuk: Memacu pemanjangan batang; mematahkan dormansi biji atau mempercepat perkecambahan; mempercepat munculnya bunga; merangsang proses pembentukan biji; menyebabkan perkembangan buah tanpa biji; menunda penuaan daun dan buah. c. Sitokinin, ditemukan di jaringan pembuluh. Sitokinin berfungsi untuk: memacu pembelahan sel pada tahapan sitokinesis; memacu pembentukan kalus menjadi kuncup, batang, dan daun, menunda penuaan daun dan buah,
8
memacu pertumbuhan kuncup samping atau menghambat pengaruh dominansi apical; memperbesar daun muda. d. Asam Absisat, dapat ditemukan pada buah. Hormon ini berfungsi untuk: mempertahankan masa dormansi, sehingga menghambat perkecambahan biji, mempertahankan diri jika tumbuhan berada pada lingkungan yang tidak sesuai antara lain saat kekurangan air, tanahnya bergaram, dan suhu dingin atau suhu panas. merangsang penutupan mulut daun (stomata) sehingga mengurangi penguapan; berperan dalam pembentukan zona ambibisi, sehingga menyebabkan pengguguran daun, bunga, dan buah. e. Etilen, dikeluarkan oleh bagian tanaman yang busuk, terutama buah. Jika buah yang telah tua dimasukkan di tempat yang hangat (bukan dipanggang) dalam posisi tertutup rapat, buah cepat masak. Gas etilen juga berperan pada pengguguran bunga, daun (perangas etilen pada pengguguran lebih kuat dibanding asam absisat (ABA). Pada bunga dimulai dengan memudarnya warna, pengkerutan. Pada daun dimulai dengan hilangnya kloro fi
l. Gas
etilen yang diberikan bersama auksin dapat merangsang proses pembungaan 2. Faktor Lingkungan Faktor luar yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan adalah faktor lingkungan, misalnya nutrisi, air, cahaya, suhu, dan kelembapan. a. Nutrisi
Nutrisi terdiri atas unsur-unsur atau senyawa-senyawa kimia sebagai sumber energi dan sumber materi untuk sintesis berbagai komponen sel yang diperlukan selama pertumbuhan. Nutrisi umumnya diambil dari dalam tanah dalam bentuk ion dan kation, sebagian lagi diambil dari udara. Unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah yang banyak disebut unsur makro (C, H, O, N, P, K, S, Ca, Fe, Mg). Adapun unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit disebut unsur mikro (B, Mn, Mo, Zn, Cu, Cl). Jika salah satu kebutuhan unsur-unsur tersebut tidak terpenuhi, akan mengakibatkan kekurangan unsur yang disebut defisiensi mengakibatkan pertumbuhan menjadi terhambat.
9
b. Air Kekurangan air pada tanah menyebabkan terhambatnya proses osmosis. Proses osmosis akan terhenti atau berbalik arah yang berakibat keluarnya materimateri dari protoplasma sel-sel tumbuhan, sehingga tanaman kering dan mati. Fungsi air antara lain: - Untuk fotosintesis. - Mengaktifkan reaksi-reaksi enzim atau sebagai medium reaksi enzimatis - Membantu proses perkecambahan biji. -
Menjaga (mempertahankan kelembapan).
- Untuk transpirasi. - Meningkatkan tekanan turgor sehingga merangsang pembelahan sel. - Menghilangkan asam absisi. - Sebagai pelarut, air juga memengaruhi kadar enzim dan substrat sehingga secara tidak langsung memengaruhi laju metabolisme. c. Cahaya
Cahaya mutlak diperlukan dalam proses fotosintesis. Cahaya secara langsung berpengaruh terhadap pertumbuhan setiap tanaman. Pengaruh cahaya secara langsung dapat diamati dengan membandingkan tanaman yang tumbuh dalam keadaan gelap dan terang. Pada keadaan gelap, pertumbuhan tanaman mengalami etiolasi yang ditandai dengan pertumbuhan yang abnormal (lebih panjang), pucat, daun tidak berkembang, dan batang tidak kukuh. Sebaliknya, dalam keadaan terang tanaman lebih pendek, batang kukuh, daun berkembang sempurna dan berwarna hijau. Dalam fotosintesis, cahaya berpengaruh langsung terhadap ketersediaan makanan. Tanaman yang tidak terkena cahaya tidak dapat membentuk klorofil, sehingga daun menjadi pucat. Panjang penyinaran mempunyai pengaruh yang spesifik terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Panjang periode cahaya harian disebut fotoperiode, sedangkan reaksi tanaman terhadap fotoperiode yang berbeda panjangnya disebut fotoperiodisme.
10
d. Suhu Suhu berpengaruh terhadap fisiologi tanaman, antara lain memengaruhi kerja enzim. Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah akan menghambat proses pertumbuhan. Fotosintesis pada tanaman biasanya terjadi di daun, batang, atau bagian lain tanaman. Suhu optimum (15°C hingga 30°C) merupakan suhu yang paling baik untuk pertumbuhan. Suhu minimum (± 10°C) merupakan suhu terendah di mana tumbuhan masih dapat tumbuh. Suhu maksimum (30°C hingga 38°C) merupakan suhu tertinggi dimana tumbuhan masih dapat tumbuh. e. Kelembapan Kelembapan ada kaitannya dengan laju transpirasi melalui daun karena transpirasi akan terkait dengan laju pengangkutan air dan unsur hara terlarut. Bila kondisi lembap dapat dipertahankan maka banyak air yang diserap tanaman dan lebih sedikit yang diuapkan. Kondisi ini mendukung aktivitas pemanjangan sel sehingga sel-sel lebih cepat mencapai ukuran maksimum dan tumbuh bertambah besar. Pada kondisi ini, faktor kehilangan air sangat kecil karena transpirasi yang kurang. Adapun untuk mengatasi kelebihan air, tumbuhan beradaptasi dengan memiliki permukaan helaian daun yang lebar.
11
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa: 1. Pertumbuhan adalah pertambahan jumlah sel pada suatu organisme yang bersifat tidak dapat kembali (irreversible). Pertumbuhan merupakan pertambahan volume yang meliputi pembelahan dan pemanjangan sel serta proses awal dari diferensiasi. 2. Perkembangan didefinisikan sebagai suatu proses menuju kedewasaan, ketika fungsi-fungsi fisiologi organ-organ tubuh yang telah menjadi lebih sempurna. 3. Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan terdiri atas faktor internal meliputi gen dan hormone dan faktor external meliputi nutrisi, air, cahaya, suhu, dan kelembapan. B. Saran
tanaman merupakan salah satu makhluk hidup yang sangat berperan penting dalam sistem kehidupan dan bermanfaat dari segala sendi kehidupan manusia. Olehnya itu pengetahuan tentang pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan perlu adanya pembahasan yang mendalam.
12
DAFTAR PUSTAKA
Adinugraha, Hamdan Adma, Mahfudz, Ekawati Wahyuning Muchtiary dan Sih Huda. 2012. Pertumbuhan dan Perkembangan Tunas pada Bibit Nyamplung hasil Pembiakan dengan Teknik Sambungan. Jurnal Pemuliaan Tanaman Hutan. Vol 6 No. 2 Campbell, N.A. dan Jane B.R. 2008. Biologi Edisi 8, Jilid 2. Penerbit Erlangga. Jakarta. Hopkins, William G. and Norman P. A. Huner. 2009. Introduction to Plant Physiology Fourth Edition. John Wiley & Sons. USA. Taiz, Lincoln and Eduardo Zeiger. 2003. Plant Physiology Third Edition. Annals of Botany Company. Sinauer.
13
