HUBUNGAN FOTOSINTESIS DAN TRANSPIRASI
Anggota Kelompok : 1. Firda Tri Monisia 2. Kms M Derry Rahmatullah 3. Livina Tasia Giwani 4. Luthfiah Pertiwi
(08061281621043) (08061281621029) (08061181621013) (08061381621077)
Dosen Pengampuh : Fitria, S.Farm., S .Farm., M.Si, Apt.
PROGRAM STUDI FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2017
A.
Pengukuran Transpirasi Transpirasi adalah proses yang disebabkan oleh evaporasi air dari daun
tumbuhan dan berhubungan dengan pengambilan air oleh akar dalam tanah. Aliran disebabkan oleh berkurangnya tekanan hiddrostatif pada bagian atas tumbuhan akibat difusi air ke atmosfir melalui stomata. Faktor lingkungan sangat mempengaruhi kecepatan transpirasi cahaya. transpirasi sangat penting bagi tumbuhan karena berperan dalam hal meningkatkan laju angkut air dan garam mineral, mengatur suhu tubuh dengan cara melepaskan kelebihan panas dari tubuh, serta mengatur turgor optimum dalam sel. Pengukuran laju transpirasi tidaklah terlalu mudah dilakukan. Kesulitan utamanya adalah karena semua cara pengukuran traspirasi mengharuskan penempatan suatu tumbuhan dalam berbagai kondisi yang mempengaruhi laju transpirasi. Ada empat cara laboratorium untuk mengukur laju transpirasi, antara lain: 1. Kertas korbal klorida Pada dasarnya cara ini adalah pengukuran uap air yang hilang ke udara yang diganti dengan pengukuran uap air yang hilang ke dalam kertas kobal klorida kering. Kertas ini berwarna biru cerah dan tetapi menjadi biru pucat dan kemudian berubah menjadi merah jambu bila menyerap air. Sehelai kecil kertas biru cerah ditempelkan pada permukaan daun dan ditutup dengan gelas preparat. Demikian juga bagian bawah daun. Waktu yang diperlukan untuk mengubah warna biru kertas menjadi merah jambu dijadikan ukuran laju kehilangan air dari bagian daun yang ditutup kertas. 2. Potometer Alat ini mengukur pengambilan air oleh sebuah potongan pucuk, dengan asumsi bahwa bila air tersedia dengan bebas untuk tumbuhan, jumlah air yang diambil sama dengan jumlah air yang dikeluarkan oleh transpirasi.
3. Pengumpulan uap air yang ditranspirasi Cara ini mengharuskan tumbuhan atau bagian tumbuhan dikurung dalam sebuah bejana tembus cahaya sehingga uap air yang ditranspirasikan dapat dipisahkan. 4. Penimbangan langsung Pengukuran transpirasi yang paling memuaskan diperoleh dari tumbuhan yang tumbuh dalam pot yang telah diatur sedemikan rupa sehingga evaporasi dari pot dan permukaan tanah dapat dicegah. Kehilangan air dari tumbuhan ini dapat ditaksir untuk jangka waktu tertentu dengan penimbangan langsung. Terdapat beberapa metode lain yang dapat digunakan untuk meakukan pengukuran transpirasi, antara lain: 1. Metode lisimeter atau metode grafimeter Dua abad yang lalu, Stephen Hales mempersiapkan tanaman dalam pot dan tanamannya yang ditutup rapat agar air tidak hilang, kecuali dari tajuknya yang bertranspirasi kemudian, tanaman dalam pot itu ditimbang pada selang waktu tertentu, dan arena jumlah air yang digunakan untuk pertumbuhan tanaman ( misalnya, yang diubah menjadi karbohidrat ) kurang dari 1 % dari jumlah air yang di transpirasikan, maka sebenarnya semua perubahan bobot dapat dianggap berasal dari transpirasi. Ini dinamakan metode lisimeter. Hanks dan peneliti lannya sudah banyak sekali mengembangkan metode sederhana ini. Lisimeter miliknya di kebun Greenville merupakan beberapa bejana yang besar ( beberapa meter kubik besarnya ) diisi penuh dengan tanah dan dikuburkan, sehingga permukan atasnya sama tinggi dengan permukaan lapangan. Bejana terebut diletakkan di dekat bantalan karet besar yang diletakkan didasarnya dan diisi air dan zat anti beku yang dihubungkan dengan pipa yang tegak keatas permukaan tanah. Tinggi cairan dalam pipa menunjukkan ukuran bobot lisimeter, maka permukaannya berubah-ubah sejalan dengan perubahan kandungan air dalam tanah dilisimeter dan dalam tanaman yang sedang tumbuh,
walaupun bobotnya kecil saja di bandingkan dengan bobot tanah. Jumlah air t anah di tentukan oleh air irigasi dan jumlah hujan dikurangi evapotranspirasi, yaitu gabungan antara penguapan dari tanah dan transpirasi dari tumbuhan. Penguapan dari tanah dapat diduga dengan berbagai macam cara. Lisimeter merupakan metode lapangan paling handal untuk mempelajari evapotransipirasi, t api memang mahal dan tidak mudah di pindah-pindahkan. Meskipun tidak diseluruh dunia, lisimeter banyak digunakan. Teknik yang lebih umum, menggunakan persamaan perimbangan air untuk menghitung evapotranspirasi dari selisih anars masukkan dan pengeluaran Et = irigasi + hujan + pengurasan – drainase – aliran permukaan. Dengan Et = evapo transpirasi, dan pengurasan adalah kehilangan dari cadangan tanah. Pengukuran cadangan air tangah pada awal dan akhir suatu periode menghasilkan nilai pengurasaan. 2. Metode pertukaran gas atau metode kurvet Dalam metode ini, transpirasi dihitung dengan cara mengukur uap air di atmosfer yang tertutup yang mengelilingi daun. Sehelai daun di kurung dengan sebuah kuvet bening misalnya, dan kelembabapan suhu, dan volume gas yang masuk dan keluar kuvet di ukur.
B.
Anatomi Stomata
Stoma adalah lubang atau celah yang terdapat pada epidermis organ tumbuhan yang berwarna hijau yang dibatasi oleh sel khusus yang disebut sel
penutup. Sel penutup dikelilingi oleh sel sel yang bentuknya sama atau berbeda dengan sel sel epidermis lainnya dan disebut sebagai sel tetangga. Sel tetangga adalah sel yang berperan penting dalam perubahan osmotik yang mengatur dalam lebar celah dan gerakan sel penutup. Sel penutup pada stomata dapat terletak sama tinggi dengan permukaan epidermis atau panerofor, atau stomata dapat lebih rendah dari permukaan epidermis (kriptofor). Stomata dapat juga lebih tinggi dari permukaan
epidermis
yang sering
dikatakan
sebagai
sel
penutup
tipe
menonjol. Sel penutup biasanya berbentuk ginjal bila kita perhatikan dari atas, akan tetapi pada suku rerumputan (Poaceae) sel menutup berbentuk berbeda dengan dua sel tetangga diantara tiap sel penutup stomata. Pada tanaman, stomata memiliki fungsi sebagai tempat pertukaran gas dari dalam tanaman ke lingkungannya. Pada umumnya, stomata berada di bawah permukaan daun. Namun, pada sebagian tanaman, stomata ada yang berada di atas permukaan daun, ada yang di kedua permukaannya, dan ada pula yang tidak memiliki stomata sama sekali. Daun tanaman teratai hanya memiliki stomata pada bagian atas daunnya, daun rerumputan memiliki jumlah stomata yang sama banyaknya di kedua permukaan daunnya, dan daun tanaman air tidak memiliki stomata sama sekali. Sel penjaga pada tanaman dikotil berbentuk seperti sepasang ginjal. Sel penjaga pada tanaman monokotil (rerumputan) berbentuk memanjang. Serat halus selulosa pada sel penjaga umumnya melingkari sel penjaga sehingga disebut sebagai miselasi radial. Serat selulosa umumnya tidak elastis sehingga ketika menyerap air tidak dapat menjadi lebih besar, malainkan menjadi semakin panjang. Karena ujung satu dengan yang lainnya saling bertautan, keduanya akan melengkung keluar dan stomata membuka. Ketebalan dinding sel penjaga berbeda antara yang berada di dekat celah stomata dengan yang berada di sisi jauh celah stomata. Perbedaan ketebalan dinding sel penjaga ini berfungsi terhadap pelengkungan sel penjaga ketika tekanan turgor meningkat. Sel penjaga mengandung sedikit kloroplas, sedangkan sel epidermis di sampingnya tidak mengandung sama sekali (kecuali pada paku pakuan). Plasmodesmata yang menghubungkan protoplas sel penjaga dengan sel pelengkap/pendukung hanya sedikit atau bahkan tidak memiliki sama sekali.
Stomata dapat dikelompokkan berdasarkan asal dari sel tetangga dan sel penutupnya. Berikut tipe tipe stomata berdasarkan asal sel tetangga dan sel penutupnya.
Mesogen, yaitu kedua sel berasal sama
Perigen, apabila sel tetangga tidak mempunyai asal yang sama dengan sel penutup
Mesoperigen, yaitu apabila sel tetangga sedikitnya satu saja memiliki asal yang sama dengan sel penutup. Stomata juga dapat dikelompokkan berdasarkan susunan sel-sel tetangga.
Stomata pada tumbuhan dicotyledoneae dapat dikempokkan menjadi 4 tipe yaitu: 1. Tipe anomositik / Ranuculaceae, adalah tipe sel tetangga yang memiliki kesamaan bentuk dan ukuran dengan sel epidermis disekitarnya. Tipe ini umumnya dijumpai pada stomata tumbuhan keluarga Cucurbetaceae, Malvaceae, Caparidaceae, dan Ranuculaceae. 2. Tipe anisositik/ Cruiferae, yaitu sel penutup dikelilingi oleh tiga buah sel tetangga yang tidak berukuran sama. Tipe ini dapat anda temukan pada stomata tumbuhan anggota keluarga Solanaceae dan Cruciferae. 3. Tipe parasitik/Rubiceae, tipe sel penutup yang didampingi oleh satu se l tetangga atau lebih dengan sumbu panjang sel tetangga sejajar dengan sumbul sel penutup serta celah. Tipe ini dapat anda perhatikan pada stomata tumbuhan anggota keluarga Mimosaceae, Magnoliaceae, dan Rubiceae. 4. Tipe Diasitik, yaitu tipe stomata yang dikelilingi oleh 2 sel tetangga. Dinding bersama dari kedua sel tetangga tegak lurus terhadap sumbu panjang sel penutup serta celah. Anda dapat menemukan stomata tipe ini pada tumbuhan anggota keluarga Acanthaceae dan Caryophyllaceae.
C.
Pengaruh Lingkungan Terhadap Stomata
Lingkungan dapat memberikan pengaruh terhadap stomata seperti membuka dan menutupnya stomata, diantaranya: 1.
Cahaya Kekurangan cahaya dapat menyebabkan kemampuan terbukanya celah
stomata berkurang pada kebanyakan tumbuhan. Hal ini tidak tergatung pada tanggapan stomata terhadap kenaikan CO 2 di ruang antar sel akibat penurunan laju fotosinetesis. 2.
Suhu Stomata akan membuka lebih besar jika suhu lingkungan disekitarnya
meningkat. 3.
Kelembapan Pada beberapa jenis tumbuhan akan menunjukkan tanggapan stomata secara
langsung terhadap adanya kelembapan dilingkungan sekitar, sehingga kenaikan kelembapan relatif menyebabkan stomata menutup. 4.
Angin
Pada kebanyakan tanaman, kenaikkan dari kecepatan angin yang besar dapat menyebabkan stomata menutup. Stomata akan membuka jika tekanan turgor kedua sel penjaga meningkat. Peningkatan tekanan turgor sel penjaga disebabkan oleh masuknya air ke dalam sel penjaga. Proses masuknya air tersebut berasal dari tekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah. Tinggi rendahnya potensial air ini bergantung pada jumlah bahan yang terlarut (solute) di dalam cairan sel. Semakin banyak jumlah bahan yang terlarut maka potensial osmotik sel akan semakin rendah. Semakin rendah potensial osmotik sel maka semakin rendah pula turgiditas sel. Jika sel bersifat flacid (kendor), stomata akan menutup.
D.
Mekanika Stomata Proses membuka dan menutupnya stomata banyak dipengaruhi oleh
intensitas cahaya di sekitarnya. Jika intensitas cahaya kuat, maka stomata membuka, sebaliknya juga intensitas cahaya rendah (lemah) atau dalam keadaan gelap, stomata akan menutup.
Oleh karena itu, pada siang hari stomata lebih banyak terbuka, sehingga proses transpirasi sangat besar. Gerakan membuka dan menutupnya stomata ini juga disebabkan oleh mengembang dan mengkerutnya sel pengawal (sel penutup). Pada saat cahaya kuat, sel pengawal (penutup) menyerap air dari sel tetangga, yang mengakibatkan sel pengawal mengembang dan tegang. Kondisi ini mengakibatkan bagian dinding sel yang lentur tertarik di belakang ke arah sel
tetangga dan bagian dinding sel yang berbatasan dengan lubang stomata ikut tertarik. Hal ini yang menjadikan stomata terbuka sehingga uap air dari dalam rongga antarsel keluar. Faktor yang mempengaruhi membuka dan menutupnya stoma yaitu: 1) faktor internal antara lain cahaya matahari, konsentrasi CO2, dan asam absisat (ABA) 2) faktor internal (jam biologis). Cahaya matahari merangsang sel penjaga menyerap ion K+ dan air, sehingga stoma membuka pada pagi hari. Konsentrasi CO2 yang rendah di dalam daun juga menyebabkan stoma membuka. Stomata akan menutup apabila terjadi cekaman air. Pada saat cekaman air, zat pengatur tumbuh ABA diproduksi di dalam daun yang menyebabkan membran menjadi bocor sehingga terjadi kehilangan ion K+ dari sel penjaga dan menyebabkan sel penjaga mengkerut sehingga stomata menutup. Faktor internal yaitu jam biologis memicu serapan ion pada pagi hari sehingga stoma membuka, sedangkanpada malam hari terjadi pembebasan ion yang menyebabkan stoma menutup. Stomata pada sebagian besar tanaman umumnya membuka pada siang hari dan menutup pada malam hari. Pada beberapa tumbuhan misalnya kelompok tumbuhan CAM stoma membuka pada malam hari sedangkan pada siang hari stoma menutup. Menutupnya stoma pada siang hari Membran plasma Pompa proton merupakan adaptasi untuk mengurangi proses penguapan tumbuhan yang hidup di daerah kering. Pada malam hari CO2 masuk ke dalam tanaman dan disimpan dalam bentuk senyawa C4. Selanjutnya senyawa C4 akan membebaskan CO2 pada si ang hari sehingga dapat digunakan untuk fotosintesis. Adaptasi lainnya yang terdapat pada tumbuhan xerofit untuk mengurangi proses transpirasi yaitu memiliki daun dengan stoma tersembunyi (masuk ke bagian dalam) yang ditutupi oleh trikoma (rambut-rambut yang merupakan penjuluran epidermis. Pada saat matahari terik, jumlah air yang hilang melalui proses transpirasi lebih tinggi daripada jumlah air yang diserap oleh akar. Untuk mengurangi laju transpirasi tersebut stoma akan menutup.
E.
Peranan Transpirasi dan Pertukaran Energi
Transpirasi
memberikan
beberapa
manfaat
sebagai
penunjang
pengangkutan mineral, mempertahankan turgiditas optimum dan menghilangkan sejumlah besar panas dari daun. Mineral yang diserap ke dalam akar bergerak ke atas tumbuhan dengan cara tertentu dalam arus transpirasi, yaitu aliran air melalui xylem akibat transpirasi. Selain itu peranan transpirasi dalam tumbuhan untuk menurunkan suhu atau mendinginkan daun. Daun yang tidak melakukan transpirasi akan lebih panas beberapa derajat. Perubahan suhu dari daun menunjukkan adanya pertukaran energi dari daun dan lingkungan. Transpirasi juga mempunyai peran yang penting bagi tumbuhan sebagai berikut: 1. Membentuknya daya hisap daun, 2. Membantu penyerapan air dan zat hara oleh akar, 3. Mengurangi air yang terserap berlebihan, 4. Berperan pada fotosintesis dan respirasi karena membuka dan menutupnya stomata Dari banyak peran pentingnya transpirasi, yang terpenting adalah untuk melepaskan energi digunakan untuk fotosintesis hanya sekitar 2% atau kurang. Kelebihan energi radiasi harus dibuang/dilepaskan ke lingkungan melalui pancaran (pantulan kembali oleh sel epidermis yang bersifat optis). Antaran secara fisik dan sebagian besar untuk menguapkan air (untuk 1 gram air membutuhkan 586 kalori). F.
Pertukaran Energi Tumbuhan Dalam Ekosistem
Transpirasi mendinginkan daun, pengembunan uap air atau es pada daun (berupa embun atau titik- titik es) melepaskan panas (kalor) laten pengembunan air ke daun dan lingkungannya. Radiasi yang datang akan memanaskan daun, tetapi daun memancarkan energi ke lingkungannya. Jika suhu daun berbeda dari suhu udara, akan terjadi pertukaran panas (kalor), mula- mula secara rambatan (yakni: energi molekul di permukaan daun bertukar dengan energi molekul udara yang bersinggungan) dan kemudian secara konveksi (yaitu: sejumlah udara yang
dipanaskan akan memuai menjadi lebih ringan, kemudian naik dan turun lagi bila mendingin). Dalam pembahasan selanjutnya, gabungan antara rambatan dan konveksi disebut sebagai konveksi saja. Jika suhu daun berubah, keadaan yang memang lazim terjadi, daun akan menyimpan atau melepaskan panas (kalor). Jika sehelai daun tipis menyimpan panas (kalor) dalam jumlah tertentu, suhunya akan naik dengan cepat; jumlah panas (kalor) yang sama yang disimpan dalam kaktus hanya sedikit saja yang menaikkan suhunya, namun kaktus tetap panas lebih lama. Untuk mudahnya, hanya akan diambil contoh daun yang berada dalam kesetimbangan dengan lingkungannya; artinya, pada suhu konstan. Sekitar 1 sampai 2% cahaya diubah menjadi energi kimia melalui fotosintesis, dan jumlah yang kecil itu dapat diabaikan. Energi yang dihasilkan dari respirasi dan proses metabolik lainnya juga dapat diabaikan karena terlalu kecil. Pada keadaan tetap, ada tiga mekanisme pertukaran energiyang mempengaruhi terjadinya suhu daun, yaitu radiasi, konveksi, dan transpirasi. A) RADIASI Secara umum,radiasi adalah proses di mana panas mengalir dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah bila benda-benda itu terpisah di dalam ruang, bahkan bila terdapat ruang hampa di antara benda-benda tersebut. Istilah ‘radiasi” pada umumnya dipergunakan untuk segala jenis hal ikhwal gelombang elektromagnetik. Tetapi dalam ilmu perpindahan panas kita hanya perlu memperhatikan hal ikhwal yang diakibatkan oleh suhu dan yang dapat mengangkut energi melalui medium yang tembus cahaya atau melalui ruang. Energi yang berpindah dengan cara ini diistilahkan panas radiasi. Daun menyerap radiasi tampak (cahaya) dan radiasi tak tampak (infra- merah) dari lingkungan sekitar dan memancarkan energi infra- merah. Jika daun menyerap energi radiasi lebih banyak daripada yang dipancarkannya, maka kelebihannya harus dibuang dengan cara konveksi atau melalui transpirasi, atau melalui kedua cara tersebut (bila tidak, suhu akan naik). Pada malam hari, daun sering memancarkan energi lebih banyak daripada yang diserapnya. Apabila suhu
daun di bawah suhu udara, daun akan menyerap panas (kalor) dari udara dan mungkin dari air embun atau titik es di permukaannya. B) KONVEKSI Secara umum,konveksi adalah proses tansport energi dengan kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan energi dan gerakan mencampur.atau dengan kata lain, konveksi adalah proses di mana kalor ditransfer dengan pergerakan molekul dari satu tempat ke tempat yang lain. Konveksi sangat penting sebagai mekanisme perpindahan energi antara permukaan benda padat dan cairan atau gas. Perpindahan energi dengan cara konveksi dari suatu permukaan yang suhunya di atas suhu fluida sekitarnya berlangsung dalam beberapa tahap. Pertama, panas akan mengalir dengan carakonduksi dari permukaan ke partikel- partikel fluida yang berbatasan. Energi yang berpindah dengan cara demikian akan menaikkan suhu dan energi dalam partikel-partikel fluida ini. Kemudian partikel-partikel fluida tersebut akan bergerak ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam fluida di mana mereka akan bercampur dengan , dan memindahkan sebagian energinya kepada, partikel-partikel fluida lainnya. Dalam hal ini alirannya adalah aliran fluida maupun energi. Energi sebenarnya disimpan di dalam partikel-partikel fluida dan diangkut sebagai akibat gerakan massa partikel-partikel tersebut. Mekanisme ini untuk operasinya tidak tergantung hanya pada beda suhu dan oleh karena itu tidak secara tepat memenuhi definisi perpindahan panas. Tetapi hasil bersihynya adalah angkutan energi, dan karena terjadinya dalam arah gradien suhu, maka juga digolongkan sebagai suatu cara perpindahan panas dan ditunjuki dengan sebutan aliran panas dengan cara konveksi. C) TRANSPIRASI Dalam beberapa hal, transpirasi mirip sekali dengan perpindahan panas (kalor) secara konveksi. Daya penggerak bagi transpirasi adalah gradien kerapatan uap air dari dalam daun ke atmosfer di luar lapisan batas. Hambatannya sebagian adalah hambatan lapisan batas. Sampai di sini, konveksi dan transpirasi sama, tapi
terdapat hambatan tambahan yang lebih besar untuk transpirasi, yaitu stomata. JJka stomata tertutup atau hamper tertutup, hambatan sagat tinggi; jika terbuka, hambatan cukup rendah. Ada lagi hambatan lain s elain pada daun selain hambatan stomata, tapi biasanya hamper konstan. Hambatan kutikula terhadap lalu lalangnya air bergantung pada kelembapan atmosfer, suhu, dan barangkali cahaya atu beberapa factor lain. Karena hambatan ini selalu cukup tinggi, maka jarang diperhitungkan. Hal yang penting untuk diingat ialah bahwa hambatan d aun selalu ada artinya daun bukan semata- mata seperti sehelai kertas basah. Dan hambatan daun terhadap transpirasi dapat sangat beragam karena berbagi faktor lingkungan yang mempengaruhi bukan stomata.
DAFTAR PUSTAKA Frank,Kreith.1991, Prinsip-Prinsip Perpindahan Panas Edisi Ketiga, Erlangga, Jakarta.
Salisbury,Frank B. dan Ross Cleon W.1995, Fisiologi Tumbuhan Jilid 1, ITB, Bandung.
Lakaitan, Benyamin. 2001, Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan, RajaGrafindo Persada, Jakarta.
Victoria, VR. 2001, Ozone and Plant Cell, Erlangga, Jakarta. Nugroho, H. 2005, Struktur dan Perkembangan tumbuhan, Penebar Swadaya, Depok.
