MEKANISME MASUKNYA ZAT PENCEMAR KE DALAM TUBUH TUMBUHAN Ditujukan untuk memenuhi salah satu tugas Mata Kuliah Eko-Fisiologi Tumbuhan
Disusun Oleh : Gita Geofani
140410100095
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PADJADJARAN 2013
Mekanisme Transportasi Zat Dalam Tubuh Tumbuhan Untuk hidup, tumbuhan membutuhkan air, gas-gas serta zat-zat hara yang diambil dari lingkungannya. Tumbuhan memiliki akar, batang dan daun dengan fungsinya masing-masing. Pada tumbuhan darat, sebagian besar air dan zat hara diserap dari tanah melalui akarnya. Zat yang lain seperti O2 dan CO2 banyak diserab melalui daun, terutama melalui mulut-mulut daun (stomata). Zat yang masuk ke dalam tubuh tumbuhan dapat berupa air, mineral, dan bahkan zat insektisida, logam berat, serta obat-obat kimia lainnya yang bentuknya dapat berbagai macam dapat berupa ion, zat terlarut, dan gas. Proses penyerapan tersebut bias dengan berbagai cara misalnya : Imbibisi Merupakan penyusupan atau peresapan air ke dalam ruangan antar dinding sel, sehingga dinding selnya akan mengembang. Misal masuknya air pada biji saat berkecambah dan biji kacang yang direndam dalam air beberapa jam (Anonim, 2013). Difusi Difusi merupakan perpindahan zat-zat atau molekul-molekul dari daerah konsentrasi tinggi (hipertonik) ke konsentrasi rendah (hipotonik). Tumbuhan tidak dapat membangkitkan tenaga hisap untuk menyerap air masuk ke jaringan akar. Tumbuhan juga tidak memiliki kemampuan memilih zat yang diserap. Berbagai zat yang larut dalam air tanah dan dapat menembus dinding dan membran sel rambut akar akan dapat terserap, bahkan zat-zat racun sekalipun. Misal, zat-zat insektisida, logam berat dan obat-obat kimia lainnya. Penyerapan zat pada tumbuhan bersifat pasif dan aktif. Pada penyerapan pasif, masuknya air ke dalam air digerakkan oleh banyak faktor, meliputi :
1) Beda suhu . Setiap zat cenderung dalam keadaan bergerak. Tenaga gerak semakin besar pada suhu yang semakin tinggi, sehingga gerak zat akan semakin cepat. Coba perhatikan saat kita memanaskan air. Molekul air akan bergerak semakin cepat bikla akan semakin panas. Adanya gerakan zat ini dapat menjadi salah satu pendorong masuknya zat ke dalam akar. 2) Beda konsentrasi. Bila kita membuka botol minyak wangi, apa yang terjadi? Bau minyak wangi akan segera menyebar ke luar, bukan ? Hal ini terjadi karena konsentrasi zat minyak wangi dalam botol sangat tinggi, sebaliknya keadaan di luar botol. Adanya perbedaan konsentrasi zat antara botol dan diluar botol, mendorong zat minyak wangi menyebar ke luar. Dengan kata lain, perbedaan konsentrasi zat membangkitkan tenaga gerak suatu zat. 3) Beda tekanan. Pergerakan zat juga terjadi karena adanya beda tekanan antara dua daerah. Misalnya, antara daerah di sekitar akar (rizhosfir) dengan keadaan di dalam sel / jaringan. 4) Zat-zat adsorptif (permukaannya mudah mengikat zat). Adanya daya ikat permukaan partikel zat menyebabkan gerak zat dihambat. Secara umum, gerak zat menyebar dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke daerah dengan konsentrasi yang lebih rendah, atau dari daerah bertekana tinggi ke daerah yang tekanannya lebih rendah, disebut difusi. Setelah terjadinya penyerapan di bagian akar dan daun tumbuhan, zat-zat tersebut akan dibawa atau diangkut ke seluruh bagian tumbuhan. Pengangkutan zat pada tumbuhan berlangsung melalui dua cara, yakni : 1) di luar pembuluh angkut (ekstravaskuler) 2) di dalam pembuluh angkut (intravaskuler)
Pengangkutan secara ekstravaskuler Pengangkutan ekstravaskuler berlangsung dalam dua cara, yakni : 1) Simplastik 2) Apoplastik Pada pengangkutan simplastik, air bergerak menembus sel ke sel, dari sitoplasma ke sitoplasma sel yang lain. Sedang pengangkutan apoplastik, air bergerak merambat melalui ruang-ruang antar sel. Pengangkutan secara intravaskuler Pengangkutan intravaskuler adalah proses pengangkutan zat yang terjadi di dalam pembuluh angkut, yaitu dalam xilem dan floem. Proses pengangkutan dalam pembuluh angkut terjadi secara vertikal. Air dan mineral serta zat-zat lain di dalam tanah masuk melalui buluh akar – epidermis – korteks – endodermis – perisikel dan akhirnya masuk ke xilem. Di dalam pembuluh xilem air dam mineral di bawah naik ke seluruh tubuh termasuk ke daun yang dalam prosesnya pengangkutan ini berbentuk aliran air (benang air). Air dan garam mineral akan diangkut ke daun melalui pembuluh kayu (xylem). Komponen utama penyusun xylem adalah elemen pembuluh (trakea) dan trakeid. Trakea dan trakeid merupakan sel-sel yang mati karena tidak mempunyai sitoplasma dan hanya mempunyai dinding sel. Sel trakea terdiri atas tabung yang berdinding tabal dan membentuk suatu pembuluh. Sel trakeid merupakan sel dasar penyusun xylem, yang terdiri dari sel memanjang dan berdinding keras karena mengandung lignin. Pada beberapa tempat dinding sel trakeid terdapat bagian-bagian yang tidak menebal yang disebut noktah. Selain trakea dan trakeid xylem juga mengandung sel parenkim (parenkim kayu) yang merupakan sel hidup dan berfungsi untuk menyimpan bahan makanan. Xylem juga mengandung serabut kayu yang berfungsi sebagai penguat (penyokong).
Sedang 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.Beberapa tumbuhan menyimpan hasil fotosintesis pada akarnya atau batangnya. Pada umumnya jaringan phloem tersusun oleh 4 komponen, yaitu : - buluh tapis - sel pengiring - parenkim phloem - serabut-serabut
Pada daun, zat-zat yang berada di dalam udara akan masuk ke dalam stomata atau mulut daun yang berfungsi sebagai salah satu organ pernafasan pada daun. Di dalam daun, kedua pembuluh, pembuluh xylem dan floem akan terletak berdampingan dan jaringannya tersusun pada tulang daun maupun susunan jala yang tampak pada daun. Kedua jaringan ini akan disatukan dalam berkas-berkas (bundles) yang direkatkan oleh pektin dan selulosa. Pada daun jagung dan tumbuhan C4 tertentu lainnya, berkas-berkas ini terlindungi oleh sel-sel khusus – dikenal sebagai sel-sel seludang berkas (bundle sheath) – yang secara fisiologi berperan dalam jalur fotosintesis yang khas. Pembuluh tapis biasanya terletak di sisi bawah (abaksial) atau punggung daun, sedangkan pembuluh kayu berada pada sisi yang lainnya (adaksial). Ini menjadi penyebab kutu daun lebih suka bertengger pada sisi punggung daun karena mereka lebih mudah mencapai pembuluh tapis untuk menghisap gula. Proses penyerapan dan pengangkutan zat di atas berlaku juga untuk logam berat. Logam berat masih termasuk golongan logam dengan kriteria-kriteria yang sama dengan logam-logam lain. Perbedaannya terletak dari pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau masuk ke dalam tubuh organisme hidup. Logam berat masuk ke dalam tubuh tumbuhan bisa dengan berbagai bentuk. Nierbor
dan
Richardson
menggunakan
istilah
logam
berat
untuk
menggantikan
pengelompokan ion-ion logam kedalam 3 kelompok biologi dan kimia (bio-kimia) pengelompokan tersebut adalah sebagai berikut ; -
Logam-logam yang dengan mudah mengalami reaksi kimia bila bertemu dengan unsur oksigen atau disebur juga dengan oxygen-seeking metal.
-
Logam-logam yang dengan mudah mengalami reaksi kimia bila bertemu dengan unsur nitrogen dan atau unsur belerang (sulfur) atau disebut juga nitrogen/sulfur seeking metal.
-
Logam antara atau logam transisi yang memiliki sifat khusus (spesifik) sebagai logam pengganti (ion pengganti) untuk logam-logam atau ion-ion logam dari kelas A dan logam dari kelas B. Kandungan logam berat dalam tubuh tumbuhan memberikan efek yang
berbeda tergantung jumlahnya dalam tubuh tumbuhan. Proses pengambilan dan pengumpulan logam berat di dalam tumbuhan dapat dibedakan menjadi tiga yaitu biokonsentrasi, bioakumulasi dan biomagnifikasi. Biokonsentrasi adalah proses masuknya zat kimia kedalam tubuh organisme dan kemudian terakumulasi. Bioakumulasi lebih luas dari biokonsentrasi yang merupakan proses pengambilan dan retensi bahan pencemar oleh makhluk hidup yang mengakibatkan peningkatan kepekatan sehingga dapat
menimbulkan pengaruh
yang merusak
(racun).
Biomagnifikasi berkaitan dengan peningkatan konsentrasi suatu zat kimia (kontaminan) pada setiap tingkat tropik dari rantai makanan. Biotransfer tersebut terjadi dari satu tingkat ke tingkat tropik yang lebih tinggi.
Nitrogen oksida Gas nitrogen oksida yang merupakan polutan di udara terutama terdapat dalam bentuk senyawa nitrit oksida (NO), nitrogen oksida (NO2), dan nitrat oksida
(N2O). nitrogen dioksida merupakan gas yang berwarna cokelat kemerahan dan di atmosfer dapat beraksi menjadi asam nitrat (HNO3). Sulfur oksida Gas sulfur oksida yang merupakan polutan utama di udara adalah sulfur dioksida (SO2). Sulfur dioksida adalah gas tidak berwarna dengan bau yang kuat. Sulfur dioksida dapat bereaksi di atmosfer membentuk sulfur trioksida (SO3). Sulfur trioksida dapat beraksi dengan air menghasilkan asam sulfat (H2SO4). Kedua gas tersebut di udara akan berubah menjadi asam nitrat dan asam sulfat yang merupakan senyawa utama penyebab terjadinya hujan asam. Perubahan NOx menjadi asam nitrat dapat menimbulkan dampak terhadap kesehatan. Nitrat merupakan unsur yang mudah sekali terbawa air dan masuk ke saluran air, sungai, air tanah dan akhirnya dikonsumsi oleh manusia. Nitrat yang masuk ke dalam tubuh akan diubah menjadi nitrit. Selanjutnya nitrit akan masuk ke dalam darah dan bereaksi dengan haemoglobin sehingga menghasilkan methemoglobin yang dapat merusak sistim transportasi oksigen di dalam darah. Udara yang telah tercemar oleh SOx dapat menyebabkan manusia mengalami gangguan pada sistim pernafasan. Gas SOx menyerang selaput lendir pada hidung, tenggorokan dan saluran nafas yang lain sampai ke paru-paru. Gas SOx dapat menmbulkan iritasi pada bagian tubuh yang terkena. Kadar SOx sebesar 6 ppm sudah cukup untuk menimbulkan iritasi pada manusia. Otot saluran pernafasan dapat mengalami kejang (spasme) akibat teriritasi oleh SOx. Jika waktu paparannya cukup lama akan timbul peradangan yang hebat pada selaput lendir yang diikuti oleh kelumpukan sistim pernafasan (paralisis cilia), serta
kerusakan
pada
epithelium
yang
menyebabkan
kematian.
Hujan asam juga dapat mengakibatkan kerusakan pada tanaman. Pengaruhnya antara lain adalah timbulnya bintik-bintik pada permukaan daun. Jika konsentrasi pencemar cukup tinggi, akan terjadi nekrosis atau kerusakan pada jaringan daun, sehingga daun tidak dapat berfungsi sempurna menjalankan proses fotosintesa dan
memproduksi karbohidrat, yang berakibat lebih lanjut pada kerusakan hutan dan pengikisan lapisan tanah yang subur. Hal ini merupakan awal terjadinya ketandusan lingkungan yang dapat menurunkan daya dukung alam terhadap kelangsungan hidup manusia. Asam dalam air hujan menambah kemampuan air itu untuk melarutkan dan membawa lebih banyak logam-logam berat keluar dari tanah, seperti merkuri (Hg) dan aluminium (Al). Ini berarti bahwa pada saat hujan asam mencapai sungai atau danau, air hujan itu membawa lebih banyak pemcemar berbahaya. Air asam ini juga dapat melarutkan tembaga (Cu) dan timbal (Pb) dari pipa-pipa logam untuk penyaluran air, yang dapat mengganggu sistim penyediaan air untuk konsumsi manusia. Masuknya zat-zat ini kedalam tubuh tumbuhan melalui organ pernafasan pada tumbuhan dapat berupa daun maupun akar, dimana zat terlarut ini masuk dan tersebar ke dalam tubuh tumbuhan melalui proses yang sudah dijelaskan sebelumnya. Pada daun, zat tersebut akan masuk melalui stomata dan diangkut menuju seluruh tubuh tumbuhan, begitu pula dengan proses masuk melalui akar zat-zat ini masuk melalui serabut akar lalu ke bagian jaringan lainnya. Proses pertukaran gas secara keseluruhan berlangsung secara difusi. Difusi merupakan perpindahan zat dari larutan pekat ke larutan encer. Gas akan masuk ke dalam sel tumbuhan secara difusi melalui ruang antar sel, dinding sel, membran sel, dan akhirnya masuk ke dalam sel. Sedangkan bila zat-zat ini terlarut di dalam air, tanah maka proses penyerapannya akan sama dengan proses penyerapan dan distribusi air dan mineral dalam tumbuhan.
