Tumbuhan memerlukan berbagai macam zat untuk kelangsungan hidupnya. Zat-zat tersebut sebagian besar diambil dari lingkungan, misalnya mineral, air, karbon dioksida, dan oksigen. Tumbuhan tingkat tinggi mengambil oksigen dan karbon dioksida melalui daun. Air dan garam-garam mineral diserap oleh tumbuhan dari dalam tanah melalui rambut-rambut akar yang terdapat pada epidermis akar. Tumbuhan mengambil air, karbon dioksida, dan oksigen dengan cara difusi, osmosis, dan transpor aktif. Ingatlah kembali materi bab 1 tentang sel.
Tumbuhan membutuhkan air sepanjang hidupnya. Setelah diserap akar, air digunakan dalam semua reaksi kimia, mengangkut zat hara, membangun turgor, dan akhirnya keluar dari daun sebagai uap atau air. Tumbuhan mempunyai sistem pengangkutan air dan garam mineral yang diperoleh dari tanah agar air tetap tersedia. Pada tumbuhan tingkat tinggi terdapat dua macam cara pengangkutan air dan garam mineral yang diperoleh dari tanah, yaitu ekstravaskular dan intravaskular
Pengangkutan ekstravaskular adalah pengangkutan di luar berkas pembuluh. Pengangkutan ini bergerak dari permukaan akar menuju ke bagian-bagian yang letaknya lebih dalam dan menuju ke berkas pembuluh. Sementara itu, pengangkutan intravaskular adalah pengangkutan melalui berkas pembuluh dari akar menuju bagian atas tumbuhan.
1. Proses Pengangkutan Ekstravaskular
Pada pengangkutan ini, air akan masuk melalui sel epidermis akar kemudian bergerak di antara sel-sel korteks. Air harus melewati sitoplasma sel-sel endodermis untuk memasuki silinder pusat (stele). Setelah sampai di stele, air akan bergerak bebas di antara sel-sel. Cara transportasi dalam pengangkutan air dan mineral secara ekstravaskular ada dua macam, yaitu apoplas dan simplas. Perhatikan Gambar 2.14.
| Sumber: Biology, Champbell Gambar 2.14 Pengangkutan ekstravaskular secara simplas (a) dan apoplas (b) |
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.
Kebalikan dari transportasi apoplas adalah transportasi simplas. 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.
Pengangkutan mineral melalui transpor aktif. Mineral mampu masuk ke dalam akar karena melawan gradien konsentrasi, yaitu dari daerah berkonsentrasi rendah ke daerah berkonsentrasi tinggi.
2. Proses Pengangkutan Intravaskular
Pengangkutan intravaskular adalah pengangkutan melalui berkas pembuluh (xilem) dari akar menuju bagian atas tumbuhan. 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. Transportasi pada trakea lebih cepat daripada transportasi pada trakeida.
Ada beberapa jenis tumbuhan yang tidak mempunyai trakea sehingga trakeida merupakan satu-satunya saluran pengangkutan air tanah. Tumbuhan yang tidak mempunyai trakea misalnya pada tumbuhan paku dan tumbuhan berbiji terbuka.
Pengangkutan air dan mineral dari bawah ke atas tubuh tumbuhan oleh xilem mengikuti beberapa teori sebagai berikut.
a. Teori vital
Teori vital menyatakan bahwa perjalanan air dari akar menuju daun dapat terlaksana karena adanya sel-sel hidup, misalnya sel-sel parenkim dan jari-jari empulur di sekitar xilem.
b. Teori Dixon Joly
Teori Dixon Joly menyatakan bahwa naiknya air ke atas karena tarikan dari atas, yaitu ketika daun melakukan transpirasi. Air selalu bergerak dari daerah basah ke daerah kering.
c. Teori tekanan akar
Teori tekanan akar menyatakan bahwa air dan mineral naik ke atas karena adanya tekanan akar. Tekanan akar ini terjadi karena perbedaan konsentrasi air dalam air tanah dengan cairan pada saluran xilem. Tekanan akar paling tinggi terjadi pada malam hari dan dapat menyebabkan merembesnya tetes-tetes air dari daun tumbuhan (gutasi). Perhatikan Gambar 2.15.
| Sumber: Pustaka Alam Live, Tira Pustaka Gambar 2.15 Gutasi pada tepi daun |
Pada dasarnya, pengangkutan air dan mineral dari tanah ke dalam tumbuhan melibatkan tiga proses sebagai berikut.
- Proses osmosis.
- Proses difusi.
- Proses transpor aktif.
Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa pengangkutan air dan mineral dari dalam tanah ke tubuh tumbuhan melalui lintasan tertentu. Lakukan kegiatan berikut ini agar Anda dapat mengetahuinya lebih jelas.
Eksperimen 3
Mengamati Sistem Pengangkutan Melalui Xilem
Sediakan 1 gelas bening (transparan), air, pewarna makanan merah, pisau, dan 2 batang seledri berdaun yang masih segar. Setelah itu, isi gelas dengan air kira-kira seperempat bagian. Tambahkan pewarna makanan secukupnya untuk membuat air di gelas berwarna merah. Gunakan pisau untuk memotong melintang bagian bawah batang seledri. Masukkan 2 batang seledri ke dalam gelas yang berisi air berwarna merah. Amati dan catat penampakan batang setiap jam selama tiga jam pertama. Buatlah beberapa pengamatan tambahan sesering mungkin selama 12 jam pertama. Pastikan mencatat waktu setiap pengamatan dimulai dengan nol dan penandaan sejumlah waktu yang dilalui di antara setiap pengamatan. Setelah 12 jam, keluarkan satu batang seledri dari gelas. Amati dan catat penampakan bagian luar batang seledri. Kemudian gunakan pisau untuk memotong batang seledri dengan ukuran 2,5 cm dari bagian bawah, tengah, dan atas batang. Amati dan catat kenampakan potongan-potongan tersebut. Setelah 24 jam, amati bagian luar batang yang masih tetap di dalam air berwarna merah. Potong batang ini menjadi tiga bagian seperti pada pengamatan batang seledri yang pertama, yaitu bagian bawah, tengah, dan atas. Amati dan catat kenampakannya. Isikan hasil kegiatan Anda dalam tabel seperti berikut ini.
Pertanyaan:
- Bagaimana hasil pengamatan terhadap warna batang dan daun selama 3 jam pertama?
- Bagaimana hasil pengamatan setelah 12 jam? Apa yang terjadi dengan potongan-potongan batang dan daunnya?
- Bagaimana hasil pengamatan setelah 24 jam? Apa yang terjadi dengan potongan-potongan batang dan daunnya?
- Apa yang menyebabkan daun seledri berwarna merah? Jelaskan jawaban Anda. 5. Apa kesimpulan Anda dari kegiatan ini?
Tulislah laporan hasil eksperimen ini dan bahaslah bersama teman-teman
Air yang diangkut xilem digunakan untuk fotosintesis dan sebagian mengalami transpirasi. Laju transpirasi dipengaruhi oleh keadaan lingkungan, misalnya kelembapan, suhu, cahaya, angin, dan kandungan air tanah.
Kelembapan berpengaruh terhadap laju transpirasi. Jika kelembapan udara lingkungan di sekitar tumbuhan tinggi maka difusi air dalam ruang udara pada tumbuhan akan berlangsung lambat. Sebaliknya, jika kelembapan di sekitar tumbuhan rendah, difusi air dalam ruang udara pada tumbuhan berlangsung cepat.
Jika suhu lingkungan semakin tinggi maka laju transpirasi juga semakin cepat. Demikian juga jika intensitas cahaya meningkat maka transpirasi tumbuhan meningkat.
Angin cenderung meningkatkan laju transpirasi karena angin dapat menyapu uap air yang terkumpul di dekat permukaan. Sementara itu, kandungan air tanah juga dapat mempengaruhi laju transpirasi. Jika kandungan air tanah cukup banyak sehingga potensial air tanah lebih tinggi daripada di dalam sel-sel tumbuhan maka aliran air di dalam pembuluh kayu dan laju transpirasi meningkat. Lakukan kegiatan berikut untuk lebih memahami proses transpirasi pada tumbuhan.
Eksperiment 4
Mengenali Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Transpirasi Tumbuhan
Dalam pengamatan ini Anda akan mempelajari pengaruh kelembapan dan intensitas cahaya terhadap laju transpirasi. Oleh karena itu, Anda akan melakukan kegiatan pengamatan sebanyak dua kal
a. Pengaruh Kelembapan terhadap Laju Transpirasi
Sediakan dua botol kaca kecil, pewarna makanan merah, air, dua batang seledri, tanah liat, kertas label, spidol, gunting, dan satu botol soda plastik ukuran 2 liter. Setelah itu, isilah dua botol soda kaca kecil dengan air yang telah diberi warna merah, kira-kira separuh. Letakkan satu batang seledri pada setiap botol (beri label botol I dan II). Gunakan tanah liat sebagai penutup sekeliling mulut botol. Dengan kertas label dan spidol, tandai batas larutan pada setiap botol. Kemudian ambillah botol plastik dan potonglah bagian bawahnya dengan gunting. Tutup rapat-rapat dengan sumbat botol dan sungkupkan menutupi botol II (lihat gambar). Angkatlah botol plastiknya, dan dengan menggunakan botol semprotan, kabutilah udara di dalam botol plastik dua kali sehari, pagi dan sore selama satu minggu. Letakkan botol kedua dengan batang seledri di tempat kering. Pada akhir minggu, bandingkan ketinggian air dalam botol di lingkungan yang berkabut dengan botol di lingkungan yang kering.
Pertanyaan:
- Adakah perbedaan ketinggian air pada kedua botol tersebut? Mengapa hal ini terjadi?
- Bagaimana pengaruh kelembapan pada laju transpirasi? Jelaskan jawaban Anda.
b. Pengaruh Intensitas Cahaya terhadap Laju Transpirasi
Sediakan dua tanaman sejenis, kantong plastik bening, isolasi, dan kotak kardus. Pilihlah satu daun dari setiap tanaman tersebut. Pilihlah daun yang berukuran sama. Bungkuslah daun-daun tersebut dengan kantong plastik bening dan tempelkan plastik ke batang menggunakan isolasi. Letakkan kedua tanaman dekat jendela yang langsung menerima cahaya matahari. Tutuplah salah satu tanaman dengan kotak kardus. Setelah 3 jam, amati bagian dalam setiap kantong plastik.
Pertanyaan:
- Bagaimana keadaan kantong plastik dari kedua tanaman tersebut?
- Bagaimana pengaruh intensitas cahaya terhadap laju transpirasi?
- Apa kesimpulan Anda dari kegiatan ini?
Buatlah laporan hasil eksperimen di atas
Selain pengangkutan air dan mineral dari tanah, pada tumbuhan juga terjadi pengangkutan hasil-hasil fotosintesis. Zat makanan hasil fotosintesis ditimbun sementara pada daun. Namun, banyak tumbuhan yang mempunyai organ penyimpanan misalnya umbi akar. Selanjutnya, zat makanan ini mengalami pengangkutan ke bagianbagian tumbuhan lain melalui pembuluh tapis (floem). Jadi, pembuluh tapis berfungsi mengangkut hasil fotosintesis secara dua arah, yaitu
dari daun ke tempat penyimpanan makanan cadangan dan ke bagianbagian yang aktif tumbuh. Fungsi pembuluh tapis (floem) dapat Anda pelajari lebih lanjut di bagian terakhir bab ini yaitu tentang pencangkokan batang tanaman