DASAR TEORI
Dari seluruh senyawa yang diperlukan bagi pertumbuhan
tumbuhan, air merupakan senyawa yang dibutuhkan dalam jumlah terbesar. Air
terdapat diseluruh bagian tubuhnya, mulai dari air tanah disekitar akar sampai
batas permukaan air dan uap air di dalam daun (Astuti: 2009).
Air di dalam sel berada dalam
bentuk bebas dan terikat. Keterikatan air itu mungkn karena terikat pada ion
atau molekul polar, terikat dengan ikatan H pada molekul lain, terikat pada
koloid (plasma protein atau dinding sel), atau terikat secara kapiler. Apabila
tumbuhan kekurangan air, air bebaslah yang terutama hilang terlebih dahulu. Air
bebas di dalam sel terutama terdapat di dalam vakuola sebagai cairan encer.
Sebagai larutan ar di dalam mempunyai potensial air lebih kecil dan nol. Besarnya
potensial air larutan cairan sel dipengaruhi oleh temperature, adanya bahan
lain, adanya imbiban (zat yang mampu mengadakan imbibisi), dan adanya atau
tegangan (tekanan hidrostatik) (Mudakir, 2004:12).
Air diperlukan dalam jumlah besar
oleh tumbuhan hidup. Air merupakan bagian terbesar tubuh tumbuhan yang aktif
mengadakan metabolisme. Fungsi air bagi tumbuhan :
1. menjadi penyusun utama
protoplasma
2. menjadi pelarut bagi zat hara
yang diperlukan tumbuhan
3. menjadi alat transport untuk
memindahkan zat hara
4. menjadi medium berlangsungnya
reaksi metabolisme
5. menjadi bahan dasar-dasar
untuk reaksi biokimia
6. mengatur turgor sel (untuk
pembentangan dinding sel)
7. untuk mempertahankan
temperature yang seragam diseluruh tubuh
8. alat gerak misalnya pada pulvinus
tangkai daun (Mudakir, 2004:12).
Tumbuhan darat mendapatkan air
dari tanah, sebagai hasil penyerapan oleh akar. Di dalam tanah air berada dalam
berbagai bentuk, yaitu :
1. air gravitasi : air yang
mengisi pori tanah yang besar
2. air kapiler : air yang mengisi
pori tanah yang kecil, dan tidak terikat oleh koloid tanah.
3. air higroskopik : air yang
terikat partikel tanah yang berupa komplex koloid
4. air yang terikat dalam molekul
merupakan air yang terdapat di dalam molekul garam tanah (Mudakir, 2004:12).
Hanya bentuk 1 dan 2 yang dapat
diserap oleh akar. Penyediaan air oleh tanah tergantung pada jumlah air yang
masuk (curah hujan dan irigasi) dan kapasitas menahan iar (kemampuan tanah
mempertahankan air yang masuk). Kapasitas ini ditentukan oleh struktur tanah
(partikel tanah, besarnya pori tanah), serta profil tanah (kendala top soil),
akibat perbedaan kecepatan gerak air di dalam tanah (Mudakir, 2004:12).
Kemampuan tanah menahan air
secara maksimal disebut kapasitas lapang, sedang kandungan air tanah minimal
yang masih dapat diserap akar disebut titik layu sementara. Air tanah adalah
suatu larutan, karena didalamnya terlarut berbagai macam garam (ion atau
molekul) dan gas. Tergantung kepada berapa banyak bahan terlarut didalamnya,
akar ditentukan konsentrasinya. Semakin tinggi konsentrasinya, semakin rendah
potensial airnya. Adanya perbedaan tersebut terjadilah proses difusi (Mudakir,
2004:12).
Tanaman yang berada pada daerah yang kondisi tanahnya
kering atau memiliki kelembaban udara rendah akan mengalami transpirasi yang
tinggi. Pada daerah ini fenomena tekanan akar tidak terlihat. Hal ini
disebabkan karena air di dalam pembuluh xilem tidak dalam keadaan menerima
tekanan, tetapi sebaliknya sedang mengalami tarikan (tension). Jadi air
bergerak ke atas karena adanya tarikan akibat terjadinya transpirasi dari daun
sehingga menimbulkan daya hisap daun (Lakitan: 2004).
Defisit air menyebabkan gangguan pada pertumbuhan dan
fotosintesis dan rangkaian fisiologis yang disebabkannya. Proses yang paling
dipengaruhi oleh deficit air adalah pertumbuhan sel. Kondisi stress air yang
berat menyebabkan terhambatnya fotosintesis. Potensial air merupakan suatu
ukuran basah atau keringnya suatu tanaman dan suatu indeks relative dari
kondisi stress air yang sedang dialaminya (Charloq dan Setiado, 2005: 52).
Perubahan kandungan relative daun pada saat terjadi
kekeringan menunjukkan perubahan volume sel atau kehilangan air dari jaringan
tanaman. Defisit air juga mengurangi pertumbuhan dan mempengaruhi pengambilan
nutrisi dari dalam tanah karena buruknya aktivitas akar. Berkurangnya
pertumbuhan juga berhubungan dengan tekanan osmotic di dalam sel tanaman.
Rendahnya potensial air di dalam tanah harus diimbangi dengan tekanan osmotic
yang rendah pada sel tanaman untuk menjaga tekanan turgor (Charloq dan Setiado,
2005: 52).
Daya hisap daun mempunyai peranan
penting sehingga air tanah dapat naik ke atas. Beberapa faktor yang
mempengaruhi daya hisap daun antara lain: terang teduhnya cahaya atau
intensitas cahaya, banyak sedikitnya daun, kelembaban udara, dan cukupnya air
tanah. Air bergerak secara vertikal melalui pembuluh xilem melawan grafitasi.
Beberapa teori yang menjelaskan kenaikan air dari akar ke daun, yaitu (Tim
Pembina Fisiologi Tumbuhan, 2010):
1. Teori Vital
Di dalam tubuh tanaman, maka
xilem merupakan pipa-pipa yang satu sama lain berhubungan, meskipun tidak
selalu secara langsung. Di dalam pipa-pipa kapiler itu air naik dari akar ke
ujung batang menentang gaya berat dan disamping itu harus pula mengatasi
gesekan dari dinding pipa. Teori vital menyatakan, bahwa perjalanan air semacam
itu hanya dapat terlaksana karena pertolongan sel-sel hidup, dalam hal ini
ialah sel-sel parenkim kayu, dan sel-sel jari empulur yang ada di sekitar xilem
(Mudakir:, 2004).
2. Tekanan Akar
Tekanan akar tampak pada sebagian
besar tumbuhan, tapi ini terjadi jika tanah cukup lembab, dan bila kelembaban
udara tinggi, artinya ketika transpirasi sangat rendah. Tetesan air akan
terlihat dari hidatoda pada ujung atau tepi daun rerumputan atau daun arbei.
Fenomena itu disehut gutasi. Jika tumbuhan ditempatkan dalam kondisi atmosfer
yang cukup kering, atau di tanah yang berkelembaban rendah, atau sekaligus
dalam kedua keadaan tersebut, maka takanan akar tidak muncul sebab air dalam
batangnya berada di bawah tegangan dan bukan di bawah tekanan (Mudakir: 2004).
3. Hukum Kapilaritas
Pembuluh xilem dapat dipandang
sebagai pembuluh kapiler sehingga air naik didalamnya sebagai akibat dari gaya
adhesi anatara dinding xilem dengan molekul air. Kapilaritas merupakan
interaksi antara permukaan-singgung dari suatu bahan cair dan bahan padat,
sehingga permukaan zat cair tersebut berubah bentuk, dari datar manjadi agak
mengkerut. Kapilaritas menyebabkan naiknya cairan ke dalam tabung yang sempit,
yang terjadi karena zat cair tersebut membasahi dinding tabung (dengan daya
adhesi) lalu tertarik ke atas. Pembuluh xilem dapat dipandang sebagai pembuluh
kapiler sehingga air naik di dalamnya sebagai akibat dari adhesi antar dinding
xilem dan molekul air (Mudakir: 2004).
4. Teori Kohesi
Molekul air letaknya
berderet-deret mulai dari dalam tanah (sistem perakaran) sampai daun, jika
molekul air dari dalam daun meloncat keluar karena transpirasi maka tempat yang
kosong tadi segera diisi oleh molekul air di bawahnya. Demikian seterusnya
hingga molekul air yang tepat berada diluar bulu akar mendapat kesempatan untuk
masuk kedalam sel akar (Mudakir: 2004).
Beberapa faktor yang yang
dapat menyebabkan terjadinya daya hisap daun dan daya tekan akar adalah sebagai
berikut:
1. Tekanan akar: berdasarkan fakta bahwa jika batang tanaman dipotong dan
kemudian dihubungkan dengan selang manometer air raksa, maka air di dalam
selang itu akan terdorong ke atas oleh tekanan yang berasal dari akar.
2. Kapilaritas: merupakan gejala yang timbul akibat interaksi antara permukaan
benda padat dengan benda cair yang menyebabkan gangguan terhadap bentuk
permukaan cairan yang semula datar, misalnya di dalam pipa yang kecil,
permukaan cairan menjadi naik, karena cairan tersebut ditarik oleh dinding
bagian dalam pipa oleh gaya adhesi
3. Sel pemompa: pergerakan vertikal air dari akar ke daun adalah karena adanya
peranan sel-sel khusus yang berfungsi memompa air ke atas, hal ini dibuktikan
dengan adanya hasil penelitian, dimana pergerakan vertikal air sebagian besar
melalui bagian yang mati dari tanaman (pembuluh xilem dan dinding sel), bukan
melalui bagian sel-sel yang hidup.
4. Kohesi: penyerapan vertikal air dalam tanaman dapat dijelaskan dengan tiga
elemen atau konsep kohesi yaitu: adanya perbedaan potensi air antara tanah dan
atmosfer sebagai tenaga pendorong, adanya tenaga hidrasi dinding pembuluh xilem
yang mampu mempertahankan molekul air terhadap gravitasi dan adanya gaya kohesi
antara molekul air yang menjaga keutuhan kolom air dalam pembuluh xilem
(Gardner: 1991).
Penyerapan air oleh tumbuhan
dipengaruhi oleh faktor dalam dan faktor luar (lingkungan). Meskipun faktor
lingkungan di atmosfer juga mempengaruhi, tetapi perannya dikalahkan oleh
faktor tanah.
Faktor dalam (disebut juga faktor tumbuhan) yaitu :
1. Kecepatan
transpirasi : penyerapan air hamper setara dengan transpirasi (penguapan lewat
daun) bila penyediaan air tanah cukup. Hal ini terjadi karena adanya
transpirasi menyebabkan daya hisap daun sebagai akibat kohesi yang diteruskan
lewat system hidrostatik pada xilem. Kecepatan transpirasi antara lain
ditentukan oleh banyaknya stomata dan keadaan permukaan daun.
2. Sistem
perakaran : berbagai tumbuhan menunjukkan perakaran yang berbeda, baik pada
pertumbuhan maupun kemampuannya menembus tanah. Karena penyerapan terutama
berlangsung di bulu akar, maka jumlah bulu akar yang terutama terjadi akibat
percabangan akar, menentukan penyerapan. Tumbuhan yang mempunyai akar dengan
perakaran yang sempit disebut mempunyai perakaran intensif. Sebaliknya yang
akarnya sedikit tetapi tumbuhan memanjang dan masuk jauh kedalam tanah disebut
perakaran ekstensif.
3. Pertumbuhan
pucuk : bila bagian pucuk tumbuh baik, akan memerlukan banyak air, menyebabkan
daya serap bertambah.
4. Metabolisme :
karena penyerapan memerlukan tenaga metabolisme, maka kecepatan metabolisme
terutama respirasi akan menentukan besarnya penyerapan. Metabolisme yang juga
memungkinkan pertumbuhan akar lebih baik, sehingga makin banyak cabang
akar/buluh akara yan terbentukan.
Faktor luar yaitu :
1. Ketersediaan
air tanah : tumbuhan dapat menyerap air tanah bila kandungan air tanah terletak
antara kapasitas lapang, penyerapan akan terhambat karena akar berada dalam
lingkungan anaerob.
2. Konsentrasi/potensial
osmotic air tanah : karena ke dalam air tanah terlarut berbagai ion dan molekul
maka potensial osmotiknya akan berubah bila yang larut berkurang atau
bertambah. Bila ion atau molekul yang larut terlalu banyak sehingga potensial
osmotiknya terlalu tinggi, tumbuhan halofit mampu menyerap air dari larutan
dengan potensial osmotic yang lebih besar dari tumbuhan halofit.
3. Temperatur
tanah : temperatur berhubungan terhadap penyerapan melalui berbagai cara yaitu
bia temperature rendah, air menjadi lebih kental sehingga sukar bergerak,
perbilitas plasma berkurang dan pertumbuhan akar terhambat.
4. Aerasi : aerasi
yang tidak baik menghambat respirasi aerob sehingga energi untuk penyerapan
berkurang. Bila respirasi anaerob terjadi, hasil akhir berupa alcohol yang
dapat melarutkan lipoprotein membrane plasma sehingga akar busuk. Aerasi yang
jelek juga menyebabkan kadar CO2 naik, pH larutan tanah turun, kekentalan
protoplasma naik dan permeabilitas akar terhadap air berkurang (Mudakir,
2004:15-16).
Tumbuhan mengeluarkan cairan dari tubuhnya melalui 3 proses, yaitu :
1. Transpirasi,
terlepasnya air dalam bentuk uap air melalui stomata dan kutikula ke udara
bebas (evaporasi).
Transpirasi dipengaruhi oleh Faktor luar, meliputi :
- Kelembaban udara : semakin
tinggi kelembaban udara maka transpirasi semakin lambat, pada saat udara lembab
transpirasi akan terganggu, sehingga tumbuhan akan melakukan gutasi.
- Suhu udara : semakin tinggi suhu
maka transpirasi semakin cepat.
- Intensitas cahaya : semakin banyak
intensitas cahaya maka transpirasi semakin giat.
- Kecepatan angin : semakin kencang
angin maka transpirasi semakin cepat.
- Kandungan air tanah : didalam
air tanah terlarut berbagai macam garam (ion atau molekul) dan gas. Tergantung
kepada berapa banyak bahan terlarut didalamnya, akar ditentukan konsentrasinya.
Semakin tinggi konsentrasinya, semakin rendah potensial airnya.
Faktor dalam, meliputi :
- ukuran (luas) daun
- tebal tipisnya daun
- ada tidaknya lapisan lilin pada permukaan daun
- jumlah stomata
- jumlah bulu akar (trikoma)
Jadi semakin
cepat laju transpirasi berarti semakin cepat pengangkutan air dan zat hara
terlarut, demikian pula sebaliknya. Alat untuk mengukur besarnya laju
transpirasi melalui daun disebut fotometer atau transpirometer.
2. Gutasi
Gutasi adalah pengeluaran air dalam
bentuk tetes-tetes air melalui celah-celah tepi atau ujung tulang tepi daun
yang disebut hidatoda/ gutatoda/ emisarium. Terjadi pada suhu rendah dan
kelembaban tinggi sekitar pukul 04.00 sampai 06.00 pagi hari. Di alami pada
tumbuhan famili Poaceae (padi, jagung, rumput, dll).
3. Perdarahan
Perdarahan adalah
pengeluaran air cairan dari tubuh tumbuhan berupa getah yang disebabkan karena
luka atau hal-hal lain yang tidak wajar. Misalnya pada penyadapan pohon karet
dan pohon aren (Mudakir: 2004).
Air yang
diserap akar dialirkan ke atas dengan mekanisme, antara lain:
1. Tekanan akar
Tekanan yang terjadi di xilem
sebagai hasil proses aktif. Tekanan akar dipengaruhi oleh faktor-faktor yang
mempengaruhi respirasi.
2. Aktivitas
sel xylem
Xilem sebagai bagian berkas
pengangkut selain terdiri dari trakea dan trakeid yang merupakan sel mati, juga
mengandung parenkim xilem yang terdiri dari sel hidup. Parenkim ini mampu
mengadakan metabolisme yang menghasilkan energi untuk menggerakkan air ke atas.
3. Daya hisap
daun
Sebagai akibat adanya transpirasi,
maka potensial osmotik sel-sel mesofil daun naik dan ini akan menyebabkan
terbentuknya daya hisap terhadap air di saluran xilem. Kalau daya hisap itu
besar, pipa sel-sel xilem akan mengecil dan kalau penyediaan air dari akar
cukup akan mengembang lagi. Hal ini dapat dilihat pada dendograf yang dipasang
melingkari batang (Mudakir: 2004).
Air dan bahan terlarut di
dalamnya (unsur hara) diangkut pada lintasan radial melalui bagian apoplas
namun pada sel-sel endodermis air akan bergerak melalui bagian simplas
(Lakitan, Benyamin,1995):
1. Apoplas
Pengangkutan yang terdiri
atas bagian tak hidup dari akar tumbuhan, yaitu dinding sel dan ruang antar
sel. Air masuk dengan cara difusi, aliran air secara apoplas tidak tidak dapat
terus mencapai xilem karena terhalang oleh pita kaspari (lapisan endodermis
yang memiliki penebalan dinding sel dari suberin dan lignin). Dengan demikian,
pengangkutan air secara apoplas pada bagian korteks dan stele menjadi terpisah
(Lakitan, Benyamin: 1995).
Apoplas terjadi terutama
pada jaringan akar yang masih muda yang sel endodermisnya belum mengalami
penebalan pita kaspari. Tetapi bila jaringan akar yang sudah tua yang sel
endodermisnya sudah mengalami penebalan pita kaspari, maka aliran air dengan
cara apoplas akan terhalang dengan kuat. Akibat dari ini maka akan terjadi
peningkatan jumlah air dan bahan terlarut, sehingga menimbulkan aliran balik
yang keluar dari akar sebagai kebocoran apoplas. Hal lain juga menimbulkan
naiknya potensi air sehingga memungkinkan terjadinya osmosis ke dalam sel dan
dilanjutkan secara simplas menuju silinder pusat atau ke jaringan pembuluh
(Lakitan: Benyamin,1995).
2. Simplas
Lintasan aliran air pada
pengangkutan simplas adalah sel-sel bulu akar menuju sel-sel korteks,
endodermis, perisikel, dan xilem. Pada pengangkutan ini, setelah masuk kedalam
sel epidermis bulu akar, air dan mineral yang terlarut bergerak dalam sitoplasma
dan vakuola, kemudian bergerak dari satu sel ke sel yang lain melalui
plasmodesmata. Sistem pengangkutan ini, menyebabkan air dapat mencapai bagian
silinder pusat (Lakitan, Benyamin: 1995).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar