11:11 PM Makalah Jaringan Transport Air

Faktor lingkungan yang berpengaruh adalah kandungan air tanah, kelembaban udara dan suhu tanah. Faktor tanaman yang berpengaruh adalah efisiensi perakaran, perbedaan tekanan difusi air tanah ke akar, dan keadaan protoplasma tanaman (Song, dan Torey, 2013).

Tumbuhan seperti sebagaian besar hewan, memiliki organ-organ yang tersusun atas jaringan-jaringan yang berbeda, yang pada akhirnya terdiri dari beberapa tipe sel yang berbeda. Jaringan adalah sekelompok sel dengan fungsi atau struktur yang sama, atau dua-duanya (Campbell dkk., 2008).

Setiap organ tumbuhan seperti akar, batang, dan daun memiliki jaringan dermis, vaskular, dan dasar. Masing-masing dari tiga kategori ini membentuk sistem jaringan (tissue system), sebuah unit fungsional yang menghubungkan semua organ tumbuhan. Walaupun setiap sistem jaringan sambung-menyambung keseluruh bagian tumbuhan, karakteristik-karakteristik spesifik jaringan dan hubungan spasialnya satu sama lain bervariasi pada organ-organ yang berbeda (Campbell dkk., 2008).

Selama siklus hidupnya tanaman memperoleh air dengan cara menyerap air dari lingkungannya. Yang dipengaruhi oleh faktor lingkungan dan faktor tanaman. Faktor lingkungan yang berpengaruh adalah kandungan air tanah, kelembaban udara dan suhu tanah. Faktor tanaman yang berpengaruh adalah efisiensi perakaran, perbedaan tekanan difusi air tanah ke akar, dan keadaan protoplasma tanaman (Song, dan Torey, 2013).

Transportasi tumbuhan adalah proses pengambilan dan pengangkutan   zat-zat ke seluruh bagian tubuh tumbuhan pada tumbuhan tingkat rendah (ganggang) penyerapan air dan zat hara yang terlarut di dalamnya dilakukan melalui seluruh bagian tubuh. Pada tumbuhan tingkat tinggi (spermatophyta) proses pengangkutan dilakukan oleh pembuluh pengangkut yang terdiri dari pembuluh kayu (xilem) dan pembuluh tapis (floem). Tumbuhan memperoleh bahan dari lingkungan untuk hidup berupa O₂, CO₂, air dan unsur hara kecuali gas O₂ dan CO₂ zat diserap dalam bentuk larutan ion. Mekanisme proses penyerapan dapat berlangsung karena adanya proses imbibisi, difusi, osmosis dan transpor aktif (Lakitan, 2011).

Imbibisi merupakan penyusupan atau peresapan air ke dalam ruangan antar dinding sel, sehingga dinding selnya akan mengembang, seperti masuknya air pada biji saat berkecambah dan biji kacang yang direndam dalam air beberapa jam. Difusi merupakan gerak menyebarnya molekul dari daerah konsentrasi tinggi (hipertonik) ke konsentrasi rendah (hipotonik) misalnya pengambilan O₂ dan pengeluaran CO₂ saat pernafasan, penyebaran setetes tinta dalam air. Osmosis adalah proses perpindahan air dari daerah yang berkonsentrasi rendah (hipotonik) ke daerah yang berkonsentrasi tinggi (hipertonik) melalui membran semipermiabel. Membran semipermiabel adalah selaput pemisah yang hanya bisa ditembus oleh air dan zat tertentu yang larut di dalamnya. Keadaan tegang yang timbul antara dinding sel dengan dinding isi sel karena menyerap air disebut turgor, sedangkan tekanan yang ditimbulkan disebut tekanan turgor untuk sel tumbuhan bersifat selektif semipermiabel. Setiap sel hidup merupakan sistem osmotik. Jika sel ditempatkan dalam larutan yang lebih pekat (hipertonik) terhadap cairan sel, air dalam sel akan terhisap keluar sehingga menyebabkan sel mengkerut. Peristiwa ini disebut plasmolisis (Campbell dkk., 2008).

Prinsip osmosis, yaitu transfer molekul solvent dari lokasi hipotonik (potensi rendah) solution menuju hipertonik solution, melewati membran. Jika lokasi hipertonik solution kita beri tekanan tertentu, osmosis dapat berhenti atau malah berbalik arah (reserved osmosis). Besarnya tekanan yang dibutuhkan untuk menghentikan osmosis disebut sebagai osmotik. Jika dijelaskan sebagai konsep termodinamika, osmosis dapat dianalogikan sebagai proses perubahan entropi. Komponen solvet murni memiliki entropi rendah, sedangkan komponen berkandung solute tinggi juga. Mengikuti hukum termo II, setiap perubahan yang terjadi  selalu  menuju kondisi entropi maksimum, maka solvent akan mengalir menuju tempat yang mengandung solute lebih/banyak, sehingga total entropi akhir yang diperoleh akan maksimum. Solvent akan kehilangan entropi dan solute akan menyerap entropi. Jika pada suatu tumbuhan terjadi peristiwa kekurangan air karena ketersediaan air dalam media tanam kurang hal ini akan menyebabkan kecepatan absorbsi tidak dapat mengimbangi kehilangan air melalui proses transpirasi tanaman, sehingga menyebabkan terhambatnya pertumbuhan pada tanaman tersebut (Hariyati, 2003).

Pengangkutan air pada tumbuhan dan garam mineral diluar pembuluh xilem (ekstravaskuler). Pengangkutan ini bergerak dari permukaan akar menuju ke bagian-bagian yang letaknya lebih dalam dan menuju ke berkas pembuluh. 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. Transportasi ekstravakuler ada dua macam yaitu : transportasi simplas dan transportasi transportasi apoplas (Campbell dkk, 2008).

Transportasi simplas, yaitu pengangkutan air dan zat terlarut secara difusi osmosis dari sel ke sel melalui bagian sel tumbuhan yang hidup misalnya sitoplasma (plasmodesmata) dan vakuola. Pada transportasi simplas ini air dan zat terlarut terhalang oleh nilai osmosis dan sel endodermis dan perisikel (perikambium) yang lebih rendah dari sel-sel korteks di sebelah luarnya sehingga transportasi air dan zat terlarut dari korteks ke stele baik simplas maupun apoplas harus dengan transpor aktif atau pompa ion. Transportasi apoplas, yaitu pengangkutan air dan zat terlarut secara difusi osmosis (transpor pasif) di luar sitoplasma melalui bagian sel tumbuhan yang tidak hidup, misalnya melalui dinding sel dan ruang antar sel. Pada transportasi apoplas, air tidak bisa masuk ke xilem karena terhalang penebalan zat gabus (suberin) pita kaspari sel endodermi, sehingga air harus dipompa menembus sitoplasma sel endodermis dan transportasi menjadi bersifat simplastik terutama melalui peresap (sel penerus air) yang letaknya sejajar dan dengan permukaan akar dan tidak berhadapan dengan xilem (Campbell dkk, 2008).

Pengangkutan air melalui pembuluh xilem (intravaskuler). 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 (Campbell dkk, 2008).

Faktor yang mempengaruhi transportasi air dan zat terlarut melalui xilem dari akar hingga ke daun (Campbell dkk, 2008) antara lain:

Daya kapilaritas, yaitu kemampuan naiknya cairan di dalam pipa kapiler karena adanya adhesi (daya tarik menarik antar molekul tak sejenis) dan kohesi (daya tarik menarik antar molekul sejenis). Air dan zat terlarut dapat diangkut ke atas karena daya adhesi lebih besar dari kohesi (Campbell dkk, 2008).

Daya tekan akar, merupakan kemampuan akar mendorong air dalam xilem akar menuju ke atas. Daya tekan akar merupakan hasil aktifitas sel-sel epidermis dengan rambut akarnya yang terus menerus menyerap air dan zat terlarut dalam tanah dan menyebabkan konsentrasi air dan tekanan turgor sel akar meningkat. Meningkatnya konsentrasi air dan tekanan turgor sel akar menyebabkan terjadinya dorongan air ke atas di dalam pembuluh xilem (Campbell dkk, 2008).

Daya hisap daun, merupakan kemampuan daun untuk meningkatkan aliran air dari akar ke daun pada saat transpirasi atau penguapan. Molekul air dari akar sampai ke daun berderet secara berkesinambungan seolah-olah membentuk rantai molekul air. Potensial air akan makin kecil jika menjauh dari air. Dengan demikian potensial air daun lebih kecil dari potensial air di akar dan batang. Pada saat transpirasi, potensial air di daun akan mengecil dan mengakibatkan terjadinya tarikan air ke atas dari sel-sel dibawahnya.

Teori vital, menyatakan bahwa perjalanan air dari akar menuju ke daun  dapat

terlaksana karena adanya sel-sel hidup, misalnya sel-sel parenkim dan jari-jari empulur di sekitar xilem (Campbell dkk, 2008)

Menurut Dixon-Joly, menyatakan bahwa naiknya air ke atas di dalam xilem disebabkan karena adanya transpirasi di daun yang mengakibatkan molekul air di daun berkurang yang akan segera di isi oleh molekul-molekul air di bawahnya. Pengangkutan hasil fotosintesis (translokasi) ke seluruh bagian tumbuhan melalui floem merupakan transportasi simplas karena floem merupakan sel hidup. Bagian floem yang berperan utama dalam pengangkutan hasil fotosintesis adalah komponen pembuluh tapis yang berupa sel memanjang berbentuk silindris yangbersatu dibagian ujung membentuk suatu pembuluh. Bukti hasil fotosintesis diangkut melalui adalah pengelupasan kulit pada cangkok, penyadapan getah karet getah damar dan nira (Campbell dkk, 2008)

Sistem jaringan dermis (dermal tissue system) adalah lapisan pelindung terluar tumbuhan. Sistem jaringan vaskular (vaskular tissue system) melaksanakan transpor material jarak jauh antara sitem akar dan sistem tunas. Kedua tipe jaringan vaskular adalah xilem dan floem. Kemudian jaringan yang bukan jaringan dermal maupun jaringan vaskular adalah bagian dari sistem jaringan dasar (ground tissue system)yang bukan sekedar pengisi ruang kosong melainkan mencakup berbagai macam sel yang terspesialisasi untuk fungsi-fungsi seperti penyimpanan, fotosintesis dan pendukung (Campbell dkk., 2008).

   Kekurangan air merupakan salah satu faktor pembatas utama di bidang pertanian yang dapat mempengaruhi proses pertumbuhan dan perkembangan serta hasil produksi tanaman. Ketersediaan air tanah yang semakin menurun serta adanya perubahan iklim yang tidak  menentu menyebabkan kemarau yang berkepanjangan dan selanjutnya mengakibatkan kekurangan air pada tanaman. Di samping itu, kekurangan air pada tanaman dapat terjadi karena laju hilangnya air akibat transpirasi terjadi lebih cepat dibandingkan dengan laju pengambilan air dari tanah (Song dan Torey, 2013).

Banyak aktifitas tumbuhan ditentukan oleh sifat air dan bahan yang terlarut dalam air. Maka dari itu nilai yang diperkirakan orang tentang kekentalan air atau tahan untuk mengalir menjadi jauh lebih besar dari sebenarnya. Xylem dan floem dikelilingi oleh satu lapisan sel-sel yang hidup disebut dengan perisikel. Jaringan vaskuler dan perisikel membentuk suatu tabung yang disebut stele. Disebelah luar stele terdapat sel-sel endodermis, pada bagian dinding transversalnya dan juga pada dinding radialnya terdapat suberin yang mempunyai sifat yang tidak dapat ditembus air, lapisan luar endodermis terdapat beberapa lapisan sel korteks yang bersifat permeable, sehingga besar kemungkinan air dari permukaan akan bergerak menuju pembuluh xylem melalui dinding sel korteks tersebut (Lakitan, 2011).

Sebagai salah satu organ tanaman, akar berperan penting pada saat tanaman merespons kekurangan air dengan cara mengurangi laju transpirasi untuk menghemat air. Pada umumnya tanah mengering dari permukaan tanah hingga ke lapisan tanah bawah selama musim kemarau. Keadaan ini menghambat pertumbuhan akar di lapisan tanah yang dangkal, karena sel-selnya tidak dapat mempertahankan turgor yang diperlukan untuk pemanjangan. Akar yang terdapat di lapisan tanah lebih dalam masih dikelilingi oleh tanah yang lembab, sehingga akar tersebut akan terus tumbuh. Dengan demikian sistem akar akan memperbanyak diri dengan cara memaksimumkan pemaparan air tanah. Berbagai karakter fisiologi, anatomi dan morfologi, telah dievaluasi sebagai respons tanaman terhadap kekurangan air. Salah satu karakter penting untuk dievaluasi adalah morfologi akar, karena kemampuan akar mengabsorbsi air dengan memaksimalkan sistem perakaran merupakan salah satu pendekatan utama untuk mengkaji kemampuan adaptasi tanaman terhadap kekurangan air. Dengan demikian, tanaman dengan volume akar yang besar akan mampu mengabsorbsi air lebih banyak sehingga mampu bertahan pada kondisi kekurangan air                                

(Song dan Torey, 2013).

Bacaan:

Campbell, N. A., J. B. Reece, L. A. Urry, M. L. Cain, S. A. Wasserman, P.V. Minorsky dan R. B. Jackson, 2008, Biologi Jilid 2, Erlangga, Jakarta.

Haryati, 2003. Pengaruh Cekaman Air Terhadap Pertumbuhan dan Hasil Tanaman. Fakultas Pertanian USU, Medan.

Lakitan, B., 2011. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. Raja Grafindo Persada, Jakarta.

Song, N dan Torey, P., 2013. Karakter Morfologi Akar sebagai Indikator Kekurangan Air pada Tanaman. Jurnal Bioslogos. Vol 1(3) Hal. 31-32.