Fisiologi Tanaman

FISIOLOGI TANAMAN

Fisiologi adalah ilmu yang mempelajari tentang kehidupan tumbuhan. Untuk mempermudah memahami tentang fisiologi tanaman maka kami membagi materi yang akan dijelaskan menjadi beberapa bagian.

A.  Fotosintesis

Tumbuhan adalah makhluk hidup autotrof, yaitu makhluk hidup yang dapat membuat makanannya sendiri. Proses pembuatan makanan oleh tumbuhan disebut proses fotosintesis.

Fotosintesis memiliki rekasi kimia :

Cahaya

6CO₂+6H₂O                       C₆H₁₂O₆+6O₂

Klorofil

Proses fotosintesis adalah proses perombakan molekul air dan molekul karbondioksida menjadi molekul karbohidrat dan molekul oksigen dengan bantuan cahaya matahari dan zat hijau daun atau biasa dikenal dengan klorofil. Fotosintesis terjadi di kloroplas. Bagian kloroplas ada 3 bagian yaitu : membran tilakoid, grana, dan stroma.

Proses fotosintesis terjadi dalam dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap

1.      Reaksi Terang

Reaksi terang adalah reaksi yang bergantung pada cahaya, reaksi ini terjadi di dalam membran tilakoid (dapat dilihat pada gambar 1). Reaksi terang merombak energi cahaya menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NDPH kemudian menyimpannya. Energi ini akan digunakan pada reksi gelap. Reaksi terang juga merombak molekul air menjadi molekul oksigen.

2.      Reaksi Gelap

Rekasi gelap adalah reaksi yang tidak bergantung pada cahaya, reaksi ini  terjadi di stroma (dapat dilihat pada gambar 1). Reaksi gelap merombak molekul karbondioksida menjadi molekul karbohidrat dengan menggunakan energi kimia yang dihasilkan pada reaksi gelap. Kemudian glukosa inilah yang digunakan sebagai bahan makanan untuk tumbuhan.

B.  Respirasi

Respirasi adalah proses perombakan molekul glukosa dan molekul oksigen, yang menghasilkan molekul karbondioksida, uap air, dan energi. Proses respirasi meliputi 3 proses utama, yaitu glikolisis, siklus krebs dan transpor elektron.

Rumus kimia respirasi aerobik secara umum adalah

C₆H₁₂O₆+6O₂                            6CO₂+6H₂O+Energi

Jika kita amati dengan cermat, dapat kita tarik sebuah pengertian bahwa fotosintesis dan respirasi saling berkaitan. Hasil dari fotosintesis digunakan sebagai bahan dasar respirasi, dan hasil dari respirasi digunakan kembali oleh tumbuhan untuk proses fotosintesis.

Proses-proses dalam respirasi :

1.      Glikolisis

Glikolisis terjadi di dalam sitoplasma sel. Glikolisis merombak molekul glukosa menjadi asam piruvat. Pada proses glikolisis dihasilkan 4 ATP, 2 ATP disimpan dan 2 ATP digunakan dalam proses siklus krebs.

2.      Siklus Krebs

Siklus krebs terjadi di mitokondria. Siklus krebs merombak acetyl CoA, menghasilkan molekul Karbondioksida dan 2 ATP.

3.      Transpor Elektron

Transpor elektron terjadi di mitokondria. Transpor elektron merombak O₂ menjadi molekul air dan 34 ATP.

Jadi total energi yang dihasilkan dalam proses respirasi ada 38 ATP. Energi ini digunakan tanaman untuk tumbuh dan berkembang, mendistribusikan karbohidrat ke seluruh tubuh tumbuhan, dan sebagian digunakan untuk proses membuka dan menutupnya stomata.

C.  Sistem Transport pada Tumbuhan

1.      Difusi

Difusi adalah perpindahan molekul zat dari tempat yang berkonsentrasi tinggi menuju tempat yang berkonsentrasi rendah. Contoh sederhana dari difusi adalah air yang ditetesi tinta yang pekat, maka molekul tinta akan menyebar ke seluruh ruang dan tercampur dengan molekul air. contoh difusi pada tanaman adalah keluar masuknya oksigen dan karbondioksida melalui stomata.

2.      Osmosis

Osmosis adalah perpindahan molekul air dari tempat yang konsentrasi airnya tinggi menuju tempat yang konsentrasi airnya rendah melalui membran semipermeabel. Contohnya adalah masuknya air dari tanah ke dalam bagian dalam tubuh tanaman melalui akar.

3.      Transpor aktif

Transpor aktif adalah perpindahan molekul zat dari tempat yang berkonsentrasi rendah menuju tempat yang berkonsentrasi tinggi. Contohnya adalah masuknya unsur hara ke dalam tubuh tumbuhan dalam bentuk ion.

D.  Transpirasi

Transpirasi adalah proses hilangnya air dari dalam bentuk uap air  tubuh tanaman. Transpirasi terjaadi melalui stomata. Transpirasi memiliki fungsi yang penting dalam tumbuhan. Fungsi transpirasi bagi tumbuhan di antaranya adalah :

1.    Transpirasi menjaga suhu tubuh tumbuhan tetap stabil

2.    Transpirasi berfungsi dalam penyediaan air bagi tumbuhan untuk proses fotosintesis.

3.    Transpirasi berfungsi untuk membantu menyediakan unsur hara bagi tumbuhan, karena unsur hara dikemas dalam bentuk ion dan ion-ion tersebut larut dalam air, dan baru bisa masuk ke dalam tanaman dengan bantuan tarikan transpirasi.

Transpirasi dipengaruhioleh dua jenis faktor, yaitu faktor dalam dan faktor luar. Faktor dalam yang mempengaruhi transpirasi adalah luas daun dan kerapatan stomata. Jika ukuran daun semakin lebar dan kerapatan stomatanya semakin tinggi maka laju transpirasi akan semakin tinggi. Faktor luar yang mempengaruhi laju transpirasi adalah suhu, cahaya matahari, kelembaban, dan kecepatan angin. Jika suhu, intensitas cahaya matahari, dan kecepatan angin semakin tinggi maka laju transpirasi semakin tinggi. Jika kelembaban semakin tinggi justru laju transpirasi akan semakin rendah, karena kondisi air di udara cukup tinggi.

E.   Plasmolisis, dan Turgiditas Sel

Sebelum mempelajari plasmolisis dan turgiditas selmari kitamengenal tiga jenis larutan :

a.    Larutan isotonis : larutan isotonis adalah larutan yang konsentrasi zat pelarut dan terlarutnya sama.

b.    Larutan hipotonis : larutan hipotonis adalah larutan yang konsentrasi zat pelarutnya tinggi.

c.    Larutan hipertonis : larutan hipertonis adalah larutan yang konsentrasi zat pelarutnya rendah.

1.    Plasmolisis

     Plasmolisis adalah peristiwa mengkerutnya sitoplasma dan lepasnya membran plasma dari dinding sel akibat vakuola kekurangan air. Plasmolisis terjadi ketika sel dimasukkan ke dalam larutan yang bersifat hipertonik/ pekat/jumlah pelarutnya sedikit. Berpindahnya air keluar sel melalui proses osmosis. Plasmolisis dapat diatasi dengan cara meletakkan sel dalam larutan yang kondisi airnya banyak. Contoh nyata dari plasmolisis adalah tanaman yang layu karena kekurangan air, jika plasmolisis dibiarkan saja maka lama-kelamaan tanaman bisa mati.

2.    Turgiditas Sel

     Turgiditas sel biasa disebut juga dengan tekanan turgor. Tekanan turgor adalah tekanan yang mendorong membran sel terhadap dinding sel akibat vakuola mengandung banyak air. Tekanan turgor  terjadi ketika sel dimasukkan ke dalam larutan yang bersifat hipotonis/tidak pekat/jumlah pelarutnya banyak. Plasmolisis berperan dalam perbesaran sel.

F.   Transpor Air

Air berasal dari dalam tanah dalam bentuk molekul-molekul air. air yang tersedia bagi tanaman adalah air kapiler yaitu air yang tidak terikat terlalu kuat dengan partikel tanah. Organ yang berperan dalam menyerap air adalah akar tumbuhan. Air akan dikirim ke daun untuk bahan dasar proses fotosintesis. Distribusi air terjadi melalui xilem. Air bisa naik mencapai ke daun dipengaruhi oleh 3 hal, yaitu :

1.      Tekanan akar

Tekanan akar memaksa air untuk naik ke atas. Tetapi, tekanan akar hanya mampu menaikkan air mencapai ketinggian 21 m.

2.      Gaya Kapilaritas

Gaya kapilaritas ada dua bagian, yaitu gaya adesi dan kohesi. Gaya adesi adalah ikatan partikel air dengan dinding xilem sehingga air bisa naik ke atas. Gaya kohesi adalah gaya antara partikel/molekul air, sehingga air juga bisa naik ke atas.

3.      Tarikan transpirasi

Proses transpirasi akan menguapkan sejumlah air yang ada pada tanaman. Sehingga jumlah air yang ada di dalam tanaman berkurang. Dengan berkurangnya air akibat transpirasi maka molekul air yang ada di bawah dipaksa untuk naik kembali.

Proses masuknya air dari tanah menuju xilem ada dua cara. Cara yang pertama adalah apoplas. Apoplas merupakan masuknya molekul air melalui sela-sela sel. Sedangkan cara yang kedua adalah simplas. Simplas merupakan masuknya molekul air melalui dalam sel.

G.  Menghitung Laju Transpirasi dan Cara Membuat Grafik

Laju transpirasi dapat dihitung dengan cara membagikan jumlah air yang hilang (ml) per satuan waktu.

Rumus umum laju transpirasi adalah :

Laju Transpirasi = Jumlah air yang hilang (ml)

                                             Jam

Grafik yang sering dihubungkan dengan laju transpirasi ada 3 grafik. Yaitu grafik pengaruh kondisi lingkungan terhadap laju transpirasi, pengaruh luas daun terhadap laju transpirasi, dan grafik kerapatan stomata terhadap laju transpirasi.