Pengaruh Kadar Air Terhadap Pertumbuhan Tanaman

Fungsi air bagi tanaman adalah : Merupakan unsur penting dari protoplasma, terutama pada jaringan

meristematik. Sebagai pelarut dalam proses fotosintesa dan proses hidrolitik, seperti

perubahan pati menjadi gula. Bagian yang esensial dalam menstabilkan turgor sel tanaman Pengatur suhu bagi tanaman, karena air mempunyai kemampuan

menyerap panas yang baik Transport bagi garam-garam, gas dan material lainnya dalam tubuh

tanaman

Besarnya air yang diserap oleh akar tanaman sangat tergantung pada kadar air tanah dan kondisi lingkungan diatas tanah.Adapun kisaran kadar air tanah yang tersedia secara optimum berkisar antara kapasitas lapang ( field capacity) dan titik layu permanen (permanent wilting point).Kondisi ini berada antara 50% sampai 70% air tersedia.

Mekanisme Penyerapan Air Oleh AkarProses air masuk kedalam tubuh tanaman berjalan sebagai berikut; air

dihisap oleh akar tanaman sebagian melalui bulu-bulu akar, akar ini dihubungkan dengan suatu penghubung yang disebut dengan vascular system.Kemudian air dialirkan keseluruh tubuh tanaman melalui protoplast dan dinding sel terus kedalam jaringan xilem sehingga sampai kedaun.Sesampainya air didaun, sebagian digunakan untuk mensintesa persenyawaan-persenyawaan organik seperti karbohidrat, lemak, protein, dan bahan organik lainnya.Sebagian lainnya meninggalkan daun dan kembali kebatang melalui floem.Pada akar air bergerak melalui cortex dari vakuola ke vakuola, yang dimulai dari dinding luar. Dari dinding luar terus kelapisan sitoplasma, vakuola, lapisan-lapisan lain sitoplasma dan dinding sel sebelah dalam.

Penyebab masuknya air ketubuh tanaman adalah potensial tanah dan tegangan daun. Menurut Salisbuwy dan Ross(1969) potensial tanah terdiri dari dua komponen, yaitu matric potensial dan osmosis potensial. Kedua tenaga ini dipengaruhi oleh kadar kelembaban tanah. Kadar kelembaban tanah terjadi karena ada kegiatan akar tanaman, yaitu penyerapan aktif dan penyerapan pasif. Penyerapan aktif terjadi karena tanaman mengalami transpirasi secara perlahan-lahan yang merupakan kegiatan fisiologis, akibat tindak lanjut dari metabolisme dalam tubuh tanaman dan tidak dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan. Penyerapan pasif terjadi karena tanaman bertranspirasi secara cepat, yang merupakan tanggapan terhadap perubahan lingkungan, seperti temperatur yang terlalu tinggi dan kerenggangan udara karena kecepatan angin meningkat.

Diantara cara penyerapan dan peredaran air di dalam tubuh tanaman adalah dengan difusi dan osmosis;

Transport pasif merupakan transport ion, molekul, dan senyawa yang tidak memerlukan energi untuk melewati membran plasma. Transport pasif mencakup osmosis dan difusi.

Kita semua sudah memahami bahwa molekul-molekul itu ada selalu di dalam keadaan gerak, dan keadaan gerak itu disebabkan oleh sesuatu tenaga dinamik yang kita sebut energi kinetis. Energi ini sumber tenaga yang menyebabkan molekul-molekul saling menarik, akan tetapi pada ketika itu juga saling menolak. Difusi ialah penyebaran, disini penyebaran molekl-molekul suatu zat, penyebaran itu ditimbulkan oleh suatuu gaya yang identik dengan energi kinetis tersebut.

Baik gas, maupun zat cait dan zat padat, molekul-molekulnya ada kecenderungan untuk menyebar, mesra kesegala arah sampai dimana-mana terdapat suatu konsentrasi yang sama. Dari ketiga macam zat tersebut, maka gaslah yang paling mudah berdifusi.

Teranglah bahwa semua wujud zat semuanya menaruh sifat yang kita sebut “suka difusi”. Adapun gerakan penyebaran atau gerakan difusi itu bukan suatu gerakan secara besar-besaran, dimana kelompok-kelompok molekul bersama-sama bergerak kesuatu arah, gerakan ini lazimnya kita sebut konveksi.

1) Difusi

Difusi didefenisikan sebagai gerakan partikel dari tempat dengan potensial kimia lebih tinggi (hipertonik) ke tempat dengan potensial kimia lebih rendah (hipotonik) karena energi kinetiknya sendiri sampai terjadi keseimbangan dinamis. Energi kinetic adalah energi yang dimiliki partikel dengan suhu di atas 0o K untuk melakukan gerakan.

Molekul-molekul gas seperti oksigen dan karbon dioksida selalu bergerak sepanjang waktu, demikian pula molekul-molekul cairan atau zat lain seperti gula yang terlarut dalam air. Sebagai akibat dari gerakan ini, molekul-molekul itu akan tersebar merata mengisi ruang yang ada. Proses ini disebut difusi. Berbagai ion dan molekul-molekul seperti glukosa, asam amino, asam lemak dan gliserol berdifusi lebih lambat. Molekul-molekul yang tidak bermuatan dan molekul lemak yang terlarut dapat bergerak melewati membran lebih cepat. Proses difusi gas, cairan atau zat-zat terlarut terjadi dari daerah kerapatan tinggi menuju daerah kerapatan rendah atau nol (mengandung sedikit molekul zat atau tidak ada), sehingga kerapatannya menjadi sama di mana – mana. Apakah peristiwa difusi akan terjadi atau tidak, tergantung apakah membran sel meluluskan meolekul melaluinya atau tidak. Hal ini sesuai dengan membran sel yang selektif permiabel. Molekul-molekul kecil seperti molekul H2O, CO2 dan O2 dapat dengan mudah dan cepat melalui membran, sehingga difusi cenderung untuk mempersamakan kerapatan atau konsentrasi molekul-molekul di dalam dan di luar sel sepanjang waktu. Misal pengambilan O2 dan pengeluaran CO2 saat pernafasan, penyebaran setetes tinta dalam air.

Gerakan difusi terdiri atas gerakan molekul per molekul yang lintasannya putus-putus karena pelanggaran dengan molekul-molekul zat lain, akan tetapi akhirnya merupakan penyebaran yang homogen juga. . Difusi dibedakan menjadi difusi dipermudah dengan saluran protein dan difusi dipermudah dengan protein pembawa.

a. difusi dipermudah dengan saluran protein Substansi seperti asam amino, gula, dan substansi bermuatan tidak dapat berdifusi melalui membrane plasma. Substansi-substansi tersebut melewati membran plasma melalui saluran yang di bentuk oleh protein. Protein yang membentuk saluran ini merupakan protein integral.

b. difusi dipermudah dengan protein pembawa proses difusi ini melibatkan protein yang membentuk suatu salauran dan mengikat substansi yang ditranspor. Protein ini disebut protein pembawa. Protein pembawa biasanya mengangkut molekul polar, misalnya asam amino dan glukosa.

Karena difusi itu disebabkan oleh energi kinetis, maka mudahlah kita maklumi bahwa sumber gerakan molekul-molekul itu ada ditempat dimana banyak terdapat molekul-molekul, dengan kata lain ditempat yang konsentrasinya pekat. Dengan demikian, arah gerakan difusi niscayalah ketempat yang kekurangan molekul atau ketempat yang berkonsentrasi rendah. Keseimbangan dinamis : partikel tetap bergerak namun jumlah yang masuk seimbang dengan jumlah yang keluar, sehingga difusi berhenti.

Faktor yg mempengaruhi difusi:

    1. Suhu, makin tinggi makin cepat

    2. BM makin besar makin lambat

    3. Kelarutan dalam medium, makin besar difusi

       makin cepat

    4. Beda potensial kimia, makin besar

        beda difusi makin cepat    

2) OsmosisOsmosis : gerakan air dari potensial air lebih tinggi ke potensial air

lebih rendah melewati membran selektif permeabel sampai dicapai keseimbangan dinamis. Contoh membran : membran plasma, membran vakuola, membran kloroplas.

Sifat membran solvent solut permeabel + + semi permeabel + - selektif permeabel + +/- impermeabel - -

+ = dapat lewat - = tidak

Perbedaan ketinggian di atas tentu saja akan menimbulkan adanya perbedaan tekanan. Tekanan inilah yang disebut sebagai tekanan osmosis yang besarnya dapat dirumuskan;

Dimana phi (?) untuk tekanan osmosis dalam atm, M adalah molaritas larutan, R adalah tetapan konstanta gas 0.08206 L • atm • mol-1 • K-1 , dan T adalah suhu dalam Kelvin.

Bagiamana apabila kaki pada tabung U yang berisi larutan di beri tekanan yang besarnya lebih besar dari tekanan osmosisnya?Makah hal sebaliknya yang akan terjadi, yaitu molekul-molekul air dari larutan akan mengalir melalui membrane semipermiabel menuju kaki pipa U yang berisi air (sebelah kanan), peristiwa inilah yang disebut sebagai “reverse

osmosis atau osmosis balik”, peristiwa osmosis balik banyak dimanfaatkan untuk pembuatan air minum dari air laut.

Membran semipermeabel harus dapat ditembus oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran. Osmosis merupakan suatu fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer. Gaya per unit luas yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya pelarut melalui membran permeabel selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang lebih pekat sebanding dengan tekanan turgor. Tekanan osmotik merupakan sifat koligatif, yang berarti bahwa sifat ini bergantung pada konsentrasi zat terlarut, dan bukan pada sifat zat terlarut itu sendiri.

Osmosis termasuk kasus khusus dari transpor pasif, dimana molekul air berdifusi melewati membran yang bersifat selektif permeabel. Dalam sistem osmosis, dikenal larutan hipertonik (larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut tinggi), larutan hipotonik (larutan dengan konsentrasi terlarut rendah), dan larutan isotonik (dua larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut sama). Jika terdapat dua larutan yang tidak sama konsentrasinya, maka molekul air melewati membran sampai kedua larutan seimbang. Dalam proses osmosis, pada larutan hipertonik, sebagian besar molekul air terikat (tertarik) ke molekul gula (terlarut), sehingga hanya sedikit molekul air yang bebas dan bisa melewati membran. Sedangkan pada larutan hipotonik, memiliki lebih banyak molekul air yang bebas (tidak terikat oleh molekul terlarut), sehingga lebih banyak molekul air yang melewati membran. Oleh sebab itu, dalam osmosis aliran netto molekul air adalah dari larutan hipotonik ke hipertonik. Proses osmosis juga terjadi pada sel hidup di alam. Perubahan bentuk sel terjadi jika terdapat pada larutan yang berbeda. Sel yang terletak pada larutan isotonik, maka volumenya akan konstan. Dalam hal ini, sel akan mendapat dan kehilangan air yang sama. Banyak hewan-hewan laut, seperti bintang laut (Echinodermata) dan kepiting (Arthropoda) cairan selnya bersifat isotonik dengan lingkungannya. Jika sel terdapat pada larutan yang hipotonik, maka sel tersebut akan mendapatkan banyak air, sehingga bisa menyebabkan lisis (pada sel hewan), atau turgiditas tinggi

(pada sel tumbuhan). Sebaliknya, jika sel berada pada larutan hipertonik, maka sel banyak kehilangan molekul air, sehingga sel menjadi kecil dan dapat menyebabkan kematian. Pada hewan, untuk bisa bertahan dalam lingkungan yang hipo- atau hipertonik, maka diperlukan pengaturan keseimbangan air, yaitu dalam proses osmoregulasi.

Faktor yang mempengaruhi osmosis

Ukuran molekul yang meresap: Molekul yang lebih kecil daripada garis pusat liang membran akan meresap dengan lebih mudah.

Keterlarutan lipid: Molekul yang mempunyai keterlarutan yang tinggi meresap lebih cepat daripada molekul yang kelarutan yang rendah seperti lipid. Jika kadar resapan bagi dua bahan yang sama ukuran molekul dibandingkan, bahan yang lebih larut dalam lipid akan meresap lebih cepat daripada bahan yang mempunyai kelarutan yang rendah.

Luas permukaan membran: Kadar resapan menjadi lebih cepat jika luas permukaan membran yang disediakan untuk resapan adalah lebih besar.

Ketebalan membran: Kadar resapan sesuatu molekul berbanding terbalik dengan jarak yang harus dilaluinya. Berbanding dengan satu membran yang tebal, kadar resapan melaui satu membran yang tipis adalah lebih cepat.

Suhu: Pergerakan molekul dipengaruhi oleh suhu. Kadar resapan akan menjadi lebih cepat pada suhu yang tinggi dibandingkan dengan suhu yang rendah.

Cas elektrik pada molekul: Pada umumnya, resapan molekul bercas (ion) adalah lebih perlahan dibanding dengan molekul yang tidak bercas walaupun ukuran molekunya sama. Sampai akhirnya pada kesetimbangan maka kedua kaki pada tabung U akan menunjukkan perbedaan ketinggian tertentu. (lihat gambar)

Osmosis adalah suatu topik yang penting dalam biologi karena fenomena ini dapat menjelaskan mengapa air dapat ditransportasikan ke dalam dan ke luar sel. Osmosis pada sel tumbuhan di sebelah luar terdapat dinding sel dan di dalamnya terdapat protoplasma dan vakoula. Vakoula ini dilapisi oleh lapisan proplasma yang sifatnya semipermiabel. Cairan protoplasma sel tumbuhan ini umumnya merupakan cairan yang hipertonik dibandingkan dengan dengan cairan disekelilingnya. Sel tumbuhan mengambil air dari sekelilingnya secara osmosis, air masuk vakuola dan menekan protoplasma. Protoplasma menekan dinding sel. Osmosis dapat menjaga keseimbangan konsentrasi larutan di dalam dan di luar sel. Jika terlalu banyak air masuk ke dalam sel, sel akan menggembung, bahkan mungkin dapat pecah. Tekanan pada dinding sel tersebut dinamakan takanan turgor. Karena turgor dinding sel sedikit mengembang. Waktu dinding sel mengembang secara secara maksimum dikatakan sel mempunyai turgor penuh atau turgid penuh. Keadaan menjadi sebaliknya jika sel diletakkan dalam suatu larutan yang yang bersifat hipertonik, maka air akan keluar dari sel. Bila air sel banyak keluar, maka isi sel terlepas dari dinding sel. Peristiwa telepasnya protoplasma dari dinding sel disebut plasmolisis.

Faktor yang Mempengaruhi Penyerapan Air oleh Akar

Faktor-faktor penting yang mempengaruhi penyerapan air oleh akar adalah ;

Ketersediaan air tanah Temperatur tanah Sirkulasi udara tanah Konsentrasi larutan dalam tanah Sistem perakaran

1. Ketersediaan air tanahAir tanah yang dapat diisap oleh akar tanaman berada diantara

keadaaan air berkapasitas lapang (field capacity) dan titik layu permanen ( permanent wilting point).

2. Temperatur tanahMenurut Kramer (1969) penurunan penyerapan air oleh akar pada

temperatur tanah yang rendah disebabkan oleh : Meningkatnya psikositas air (0 Meningkatnya retensi bergeraknya air kedalam akar karena

menurunnya permeabilitas sel membran akibat meningkatnya viskositasnya

Menurunnya aktivitas metabolisme sel-sel akar Menurunnya pertumbuhan akar sehingga akar tidak

membutuhkan air yang banyakSemakin tinggi suhu tanah maka laju pertumbuhan meningkat sampai

batas optimum, tetapi sampai batas optimum menjelang suhu maksimum pertumbuhan menurun, karena penyerapan air dan unsur hara akan terganggu.Tipe tanah dapat memodifikasi respon tanaman terhadap suhu rendah.Model matematis hubungan suhu tanah dengan kecepatan penyerapan air seperti terlihat dibawah ini :

Y = a + bX- cX

Dimana Y adalah penumpukan bahan kering tanaman sebagai hasil penyerapan air,unsur hara, O,CO, dan unsur lainnya yang dimetabolisme, X adalah selang suhu tanah yang menjadi faktor pembatas penyerapan air oleh akar, a,b,c adalah konstanta regresi.

3. Sirkulasi udara tanahTanah merupakan bahan yang sangat kompleks , terdiri dari mineral,

bahan organik, organisme , udara dan air.Jumlah rongga tanah berpori-pori dalam tanah berkisar antara 25% dan 50%. Rongga berpori-pori ini ditempati oleh udara dan air secara bersama-sama.Jumlah ruang pori yang terdapat dalam tanah ditentukan oleh komposisi tekstur tanah.

4. Konsentrasi larutan dalam tanahPerbedaan konsentrasi air akan menimbukan tekanan difusi air antara

larutan tanah dengan larutan dalam jaringan akar tanaman.Bertambah besar perbedaan tekanan difusi antara larutan diluar akar dan didalam akar akan terjadi suatu aliran air.

Konsentrasi air dalam tanah akan berfluktuasi sesuai dengan jumlah penambahan air oleh curahan hujan atau penambahan air irigasi dan juga akibat faktor cuaca. Akibat suhu udara yang terlalu tinggi akan meningkatkan laju evaporasi sehingga konsentrasi air dalam tanah akan menurun. Demikian pula sebaliknya konsentrasi air dalam tanah akan meningkat apabila terjadi hujan. Jadi dengan demikian konsentrasi air dalam tanah tergantung pada faktor lingkungan.

5. Sistem perakaranAkar yang kurus dan panjang mempunyai luas permukaan yang lebih

besar bila dibandingkan dengan akar yang tebal dan pendek, karena dapat menjelajahi sejumlah volume yang sama.Penyerapan air dapat terjadi dengan perpanjangan akar ketempat baru yang masih banyak air .Akibatnya laju penyerapan dapat ditingkatkan.

Apabila kecepatan penyerapan rendah, maka waktu untuk difusi lebih lama, sehingga air dapat bergerak lebih jauh. Makin besar luas permukaan penyerapan makin lambat kecepatan penyerapan yang diperlukan agar volume air yangsama dapat diserap.Kedalaman perakaran sangat berpengaruh pada porsi air yang dapat diserap.Laju penyerapan air oleh akar merupkan fungsi sebaran akar.

Kebutuhan Air TanamanPada prinsipnya semua jenis tanaman memerlukan air untuk

kelangsungan hidupnya mulai dariperkecambahan sampai panen. Dalam jaringan tanaman secara fungsional air berperan sebagai pelarut pada proses fisiologis dan merupakan alat yang dapat membawa zat hara serta gas dari luar kedalam jaringan tanaman.

Setelah tanaman tumbuh , air diperlukan dalam proses pengisian zat hara , sintesa karbohidrat, sintesa protein, sebagai alat angkut zat makanan ( asimilat) kebagian-bagian tanaman dan untuk melarutkan garam-garam mineral dalam tanah, sehingga dapat diserap oleh tanaman (Crafts, 1949)

Evaporasi dan transpirasi merupakan suatu proses kehilangan air dari tanah dan tanaman, tetapi keduanya melalui jalur yang berbeda, namun demikian dapat dihitung sebagai besaran.

Upaya menduga besarnya kebutuhan air tanaman dilakukan dengan perhitungan evapotranspirasi potensial sebagai acuan, kemudian dikorelasikan dengan faktor tanaman sesuai dengan jenis dan pertumbuhan tanaman.

CWR = ET = kc. ETDimana:CWR : kebutuhan air tanamanET :evapotranspirasi tanamanKc :koefisien tanamanET : evapotranspirasi potensial sebagai acuan

RINGKASANFISIOLOGI TUMBUHAN DASAR,

FUNGSI AIR DAN PEREDARANNYA PADA TANAMAN

DISUSUN OLEH KELOMPOK 5:

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGIFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA2008

Kornelia Efridiani

Syarifah Hasanah A.

Yunita Triayu W.

Ribkah

Yuliansyah

Lusianis

07304249002

07304249006

07304249010

07304249014

07304249018

07304249022