APLIKASI PENGETAHUAN JARINGAN UNTUK TRANSPORTASI ZAT PADA TUMBUHAN

Tumbuhan memerlukan air dan mineral yang berada di lingkungan. Air dan mineral dari dalam tanah diambil melalui proses penyerapan yang dilakukan oleh akar, terutama oleh bulu-bulu akar. Proses penyerapan air dilakukan secara osmosis dan penyerapan mineral yang terlarut di dalam tanah dilakukan secara difusi.
Air tanah dapat dibedakan menjadi empat macam, yaitu air kimia, air higroskopis (hidrasi), air kapiler dan air gravitasi. Tidak semua jenis air tanah tersedia untuk tumbuhan, sebab air kimia adalah air yang bersenyawa dengan misel-misel tanah sehingga terikat sangat kuat oleh butiran tanah. Air higroskopis adalah air yang menyelimuti misel dan terikat atau menempel sangat kuat pada butiran tanah sehingga kedua macam air ini tidak dapat diserap oleh epidermis akar. Air kapiler adalah air yang mengisi ruang-ruang antar partikel tanah sehingga memungkinkan diambil oleh epidermis akar atau tersedia bagi tanaman. Air gravitasi adalah air yang cepat bergerak ke bawah dikarenakan gaya gravitasi sehingga kurang tersedia bagi tumbuhan.
Proses penyerapan air oleh akar tumbuhan berlangsung sepanjang waktu, sebab tumbuhan dapat selalu menjaga tekanan osmosis selnya selalu tinggi dibandingkan dengan tekanan osmosis selnya selalu lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan osmosisnya, yaitu dengan melakukan proses pengeluaran air dengan transpirasi maupun gutasi.
Tekanan osmotik disebut juga potensial osmotik sel, dapat diartikan sebagai kemampuan sel untuk menyerap air dari lingkungannya. Semakin besar tekanan osmotik suatu sel, maka semakin tinggi kemampuan sel untuk mengambil air dari lingkungannya. Selain tekanan osmosis, sel mempunyai tekanan turgor yang merupakan tekanan air terhadap membran yang melekat pada membran sel. Apabila sel mengalami penurunan jumlah air secara terus menerus, berarti terjadi penurunan turgor yang menjadi semakinrendah. Penurunan turgor yang terus menerus ini dapat menyebabkan lepasnya membran sel yang melekat pada dinding sel yang disebut plasmolisis.
Air yang diserap oleh epidermis selanjutnya akan mengalami serangkaian proses pengangkutan ke daus sebagai bahan dasar untuk fotosistesis. Sistem pengangkutan ekstravasikuler dan pengangkutan intravasikuler.

PENGANGKUTAN EKSTRAVASIKULER.  

Dalam proses pengangkutan, tumbuhan dapat menyerap air dari tanah ke dalam tubuh melewati satu sel ke sel lain secara horizontal. Proses demikian dinamakan pengangkutan ekstravaskuler. Maksudnya, pengangkut an air di mulai dengan penyerapan oleh bulu akar, kemudian masuk menuju sel-sel epidermis. Dari sel epidermis, air menuju korteks, dan diteruskan ke sel-sel endodermis. Akhirnya, air masuk ke stele. Dari korteks, air didistribusikan menuju sel-sel untuk proses metabolisme tubuh.

Untuk melakukan pengangkutan ekstravaskuler, tumbuhan dapat menempuhnya melalui dua cara, yakni secara simplas dan aploplas.

Pengangkutan aploplas. Aploplas memiliki mekanisme pengangkutan yang berkebalikan dengan simplas. Pengangkutan aploplas bekerja mengangkut air dan garam mineral bergerak melalui bagian sel yang tidak hidup, misalnya dinding sel dan ruang antarsel, baik secara difusi ataupun transpor pasif.

Namun, proses pengangkutan air dan zat terlarut secara aploplas dapat mengalami hambatan. Hambatan ini terjadi karena adanya pita Kaspari pada sel-sel endodermis. Pita Kaspari adalah suatu pita yang terbuat dari suberin, suatu bahan berlilin yang kedap air dan garam mineral. Pita Kaspari yang membuat air dan zat terlarut tidak dapat bergerak menuju stele. Sehingga, pengangkutan air dan zat terlarut tidak terjadi secara intravaskuler melalui xilem. Dengan demikian, air dan garam mineral masuk ke dalam endodermis serta menuju stele hanya melalui pengangkutan simplas.

Pengangkutan simplas merupakan sistem pengangkutan air dan zat terlarut pada tumbuhan melalui bagian hidup dari satu sel ke sel lainnya. Bagian sel yang dilewati air dan zat terlarut tersebut adalah sitoplasma dan vakuola. Air dan zat terlarut ini dapat terangkut ke dalam tubuh tumbuhan dengan transpor aktif dan osmosis melalui plasmodesmata. Plasmodesmata adalah saluran yang menghubungkan protoplasma suatu sel dengan protoplasma sel lainnya.
Air dan zat terlarut diserap bulu akar menuju sel-sel parenkim korteks yang berlapis-lapis. Lalu, air dan zat terlarut tersebut bergerak menuju sel-sel endodermis dan dilanjutkan ke sel-sel periskel. Akhirnya, air dan zat terlarut menuju berkas pembuluh xilem. Secara intravaskuler, air dan zat terlarut tersebut diangkut oleh xilem. Sebenarnya ada perbedaan antara pengangkutan zat terlarut dengan pengangkutan air. Tumbuhan menyerap zat terlarut melawan gradien konsentrasi. Maksudnya, zat terlarut tersebut dibawa tumbuhan bergerak dari konsentrasi rendah menuju konsentrasi tinggi melalui transpor aktif. 

 

PENGANGKUTAN INTRAVASIKULER

Pengangkutan intravaskuler adalah pengangkutan air dan zat terlarut yang terjadi dalam berkas pembuluh xilem dan floem secara vertical, maksudnya adalah pengangkutan air dan zat terlarut oleh xilem dari menuju daun oleh xilem. Sebaliknya, pengangkutan zat makanan diangkut dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan dilakukan oleh floem.

Pengangkutan air dan zat terlarut pada tumbuhan diawali dengan penyerapan zat melalui rambut akar. Kemudian zat tersebut mengalir menuju epidermis. Dari epidermis, air dan zat terlarut mengalir menuju korteks dan diteruskan ke sel-sel endodermis. Berikutnya, air dan zat terlarut masuk ke berkas pembuluh xilem akar. Selanjutnya, air dan zat terlarut diteruskan menuju xilem batang hingga xilem daun. Di dalam xilem daun, zat-zat yang berguna masuk ke parenkim mesofil daun sebagai bahan proses fotosintesis.

Proses fotosintesis menghasilkan glukosa dan oksigen. Glukosa diangkut pembuluh floem menuju seluruh jaringan tubuh. Oksigen dikeluarkan tumbuhan lewat stomata daun. Sementara air sisa metabolisme dikeluarkan lewat proses transpirasi. Kecepatan pengangkutan zat pada tumbuhan dipengaruhi oleh beberapa faktor, yakni kelembaban, suhu, cahaya, angin, dan kandungan air tanah. 

Semakin tinggi kelembaban udara di sekitar tumbuhan, maka difusi yang terjadi di dalam tumbuhan berlangsung lambat. Sebaliknya, semakin rendah kelembaban udara lingkungan, difusi di dalam tumbuhan akan semakin cepat.

Semakin tinggi suhu lingkungan di sekitar tumbuhan dan intensitas ncahaya yang meningkat serta angin yang semakin kencang, maka laju transpirasi tumbuhan akan semakin tinggi. Begitu pula sebaliknya, suhu lingkungan, intensitas cahaya, dan angin yang semakin besar mengakibatkan proses pengangkutan zat berlangsung lambat. Semakin banyak kandungan air di dalam tanah, maka potensial air semakin tinggi. Akibatnya, proses transportasi zat pada xilem dan laju transpirasi semakin meningkat. 

Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Pengangkutan Air :

a. Daya Hisap Daun (Tarikan Transpirasi)

Pada organ daun terdapat proses penguapan air melalui mulut daun (stomata ) yang dikenal sebagai proses transpirasi. Proses ini menyebabkan sel daun kehilanagan air dan timbul tarikan terhadap air yang ada pada sel – sel di bawahnya dan tarikan ini akan diteruskan molekul demi molekul, menuju ke bawah sampai ke seluruh kolom air pada xilem sehingga menyebabkan air tertarik ke atas dari akar menuju ke daun. Dengan adanya transpirasi membantu tumbuhan dalam proses penyerapan dan transportasi air di dalam tumbuhan. Adapun transpirasi itu sendiri merupakan mekanisme pengaturan fisiologis yan g herhubungan dengan proses adaptasi tumbuhan terhadap lingkungan.

 Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses kecepatan transparasi uap air dari daun, yaitu:
1) Temperatur udara, makin tinggi temperature , kecepatan transprasi akan semakin tinggi.
2) Instensitas cahaya matahari, semakin tinggi intesitas cahaya matahari yang diterima daun, maka kecepatan transpirasi akan semakin tinggi.
3) Kelembaban udara
4) Kandungan air tanah.
Di samping itu, transpirasi juga dipengaruhi oleh faktor dalam tumbuhan di antaranya adalah banyaknya pembuluh, ukuran sel jaringan pengangkut, jumlah, dan ukuran stomata.

Peristiwa transpirasi dapat dibuktikan dengan percobaan menggunakan traspirometer/fotometer/evapotranspirometer. Sebagaimana gambar berikut :

Setelah sampai ke daun, sebagian ditraspirasikan dan lainnya digunakan untuk fotosintesis di jaringan palisade daun maka di dapat bahan organik yang berupa amilum. Proses pengangkutan amilum hasil fotosintesis ke seluruh tubuh tumbuhan dilakukan oleg floem. Pengangkutan hasil fotosintesis ke seluruh bagian tubuh tumbuhan itu dikenal dengan translokasi.  Floem dapat melakukan tugas itu karena struktur sel pembuluh tapis, di mana pada dinding horizontalnya terbentuk tapisan atau lubang-lubang sehingga memungkinkan seluruh sel yang ada di dekat xilem dapat mengambil amilum dan xilem. Amilum dipindahkan ke seluruh tubuh lainnya secara ekstravasikuler.

b. Kapilaritas Batang

Pengangkutan air melalui pembuluh kayu (xilem), terjadi karena pembuluh kayu (xilem) tersusun seperti rangkaian pipa-pipa kapiler,  pengangkutan air melalui xilem mengikuti prinsip kapilaritas. Daya kapilaritas disebabkan karena adanya kohesi antara molekul air dengan air dan adhesi antara molekul air dengan dinding pembuluh xilem. Baik kohesi maupun adhesi ini menimbulkan tarikan terhadap molekul air dari akal sampai ke daun secara bersambungan.

c. Tekanan Akar

Akar tumbuhan menyerap air dan €taram mineral baik siang maupun malam. Pada malam hari, ketika transpirasi sangat rendah atau bahkan nol, sel-sel akar masih tetap menggunakan energi untuk memompa ion – ion mineral ke dalam xilem. Endodermis yang mengelilingi stele akar tersebut membantu mencegah kebocoran ion - ion ini keluar dari stele.
Akumulasi mineral di dalam stele akan menurunkan potensial air. Air akan mengalir masuk dari korteks akar, menghasilkan suatu tekanan positif yang memaksa cairan naik ke xilem. Dorongan getah xilem ke arah atas ini disebut tekanan akar (roof pressure). Tekanan akar juga menyebabkan tumbuhan mengalami gutasi, yaitu keluarnya air yang berlebih pada malam hari melalui katup pelepasan (hidatoda) pada daun.
Biasanya air yang keluar dapat kita lihat pada pagi hari berupa tetesan atau butiran air pada ujung-ujung helai daun rumput atau pinggir daun kecil herba (tumbuhan tak berkayu) dikotil.

Pengangkutan Hasil Fotosintesis

 Proses pengangkutan bahan makanan dalam tumbuhan dikenal dengan translokasi. Translokasi merupakan pemindahan hasil fotosintesis dari daun atau organ tempat penyimpanannya ke bagian lain tumbuhan yang memerlukannya. Jaringan pembuluh yang bertugas mengedarkan hasil fotosintesis ke seluruh bagian tumbuhan adalah floem (pembuluh tapis). Zat terlarut yang paling banyak dalam getah floem adalah gula, terutama sukrosa. Selain itu, di dalam getah floem juga mengandung mineral, asam amino,dan hormon, berbeda dengan pengangkutan pada pembuluh xilem yang berjalan satu arah dari akar ke daun, pengangkutan pada pembuluh xylem yang berjalan satu arah dari akar kedaun, pengengkutan pada pembuluh floem dapat berlangsung kesegala arah, yaitu dari sumber gula (tempat penyimpanan hasil fotosintesis) ke organ lain tumbuhan yang memerlukannya. 

 Satu pembuluh tapis dalam sebuah berkas pembuluh bisa membawa cairan floem dalam satu arah sementara cairan didalam pipa lain dalam berkas yang sama dapat mengalir dengan arah yang berlaianan. Untuk masing – masing pembuluh tapis, arah transport hanya bergantung pada lokasi sumber gula dan tempat penyimpanan makanan yang dihubungkan oleh pipa tersebut.

Sumber :
BIOLOGI untuk SMA/MA  kelas XI, R Gunawan Susilowarno, dkk, Penerbit Grasindo, 2007
http://perpustakaancyber.blogspot.com/2012/11/pengangkutan-ekstravaskuler-dan-intravaskuler.html
http://scientistofbiology.weebly.com/mekanisme-pengangkutan-pada-tumbuhan.html