TRANSPIRASI DAN DISTRIBUSI STOMA PADA TANAMAN
LAPORAN
UNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAH Fisiologi Tumbuhan
yang dibina oleh Ibu Nugrahaningsih
Oleh:
Kelompok 2
Elsa Mega Suryani (130342615336) Farida Aryani Dian (130342615300)
Iresa Wahyu Purwanti (130342615325) M. Haidar Amrullah (130342615319)
Nur Hidayatus Sholikah (130342615304) Siti Aminatul M. (130342615337)
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI
September 2014
A. Topik
Transpirasi dan distribusi stoma pada tanaman
B. Tujuan
1. mengukur kecepatan transpirasi dengan transpirometer tiap luas daun,
2.mengukur kecepatan transpirasi dengan metode penimbangan langsung tiap daun
3. menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan transpirasi
4. menghitung jumlah stomata pada satuan luas tertentu, 5. membandingkan distribusi stoma pada berbagai jenis daun berdasarkan
lingkungan hidupnya.
C. Kajian Teoritis
Transpirasi ialah suatu proses kehilangan air dari tumbuh-tumbuhan ke atmosfer dalam bentuk uap air. Air diserap dari akar ke rambut tumbuhan dan air itu kemudian diangkut melalui xilem ke semua bagian tumbuhan khususnya daun. Bukan semua air digunakan dalam proses fotosintesis. Air yang berlebihan akan disingkirkan melalui proses transpirasi. Jika kadar kehilangan air melalui transpirasi melebihi kadar pengambilan air tumbuhan tersebut, pertumbuhan pokok akan terhalang.
Akibat itu, mereka yang mengusahakan pernanaman secara besar – besaran mungkin mengalami kerugian yang tinggi sekira mengabaikan faktor kadar transpirasi tumbuh – tumbuhan( Devlin, 1983 ).
Meskipun air merupakan penyusun utama tubuh tumbuhan namun sebagian besar air yang diserap akan dilepaskan kembali ke atmosfer dan hanya sebagian kecil yang digunakan untuk proses metabolisme dan mengatur turgor sel. Hilangnya air dari tubuh tumbuhan terjadi melalui proses transpirasi dan gutasi (Soedirokoesoemo, 1993).
Proses hilangnya air dalam bentuk uap air dari jaringan hidup tanaman yang terletak di atas permukaan tanah melewati stomata,
lubang kutikula, dan lentisel 80% air yang ditranspirasikan berjalan melewati lubang stomata, paling besar peranannya dalam transpirasi( Michael, 1964 ).
Kegiatan transpirasi dipengaruhi banyak faktor, baik faktor dalam maupun faktor luar. Faktor dalam, antara lain:
1. besar kecilnya daun, 2. tebal tipisnya daun,
3. berlapis lilin atau tidaknya permukaan daun, 4. banyak sedikitnya bulu pada permukaan daun, 5. banyak sedikitnya stomata,
6. bentuk dan letak stomata (Salisbury. 1992).
Faktor – faktor luar yang mempengaruhi kecepatan transpirasi, antara lain:
1.Kelembaban
Bila daun mempunyai kandungan air yang cukup dan stomata terbuka, maka laju transpirasi bergantung pada selisih antara konsentrasi molekul uap air di dalam rongga antar sel di daun dengan konsentrasi mulekul uap air di udara.
2. Suhu
Kenaikan suhu dari 180 sampai 200 F cenderung untuk meningkatkan penguapan air sebesar dua kali. Dalam hal ini akan sangat mempengaruhi tekanan turgor daun dan secara otomatis mempengaruhi pembukaan stomata.
3. Cahaya
Cahaya mempengaruhi laju transpirasi melalui dua cara pertama cahaya akan mempengaruhi suhu daun sehingga dapat mempengaruhi aktifitas transpirasi dan yang kedua dapat mempengaruhi transpirasi melalui pengaruhnya terhadap buka-tutupnya stomata.
4. Angin
Angin mempunyai pengaruh ganda yang cenderung saling bertentangan terhadap laju transpirasi. Angin menyapu uap air hasil transpirasi sehingga angin menurunkan kelembanan udara diatas stomata, sehingga meningkatkan kehilangan neto air. Namun jika angin menyapu daun, maka akan mempengaruhi suhu daun. Suhu daun akan menurun dan hal ini dapat menurunkan tingkat transpirasi.
5. Kandungan air tanah
Laju transpirasi dapat dipengaruhi oleh kandungan air tanah dan alju absorbsi air di akar. Pada siang hari biasanya air ditranspirasikan lebih
cepat dari pada penyerapan dari tanah. Hal tersebut menyebabkan devisit air dalam daun sehingga terjadi penyerapan yang besar, pada malam hari terjadi sebaliknya. Jika kandungan air tanah menurun sebagai akibat penyerapan oleh akar, gerakan air melalui tanah ke dalam akar menjadi lambat. Hal ini cenderung untuk meningkatkan defisit air pada daun dan menurunkan laju transpirasi lebih lanjut (Loveless. 1991).
Uap air berdifusi dari ruangan udara yang lembap pada daun ke udara yang lebih kering melalui stomata. Penguapan dari lapisan tipis air yang melapisi sel-sel mesofil mempertahankan kelembapan tinggi ruangan udara itu. Kehilangan air ini menyebabkan lapisan tipis air itu membentuk meniskus, yang semakin lama semakin cekung ketika laju transpirasi meningkat. Terbentuknya meniskus ini terjadi karena kombinasi kedua gaya yang bekerja pada air. Dalam artian, air itu “ditarik” oleh gaya adhesi dan kohesi. Kohesi air akibat ikatan hydrogen memungkinkan transpirasi mampu menarik air ke atas melewati pembuluh xylem dan trakeid yang sempit yang tanpa kolom air ini menjadi pecah. Pada kenyataannya, daya tarik transpirasi itu dengan bantuan kohesi air dihantarkan dari akar ke seluruh daun. Aliran massal air ke puncak suatu pohon digerakkan tenaga surya, karena penyerapan cahaya matahari oleh daun yang menyebabkan penguapan yang bertanggung jawab atas daya tarik transpirasional(Campbell, 2003).
Ada dua tipe transpirasi, yaitu (1) transpirasi kutikula adalah evaporasi air yang terjadi secara langsung melalui kutikula epidermis; dan (2) transpirasi stomata, yang dalam hal ini kehilangan air berlangsung melalui stomata. Kutikula daun secara relatif tidak tembus air, dan pada sebagian besar jenis tumbuhan transpirasi kutikula hanya sebesar 10 persen atau kurang dari jumlah air yang hilang melalui daun-daun. Oleh karena itu, sebagian besar air yang hilang melalui daun-daun (Loveless, 1991).
Kecepatan transpirasi berbeda-beda tergantung kepada jenis tumbuhannya. Bermacam cara untuk mengukur besarnya transpirasi, misalnya dengan menggunakan metode penimbangan. Sehelai daun segar atau bahkan seluruh tumbuhan beserta potnya ditimbang. Setelah beberapa waktu yang ditentukan, ditimbang lagi. Selisih berat antara
kedua penimbangan merupakan angka penunjuk besarnya transpirasi.
Metode penimbangan dapat pula ditujukan kepada air yang terlepas, yaitu dengan cara menangkap uap air yang terlepas dengan dengan zat higroskopik yang telah diketahui beratnya. Penambahan berat merupakan angka penunjuk besarnya transpirasi (Soedirokoesoemo, 1993).
Transpirasi dapat membahayakan tanaman jika lengas tanah terbatas, penyerapan air tidak mampu mengimbangi laju transpirasi, Ψw sel turun, Ψp menurun, tanaman layu, layu permanent, mati, hasil tanaman menurun. Sering terjadi di daerah kering, perlu irigasi, meningkatkan lengas tanah, pada kisaran layu tetap – kapasitas lapangan(Jumin, 1992).
Kecepatan transpirasi dihitung dengan rumus berikut.
1. Vtrans = ΔS / L ml/cm2/jam (dengan menggunakan transpirometer)
2. Vtrans = X / L mg/cm2/jam (dengan metode penimbangan langsung)
Menghitung luas permukaan daun dilakukan dengan rumus L = a/b cm2.
Keterangan:
ΔS = jarak perubahan skala pada transpirometer
X = selisih rata-rata berat botol + air+ tanaman sebelum dan setelah percobaan
a = berat seluruh pola daun b = berat potongan kertas L = luas total daun
Stomata adalah tampilan pokok epidermis daun, hal itu berhubungan dengan fungsi daun sebagai organ transpirasi dan fotosintesis. Daun yang mempunyai stomata di kedua permukaan disebut daun amfistomatik, sedangkan apabila memiliki stomata yang hanya terdapat di permukaan atas saja disebut daun epistomatik, dan sebaliknya apabila mempunyai stomata yang hanya terdapat pada permukaan bawah saja disebut daun hipostomatik (Setjo, 2004).
Distribusi dari stomata pada daun berbeda terutama menurut habitatnya. Pada tumbuhan air, stomata banyak dibentuk di permukaan
atas daun, sebaliknya pada tumbuhan darat stomata banyak di permukaan bawah daun (Tim Pengampu FisiologiTumbuhan,2010).
Pada tanaman darat umumnya stomata itu terdapat pada permukaan daun bagian bawah. Untuk mengurangi laju transpirasi yang berlebih biasanya tumbuhan xerofit mempunyai stomata yang sedikit, stomata tenggelam dan biasanya terdapat trikoma (Sanusi, 2009).
Tanaman mesofit pada daun dorsiventral umumnya stomata banyak terdapat pada bagian epidermis bawah daun, sedangkan pada bagian atas hanya sedikit atau tidak ada sama sekali (Setjo, 2004).Pada tumbuhan yang terdapat pada lingkungan xerofit mempunyai daun-daun tebal dan kaku seperti kulit, dengan kutikula yang berkembang dengan baik dan rambut yang berlimpah (Setjo, 2004).
D. Hasil Pengamatan
1. Transpirasi daun Acalipha menggunakan transpirometer N
o.
Perlakuan Nilai Awal
Nilai Akhir
Selisi h
Keterangan
1. Tanpa Kipas
Angin
0.4 0.45 0.05 Selama 30
menit 2. Dengan Kipas
Angin
0.7 0.78 0.08
N o.
Perlakuan Berat Awal Daun (g)
Berat Akhir Daun (g)
Selisi h (g)
Keterangan
1. Tanpa Kipas
Angin
1.5 1 0.5 Selama 30
menit 2. Dengan Kipas
Angin
1.3 1 0.3
2. Distribusi stomata Daun Sirih Merah
Hipostomatik : stomata hanya pada epidermis bawah.
Jumlah stomata : 38
Perhitungan luas bidang pandang:
- Awal terlihat stomata 8.6 mm - Akhir terlihat stomata 10.8 mm
Diameter = 10.8 mm – 8.6 mm
= 2.2 mm Jari-jari (r) = 1.1 mm
Luas bidang pandang = π r2=3 .14 × 1. 12=3 . 79 mm2
E. Pembahasan
1. Transpirasi memakai Transpirometer
Transpirasi adalah hilangnya air dari dalam tubuh tanaman. Semua tumbuhan mengalami proses transpirasi. Tumbuhan akan mengeluarkan uap air yang telah diserapnya melalui trikoma yang berada pada akar tanaman. Pengeluaran uap air ini dapat melalui berbagai macam jaringan, yaitu melalui stomata, lentisel atau pun lewat kutikula (zat lilin). Dari ketiga jaringan tersebut, perbedaan yang mencolok adalah presentase kadar uap yang dikeluarkan tidak sama besar. Kadar uap air paling besar adalah saat uap air dikeluarkan melalui stomata (sekitar 90% uap air), kemudian pada kutikula kurang lebih sebanyak 5-10% sedangkan melalui lentisel sebanyak 1-10%. Tumbuhan herba dapat menyerap suatu volume air setiap hari yang sama dengan beberapa kali volume tanaman itu sendiri (Kimball, 1983).
Mekanisme pengeluaran uap air (transpirasi) adalah ketika air menguap dari sel mesofi, maka cairan dalam sel mesofil akan menjadi semakin jenuh. Sel-sel ini pada akhirnya akan menarik air melalui osmosis dari sel-sel yang berada dalam daun. Dan pada akhirnya akan menyerap air yang diperlukan dari jaringan xylem yang merupakan kolom berkelanjutan dari akar ke daun. Oleh karena itu, air tersebut akan naik dan melawan gaya gravitasi bumi, proses ini dinamakan transpirasi (Lakitan, 2007). Tumbuhan memakai sekitar 1-2% air yang diserapnya untuk fotosintesis dan memproses metabolik sel-sel daunnya, sedangkan sisanya menguap dari daun dalam proses transpirasi. Bila stoma terbuka,
uap air akan keluar dari daun. Untuk menggantikan uap air yang hilang pada waktu transpirasi, maka sebuah tanaman harus menyediakan air segar bagi daun (Kimball, 1983).
Tumbuhan yang melakukan metabolisme, baik anabolisme maupun katabolisme tidak terlepas dari peran air. Tumbuhan yang kelebihan air akan mengeluarkannya sehingga terjadi keseimbangan. Air yang banyak pada diri tumbuhan dapat merusak proses metabolisme yang terjadi, bahkan dapat mengganggu proses metabolisme itu sendiri. Sebaliknya, tumbuhan yang kekurangan air akan mengalami penurunan tekanan turgor atau turgiditas tumbuhan sehingga tumbuhan tersebut tidak mampu melakukan metabolisme secara sempurna. Akibat menurunnya turgiditas tumbuhan ini tumbuhan akan layu sampai akhirnya mati (Irawan, 2012).
Pada percobaan transpirasi ini menggunakan daun Acalipha.
Tumbuhan ini merupakan tumbuhan perdu, berumur panjang (perennial) dan mempunyai akar tunggang. Termasuk daun tunggal, dan bertangkai pendek, tersusun berseling (Plantomor, 2012). Kami menggunakan alat transpirometer. Transpirometer adalah alat untuk mengukur banyaknya uap air yang hilang karaena trasnpirasi (Kimball, 1983). Perlakuan yang diamati adalah dengan ada tidaknya angin. Seperti yang tercantum pada tabel hasil pengamatan, transpirometer yang diberikan perlakuan dengan angin (memakai kipas angin) mempunyai selisih nilai awal dan akhir yang lebih besar darinpada transpirometer yang tidak diberikan perlakuan angin. Dengan angin nilai akhir dan awal mempunyai selisih sebesar 0.78 sedangkan yang tanpa dikenakan angin mempunyai selisih 0.45. Hipotesis sementara dari hasil ini adalah angina mempengaruhi laju transpirasi suatu tumbuhan.
Pada tabel hasil pengamatan berat pola daun, terlihat adanya pengurangan berat awal dan berat akhir. Hal ini diprediksi dikarenakan oleh adanya aktivitas transpirasi yang dilakukan sebelum pengamatan berlangsung. Dalam kata lain, saat pemetikan daun dan dibawa ke laboratorium, daun tersebut sudah mengalami transpirasi yang tidak
dapat dihitung lamanya. Hal tersebut mengakibatkan adanya pengurangan jumlah berat.
Setelah mendapatkan data-data di atas, maka laju transpirasi dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut.
vtrans=∆ S L L=a
b
Perhitungan luas total daun:
1. dengan kipas angin L = 1.5 / 0.01 = 150 cm2
2. tanpa kipas angin
L = 1.3 / 0.01 = 130 cm2
Keterangan:
∆ S= jarakperubahanskalapadatranspirometer(ml/cm2/ jam) L=luastotaldaun(cm2)
a=beratseluruhpoladaun(gram) b=beratpotongankertas(gram)
Waktu yang kami gunakan untuk mengukur transpirasi pada percobaan ini adalah 30 menit, dapat dikatakan 30 menit adalah setengah dari satu jam (30/60). Maka perhitungan laju transpirasinya adalah:
1. dengan kipas angin
vtrans=∆ S
L ml/cm2/ jam vtrans=0.08
150 ×2
vtrans=0.001ml /cm2/ jam
2. tanpa kipas angin
vtrans=∆ S
L ml/cm2/ jam
vtrans=0.05 130 ×2
vtrans=0.0007 ml/cm2/ jam
Kegiatan transpirasi terpengaruh oleh banyak faktor, baik faktor dalam maupun faktor luar. Yang termasuk faktor dalam adalah besar- kecilnya daun, tebal-tipisnya daun, berlapiskan lilin atau tidaknya permukaan daun, banyak-sedikitnya bulu pada permukaan daun, jumlah stoma, dan bentuk dan letak stomata. Selain itu terdapat faktor luar yang mempengaruhi transpirasi, yaitu radiasi (sinar matahari), temperatur, kelembapan udara, tekanan udara, angin, dan keadaan air dalam tanah (Dwijoseputro, 1990). Pada pengamatan laju transpirasi ini, kami melihat faktor angin yang dapat mempengaruhi laju transpirasi. Terlihat pada perhitungan transpirasi yang diberikan perlakuan dengan kipas mempunyai kecepatan transpirasi yang lebih cepat daripada yang diberikan perlakuan tanpa kipas. Hal ini dikarenakan angina merupakan faktor eksternal yang dapat mempengaruhi laju transpirasi. Pada umumnya angin yang sedang menambah kegiatan transpirasi. Hal ini dikarenakan angin membawa pindah uap air yang tertimbun di dekat stoma. Dengan demikian, maka uap yang masih ada di dalam daun kemudian mendapat kesempatan untuk berdifusi keluar (Dwijoseputro, 1990).
Dengan adanya kipas angin, laju transpirasi akan meningkat. Bila tidak, udara dekat dengan daun yang sedang bertranspirasi semakin lembab. Karena itu menurunkan laju transpirasi. Namun jika ada hembusan angin yang lembut, udara lembab itu terbawa dan digantikan oleh udara segar yang lebih kering (Kimball, 1983). Pada pengaruh kelembaban sesuai dengan teori yang ditulis oleh Kimball (1983), proses transpirasi akan semakin cepat bila lingkungan sekitar tumbuhan kering, bila terlalu lembab maka ruang udara pada daun yang berisikan uap akan keluar secara perlahan-lahan (semakin lama).
Tumbuhan dapat mengurangi penguapan yang terjadi pada dirinya, yaitu dengan cara menggugurkan daunnya seperti pada tanaman
