HUBUNGAN TUMBUHAN DENGAN AIR, TRANSPIRASI DAN EVAPORASI
PUTRI TRI NINGSIH (1210421006)
Jurusan Biologi, Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Andalas, Padang
ABSTRAK
Air merupakan komponen utama dalam tumbuhan, dimana air menyusun 60-90% dari berat daun. Jumlah air yang dikandung tiap tanaman berbeda-beda, hal ini bergantung pada habitat dan jenis spesies tumbuhan tersebut. Tujuan dari praktikum ini adalah dapat mengukur kadar air yang ada pada bagian tanaman, mengukur turgiditas relatif dan deficit air dari jaringan tumbuhan, menghitung luas permukaan daun dan laju evaporasi dan transpirasi dari lembaran daun dan mengetahui struktur umum dan prosese membuka dan menutupnya stomata. Adapun metoda yang digunakan dalam praktikum ini adalah pengovenan, penimbangan, mencari berat kering, turgiditas relatif dan persentasi devisit air. Hasil yang didapatkan pada praktikum ini adalah bagian tanaman yang memilik kadar air lebih banyak adalah pada bagian ranting Ipoemea laerii, Turgiditas relative terbesar pada kecambah Phaceolus radiatus yang memiliki nilai devisit air terkecil. Sedangkan proses transpirasi dan evaporasi lebih lama yaitu pada bagian atas permukaan daun yang diolesi vaselin.
Kata kunci: transpirasi, evaporasi, turgiditas relative, defisit air, Ipoemea laerii, dan Phaceolus radiatus
PENDAHULUAN
Air merupakan komponen utama dalam tumbuhan, dimana air menyusun 60-90% dari berat daun. Jumlah air yang dikandung tiap tanaman berbeda-beda, hal ini bergantung pada habitat dan jenis spesies tumbuhan tersebut ( Filter dan Hay, 1981). Menurut Lakitan (2010) menyatakan bahwa, “di dalam tumbuhan, air berperan sebagai pelarut. Sruktur molekul protein dan asam nukleat sangat ditentukan oleh adanya molekul air disekitarnya. Aktivitas dari protein dan asam nukleat dapat berlangsung karena adanya air di sekitarnya. Selain protein dan asam nukleat, aktivitas senyawa lain di dalam protoplasma juga ditentukan oleh adanya air. Walaupun air dapat bertindak sebagai bahan pereaksi(reaktan) atau sebagai produk suatu reaksi kimia, tetapi yang lebih penting adalah air menciptakan lingkungan yang memungkinkan untuk berlangsungnya berbagai reaksi biokimia dalam sel tumbuhan.
Air seringkali membatasi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Respon tumbuhan terhadap kekurangan air dapat dilihat pada aktivitas metabolism, morfologinya, tingkat pertumbuhannya, atau produktivitasnya. Pertumbuhan sel
merupakan fungsi tanaman yang paling sensitive terhadap kekurangan air. Kekurangan air akan mempengaruhi turgor sel sehingga akan mengurangi pengembangan sel, sintesis protein, dan sintesis dinding sel (Gardner, 2008).
Pengaruh kekurangan air selama tingkat vegetative adalah berkembangnya daun-daun yang ukurannya lebih kecil, yang dapat mengurangi penyerapan cahaya. Kekurangan air juga mengurangi sintesis klorofil dan mengurangi aktivitas beberapa enzim. Biomassa tumbuhan meliputi hasil fotosintesis, serapan unsure hara dan air. Berat kering dapat menunjukkan produktivitas tanaman karena 90% hasil fotosintesis terdapat dalam bentuk berat kering (Anggarwulan, 2005).
Kebutuhan air suatu tanaman dapat didefinisikan sebagai “jumlah air yang diperlukan untuk memenuhi kehilangan air melalui evapotranspirasi (ET-tanaman) tanaman yang sehat, tumbuh pada sebidang lahan yang luas dengan kondisi tanah yang tidak mempun yai kendala (kendala lengas tanah dan kesuburan tanah) dan mencapai potensi produksi penuh pada kondisi lingkungan tumbuh tertentu”(Salisbury & Ross, 1995).
Transport air dalam jaringan akar dibedakan antara apoplas yang melewati ruang antar sel dan simplas yang melalui sel ke sel lewat plasmodesmata. Seluruh bagian dari dinding sel umumnya terbuka untuk aliran air dan bahan terlarut secara apoplas yang berkaitan dengan adanya ruang bebas. Apoplas pada korteks akar berhubungan langsung dengan medium tanah dan meningkat besarnya oleh adanya sejumlah rambut akar dan sel-sel yang relatif besar dengan sejumlah ruang antar sel (Rahardjo, 2000).
Pada tumbuhan , terjadi peristiwa kohesi karena adanya ikatan hydrogen yang berperan pada pengangkutan (transport) air yang melawan gravitasi. Air mencapai daun melalui pembuluh-pembuluh mikroskopik yang menjulur ke atas dari akar. Air yang menguap dari daun digantikan oleh air dari pembuluh dalam urat daun. Ikatan hydrogen menyebabkan molekul air yang keluar dari urat daun dapat menarik molekul air yang berada lebih jauh dalam pembuluh, dan tarikan ke depan tersebut akan terus ditransmisi sepanjang pembuluh sampai ke akar. Adhesi air pada dinding pembuluh membantu melawan gravitasi (Campbell, 2002).
Akar mengabsorbsi air dengan cara osmosis. Oleh karena itu absorsi air oleh tanaman mungkin dilakukan dengan mengendalikan potensial air larutan dimana akar itu berada. Jika potensial osmotic larutan luar lebih rendah dari potensial osmotic sel-sel akar, maka air dapat masuk dari larutan luar ke dalam system akar. Dengan meningkatnya konsentrasi zat-zat terlarut maka masuknya air ke dalam akar akan menjadi lebih lambat sampai arah pergerakan air mungkin akan terbalik.
Transpirasi adalah proses penguapan air dari sel-sel yang hidup pada jaringan tumbuh-tumbuhan. Sel hidup tumbuh-tumbuhan berhubungan langsung dengan atmosfer melalui stomata dan lenti sel. (Anggarwulan, 2005). Menurut Dwidjoseputro (1990) transpirasi dapat melalui kutikula, stomata dan lentisel. Sebenarnya seluruh bagian tanaman itu mengadakan transpirasi, akan tetapi yang biasanya dibicarakan hanyalah transpirasi lewat daun, karena hilangnya molekul-molekul air dari tubuh tanaman itu sebagian besar adalah lewat daun. Hal ini disebabkan karena luasnya permukaan daun dan juga karena daun-daun itu lebih terkena udara daripada bagian-bagian lain dari suatu tanaman.
Kegiatan transpirasi dipengaruhi oleh banyak faktor, baik faktor dalam maupun faktor luar. Yang termasuk faktor dalam ialah besar-kecilnya daun, tebal tipisnya daun, berlapiskan lilin atau tidaknya permukaan daun, banyak sedikitnya
bulu pada permukaan, banyak sedikitnya stoma, bentuk dan lokasi stomata. Sedangkan yang termasuk faktor luar adalah radiasi, temperatur, kebasahan udara, tekanan udara, angin keadaan air di dalam tanah (Dwidjoseputro, 1990).
BAHAN DAN METODA
Praktikum dilaksanakan pada hari Rabu tanggal 12 Maret 2014 pada pukul 07.45 WIB di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Universitas Andalas, Padang. Bahan yang digunakan adalah daun dan ranting Ipoemea learii, daun Canna indica dan daun kecambah Phaseolus radiatus. Adapun percobaan yang dilakukan pada hubungan tumbuhan dengan air ialah pengukuran kadar air jaringan tumbuhan, dan pengukuran turgiditas relatif jaringan tumbuhan. Sedangkan percobaan pada transpirasi dan evaporasi adalah perhitungan luas permukaan daun, perkiraan laju evapurasi dan transpirasi dan struktur stomata dan aktivitas membuka-menutup stomata.
Percobaan A. Pengukuran kadar air jaringan tumbuhan.
Daun dan ranting Ipoemea learii ditimbang sebanyak 10 gram dan dibuat tiga sampel. Lalu disimpan di dalam oven dengan suhu 80⁰C. Kemudian hitung kadar air tumbuhan.
Percobaan B. Pengukuran Turgiditas Relatif Jaringan Tumbuhan
Daun kecambah dipotong dengan cork borer sebanyak 10 buah dari daun kecambah basah, 10 buah dari daun kecambah kering. Di catat berat segar dari daun kecambah tersebut. Lalu dimasukkan kedalam petridish dan diisi aquadest, dan diterangi dengan lampu neon selama 3 jam. Dihitung berat turgid, lalu dikeringkan dalam oven dengan suhu 80⁰C sampai kering, dan dihitung berat keringnya. Kemudian dihitung besarnya turgiditas relatif dan dihitung besarnya deficit air.
Percobaan C. Perhitungan luas permukaan daun
Daun Canna indica dijiplak pada selembar kertas kemudian digunting dan ditimbang.
Percobaan D. Perkiraan laju evaporasi daun
Daun yang sebelumnya telah diketahui luas permukaannya digantung didalam ruangan atau sinar matahari langsung. Pada waktu 30 menit dilakukan penimbangan. Percobaan E. Perkiraan laju respirasi daun permukaan dorsiventral
Daun yang telah diketahui luas permukaannya kemudian direndam dalam air. Daun pertama diolesi vaselin pada permukaan atas dan yang kedua pada permukaan bawah, dan ditimbang kembali. Kemudian kedua daun tersebut diletakkan pada panas matahari selama 1 jam, dan ditimbang kembali. Dibandingkan hasil transpirasi kutikula dari permukaan atas dan transpirasi stomata dari permukaan bawah.
Percobaan F. Struktur Stomata dan aktivitas Membuka-Menutup Stomata
Dibuat sayatan tipis epidermis atas dan bawah dari daun Canna indica lalu ditetesi aquadest pada kaca objek di amati dibawah mikroskop. Setelah itu ditetesi sukrosa, diamati perubahan yang terjadi pada stomata dan dicatat waktunya. Kemudian ditetesi kembali dengan aquadest lalu ditetesi NaCl , diamati dan dicatat waktu
perubahan yang terjadi pada stomata. Dan ditetesi aquadest kembali dilihat perubahan yang terjadi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Percobaan A. Pengukuran Kadar Air Jaringan Tumbuhan
Bagian Berat basah (gr) Berat kering (gr) Kadar air (%)
Daun 1 10 2, 14 78,6 Daun 2 10 2,04 79,6 Daun 3 10 1.95 80,5 Ranting 1 10 1.03 89,7 Ranting 2 10 1.27 87,3 Ranting 3 10 0,71 92,9
Dari data di atas ranting 3 memiliki kadar air paling besar yaitu 92% dengan berat kering sebesar 0,71 g. Sedangkan kadar air yang paling kecil yaitu 78,6 % pada daun 1. Perbedaan banyaknya kadar air pada ranting dibandingkan pada daun setelah proses pengovenan dikarenakan pada bagian batang memiliki kandungan air lebih banyak yang merupakan hasil penyerapan dari akar. Menyusutnya berat pada bagian daun dan ranting dikarenakan adanya penguapan cairan yang ada pada sampel akibat adanya proses transpirasi dan juga pemanasan yang terjadi pada saat pengovenan.
Hal ini sesuai dengan pendapat Kimball (1989) bahwa air bergerak melalui sel-sel xilem pada tumbuhan dan akan keluar dari daun melalui stomata. Peristiwa tersebut dikenal sebagai transpiras, yaitu menguapnya air melalui stomata di daun. Saat air menguap melalui daun, semakin banyak pula air mengalir ke daun dari batang. Air yang berada pada batang merupakan air yang terserap oleh akar. Air masuk ke akar secara osmosis. Batang menyimpan makanan dalam bentuk pati dan menyimpan air. Air berasal dari akar, dan pati dibuat dari gula yang diangkut dari daun. Satu keuntungan menyimpan air pada batang adalah terhindar dari kekeringan. Air membantu menjaga sel-sel batang tetap kaku.
Percobaan B. Pengukuran turgiditas relatif dan deficit air dari jaringan tumbuhan
Keadaan Berat segar
(gr) Berat turgid(gr) Beratkering (gr) Turgiditasrelatif (%) Defisit air(%)
kering 0,03 0,05 0,00 60 40
basah 0,04 0,05 0,01 75 25
Dari data di atas turgiditas relatif terbesar terdapat pada data daun kecambah basah yaitu 75% dengan devisit air sebanyak 25%. Sedangkan pada data daun kecambah kering memiliki turgiditas relative 60% dan devisit air 40 %. Semakin besar turgiditas air yang dihasilkan maka persentasi devisit air semakin kecil. Perbedaan nilai turgiditas pada keadaan daun kecambah kering dan basah disebabkan jumlah penyerapan air dan kecepatan penguapan air. Pada daun kecambah basah memiliki jumlah penyerapan air yang lebih banyak sehingga mampu mempertahan air pada sel tanaman pada saat penguapan. Sedangkan pada daun kecambah kering penyerapan
air tidak dapat mengimbangi kecepatan penguapan air dari tanaman. Hal tersebut dikarenakan daun telah layu akibat perlakuan tidak diberi air.
Hal tersebut sesuai dengan pendapat Kimball (1989) bahwa kekurangan air (water deficit) akan mengganggu keseimbangan kimiawi dalam tanaman yang berakibat kurangnya kemampuan mempertahankan air pada tanaman, berkurangnya hasil fotosintesis atau semua proses-proses fisiologis berjalan tidak normal. Apabila keadaan ini berjalan terus, maka akibat yang terlihat, misalnya tanaman kerdil, layu, produksi rendah, kualitas turun dan sebagainya.
Percobaan C. Perhitungan Luas Permukaan Daun, Perkiraan Laju Evaporasi dan Transpirasi Permukaan Dorsiventral Daun
Daun ke
Perlakuan
Luas daun Kec.
Evaporasi
Respirasi daun Respirasi daun diletakkan d sinar matahri selama 1 jam 1 272,40 0,00124 10,60 (bagian atas permukaan daun) 9,95 2 264,73 0,00154 3 240,43 0,00156 9,64 (bagian bawah permukaan daun) 8,30
Dari data diatas kecepatan evaporasi yang tinggi yaitu 0,00124 pada luas permukaan daun 272,40. Hal ini sesuai dengan pendapat Dwidjoseputro (1985), bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi laju evaporasi adalah cahaya. Tumbuhan jauh lebih cepat berevaporasi bilamana lebih terbuka terhadap cahaya, dibandingkan dalam keadaan gelap. Selain itu faktor internal yang mempengaruhi hilangnya molekul air (penguapan), yaitu besar kecilnya luas permukaan daun dan jumlah stomata. Semakin besar luas permukaan suatu daun maka jumlah stomatanya juga semakin banyak sehingga kecepatan evaporasinya semakin tinggi. Sebaliknya semakin kecil luas permukaan daunnya maka jumlah stomatanya semakin sedikit sehingga kecepatan evaporasinya semakin rendah.
Pada percobaan perkiraan laju evaporasi dan transpirasi permukaan dorsiventral daun hasil yang didapatkan ialah permukaan luas daun 272,40 dan diolesi vaselin pada bagian atas memiliki laju transpirasi lebih kecil dibandingkan pada permukaan luas daun 240,43. Hal tersebut dikarenakan pada bagian atas permukaan daun terdapat kutikula yang berfungsi untuk mengurangi penguapan. Selain itu, penambahan vaselin juga dapat mengurangi penguapan pada permukaan atas daun tersebut. Sedangkan pada permukaan bawah daun terdapat stomata sehingga menyebabkan terjadinya transpirasi yang lebih besar. Walaupun permukaan bawah daun diolesi vaselin, vaselin tersebut berfungsi menutupi stomata, namun hal itu tidak berpengaruh terhadap kecepatan transpirasi pada stomata di daun.
Hal ini sesuai dengan pendapat Devlin (1975), bahwa transpirasi melalui kutikula lebih sedikit dibandingkan dengan transpirasi melalui stomata. Hal ini
disebabkan oleh adanya lapisan penghalang pada kutikula, seperti lapisan lilin dan kutin yang dapat menahan laju transpirasi pada kutikula. Menurut Noggle (1979), bahwa kutikula secara relatif tidak tembus air. Pada sebagian tanaman transpirasi kutikula hanya 10% dari seluruh jumlah penguapan.
Menurut Dwijoseputro (1990) bahwa transpirasi melalui stomata lebih aktif karena jaringan ini terdapat jaringan bunga karang yang susunannya longgar. Faktor yang mempengaruhi kecepatan transpirasi adalah cahaya dan suhu. Bila suhu semakin tinggi maka transpirasi semakin cepat terjadi.
Percobaan D. Struktur stomata dan aktivitas membuka dan menutup stomata
Gambar1. Stomata menutup Gambar 2. Stomata membuka
Perlakuan Waktu Keterangan
aquadest Menutup
Sukrosa 1 menit 4 detik Membuka
Aquadest 5 menit Membuka
Nacl 57 detik Menutup
aquadest 42 detik Membuka
Beradasarkan tabel di atas, pada saat sayatan epidermis Canna indica saat diberi larutan sukrosa peristiwa yang terjadi adalah bagian stomata membuka dalam waktu 1 menit 4 detik. Pada saat diberi larutan sukrosa, stomata yang membuka hanya separuh saja dibandingkan stomata yang tertutup saat di tetesi aquadest, hal itu menunjukkan bahwa konsentrasi sukrosa lebih rendah daripada konsentrasi aquadest sehingga mengubah nilai osmosis dari isi sel-sel penutup dan menurunkan tekanan turgor atau turgiditas dari sel-sel penutup sehingga jumlah stomata yang membuka pada larutan sukrosa lebih sedikit dibandingkan pada aquadest. Stomata membuka karena sel penjaga mengambil air dan menggembung dimana sel penjaga yang menggembung akan mendorong dinding bagian dalam stomata hingga merapat.
Pada saat sayatan epidermis ditetesi larutan NaCl, peristiwa yang terjadi adalah bagian stomata tertutup dealam waktu 57 detik. Kemudian setelah ditetesi aquadest kembali bagian stomata masih tertutup. Hal itu terjadi karena saat ditetesi larutan NaCl sel di sekeliling stomata mengembang kemudian mendorong sel lainnya sehingga sel stomata menutup.
Hal tersebut sesuai dengan pendapat Campbell (2002) membuka dan menutupnya stomata dipengaruhi oleh kandungan air dan ion kalium di dalam sel penjaga. Ketika sel penjaga memiliki banyak ion kalium, air dari sel tetangga akan masuk ke dalam sel penjaga secara osmosis. Akibatnya, dinding sel penjaga yang berhadapan dengan celah stomata akan tertarik ke belakang, sehingga stomata menjadi terbuka. Sebaliknya, ketika ion kalium keluar dari sel penjaga, air dari sel
penjaga akan berpindah secara osmosis ke sel tetangga. Akibatnya, sel tetangga mengembang dan mendorong sel penjaga kea rah celah sehingga stomata menutup.
Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi membuka dan menutupnya stomata. Antara lain kelembapan udara, temperature, kecepatan angin, cahaya, dan ketersediaan air. Faktor ketersedian air berhubungan dengan turgiditas pada sel. Bila tumbuhan kekurangan air, transpirasi akan berkurang karena stomata menutup akibat turunya tekanan turgor sel penutup (Gardner, 2008).
KESIMPULAN
Dari percobaan yang dilakukan didapatkan kesimpulan, bahwa bagian tanaman yang memilik kadar air lebih banyak adalah pada bagian ranting Ipoemea laerii, Turgiditas relative terbesar pada kecambah Phaceolus radiatus yang memiliki nilai devisit air terkecil. Sedangkan proses transpirasi dan evaporasi lebih lama yaitu pada bagian atas permukaan daun yang diolesi vaselin.
DAFTAR PUSTAKA
Anggarwulan, Endang. 2005. Pengaruh ketersediaan Air terhadap Pertumbuhan dan Kandungan Bahan Aktif Sponin Tanaman Ginseng Jawa (Talinum paniculatum). Jurnal Biofarmasi 3(2):47-51.
Campbell dan reece. 2002. Biologi Edisi Kelima Jilid 1. Erlangga. Jakarta.
Delvin, R. M. 1975. Plant of Physiology Second Edition. Mc. Milan Publishing. New York.
Dwijoseputro. 1990. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Gramedia. Jakarta.
Filter, A. H. dan R. K. M. Hay. 1998. Fisiologi Lingkungan Tanaman. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.
Gardner. 2008. Fisiologi Tanaman Budidaya. UI Press. Jakarta. Kimball. 1985. Biologi Jilid 2. Erlangga. Jakarta.
Lakitan, Benyamin. 2010. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Rajawali Press. Jakarta. Noggle and Fritz. 1979. Introduction Plant Physiology. Practice Hall of India. New
Delhi.
Rahardjo, M. dan I. Darmawati. 2000. Pengaruh cekaman air terhadap produksi dan mutu simplisa tempuyung (Sunchus arvensis L.). Jurnal Littri 6(3): 73-79. Salisbury, and C. w. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 1. ITB Press. Bandung.
