Senin, 19 September 2011

Struktur Tumbuhan (Bagian 1) : Akar


Tumbuhan beraneka ragam dari jenis dan lingkungan tempat hidupnya karena itu tampilan fisik tubuhnya saling berbeda, namun betapapun juga berbeda tumbuhan memiliki ciri dasar yang sama yaitu memiliki akar, batang, daun, bunga, buah, dan biji.

Struktur tumbuhan adalah tampilan fisik tubuh tumbuhan, berupa bentuk luar (morfologis) dan bentuk dalam (anatomis). Bentuk luar mudah dikenali dari penampakan bagian tubuh (organ) tumbuhannya, sedangkan bentuk dalam hanya akan terlihat jika dilakukan pembedahan atau pembuatan sayatan tipis yang diamati di bawah mikroskop.


Struktur dan Fungsi Akar
Struktur akar dapat dilihat pada gambar.


Pada umumnya, akar terdapat di tanah, kecuali tumbuhan air, tumbuhan parasit, dan tumbuhan epifit. Fungsi pokok akar untuk menyerap zat makanan dan menopang tegaknya tubuh tumbuhan. Keberadaan akar, yaitu (a).   tenggelam di dalam air atau masuk ke tanah di dasar air, seperti pada tumbuhan air,  (b).  akar menancap masuk ke batang inang, yaitu pada tumbuhan parasit seperti benalu (c).  yaitu tumbuhan yang menempel atau melekat pada batang tumbuhan lain, akarnya digunakan untuk melilit batang tumbuhan yang ditumpangi seperti pada tumbuhan epifit. Pada beberapa jenis tumbuhan, akar juga memiliki fungsi khusus yang lain.
Menurut sifatnya, ada dua macam system perakaran, yaitu akar tunggang dan akar serabut. Ada perbedaan diantara keduanya yang tampak sejak masa kecambahnya : (a). Akar pokok merupakan perkembangan lanjut dari akar lembaga (radikula/akar primer/akar embrional), umumnya, akar pokok lebih dominan dan lebih besar kemudian dari akar pokok dihasilkan cabang akar (akar sekunder/akar lateral), akar pokok dan cabang akar tersebut menopang tegaknya batang, sistem perakaran tersebut dimiliki oleh berbagai macam tumbuhan biji berkeping dua (dikotil). (b).  Pada akar serabut, akar pokok tidak berkembang dan akan lenyap, akar yang berkembang adalah akar liar (akar adventif) yang muncul pada bagian batangnya, akar adventif banyak muncul di sekitar buku batang dengan ukuran relatif sama, jumlahnya banyak dan susunannya rapat, oleh karena itu akar serabut cukup kuat menopang tegaknya batang walaupun perakarannya dangkal. System perakaran serabut dimiliki oleh berbagai macam tumbuhan biji berkeping tunggal (monokotil).
Permukaan akar seringkali terlindung lapisan gabus tipis dan bagian ujung memeiliki jaringan tambahan berupa tudung akar, juga diselimuti oleh lapisan mirip lender yang disebut misel (mycel) yang berperan penting dalam pertukaran hara dan memperkokoh tumbuhan serta interaksi dengan organism (mikroba) lain.

Cara Kerja Akar
Agar terus bertahan hidup maka tumbuhan perlu melakukan fotosintesis dengan bantuan sinar matahari, untuk keperluan itu pula, tumbuhan memerlukan air dan aneka mineral yang diambilnya dari tanah. Agar mampu melakukan pekerjaan ini, tumbuhan memerlukan akar yang mengebor di dalam tanah. Tugas akar adalah untuk menyebar dengan sangat cepat di dalam tanah menyerupai sebuah jaring, dan menyedot air serta beragam mineral.


Kendatipun rancang-bangunnya yang lembut, akar juga memungkinkan tumbuhan seberat berton-ton untuk tetap berdiri tegak dan menancapkan diri ke dalam tanah yang dapat menyebar meliputi suatu wilayah luas untuk menyedot air dan mencari bahan makanan.


Akar membawa air yang diserapnya dari tanah ke lingkaran tengah akar. Melalui lingkaran ini, air memasuki jaringan pembuluh pada batang. Melalui jaringan pembuluh, air dan zat-zat makanan melakukan perjalanan di dalam batang sejauh bermeter-meter ke atas, tanpa henti, sampai ke dedaunan yang paling ujung. Jaringan pembuluh tersebut, yang bermula dari akar dan merambah jauh hingga dedaunan, tidak diragukan lagi merupakan hasil perancangan mahahebat.

Pengambilan air
Sebatang pohon Maple merah biasa yang tumbuh di iklim lembab dapat kehilangan hingga 200 liter air per hari, atau kira-kira sama dengan 800 gelas air minum per hari. Ini menggambarkan kehilangan besar yang diderita pohon itu, karena air sangat diperlukan untuk hidupnya. Air ini harus tergantikan sesegera mungkin agar tumbuhan terus bertahan hidup. Berkat seperangkat akar tumbuhan yang sempurna, setiap tetesan air yang menguap dapat tergantikan dengan segera.
Pengambilan air dari dalam tanah oleh akar sangat menyerupai teknik pengeboran, dimana ujung-ujung akar terus-menerus mencari air di kedalaman tanah sampai menemukannya. Air ini lalu memasuki akar dengan menembus suatu lapisan tipis selaput luar akar dan sel-sel pembuluh halusnya (sel-sel kapiler), kemudian air melewati sel-sel tersebut hingga sampai di jaringan batang, selanjutnya air diangkut ke setiap bagian tumbuhan

Penyeimbang Tekanan
Ketika tekanan dari bagian dalam sel-sel akar lebih rendah dari tekanan di luar, tumbuhan memasukkan air dari luar, dengan perkataan lain, sel-sel akar mengambil air dari luar tidak setiap saat dan terus-menerus, melainkan hanya ketika sel-sel tersebut memerlukannya. Penentu terpenting yang memunculkan keadaan ini adalah besarnya tekanan yang dihasilkan oleh air di dalam akar. Agar tekanan harus seimbang dengan tekanan di luar maka  tumbuhan harus mengambil air dari luar.   Sebaliknya yaitu ketika tekanan di dalam lebih tinggi daripada di luar, tumbuhan mengeluarkan air dari dalam dirinya melalui dedaunannya (bukan melalui akarnya) dengan cara penguapan untuk menjadikan tekanan itu seimbang kembali.


Jika kadar air dalam tanah sedikit lebih tinggi daripada biasanya, tumbuhan akan terus menyerap air yang mengakibatkan cepat atau lambat akan merusak tumbuhan. Sebaliknya, jika sedikit kadar air dalam tanah lebih rendah, sel tumbuhan takkan pernah mampu menyedot air dari luar karena tekanan luar yang rendah, bahkan harus mengeluarkan air untuk menjaga keseimbangan tekanan, sehingga hal ini bisa mengakibatkan tumbuhan kering dan mati
Hal ini menunjukkan bahwa akar tumbuhan memiliki cara-kerja pengendali keseimbangan yang memungkinkan untuk  mengatur tingkat tekanan yang diperlukan pada saat yang tepat, tidak lebih atau kurang.

Pengambilan mineral oleh akar.
Mineral-mineral terdapat dalam tanah dalam bentuk ion, yakni zat berupa senyawa atau unsur yang bermuatan listrik positif atau negatif. Sel-sel pada akar tumbuhan memilih ion-ion tertentu dari dalam tanah untuk digunakan dalam reaksi-reaksi biokimiawi sel. Sel-sel tumbuhan dapat dengan mudah memasukkan ion-ion ini ke dalam dirinya, meskipun kadar sejumlah ion di dalam sel tumbuhan seribu kali lebih besar daripada kadarnya yang terlarut dalam tanah. Jadi, ini adalah proses yang paling penting. Mengapa demikian?
Pada keadaan biasa, perpindahan zat-zat akan terjadi dari tempat dengan kadar zat-zat lebih tinggi ke tempat yang kadarnya lebih rendah. Tetapi sebagaimana yang kita ketahui, sebaliknyalah yang justru terjadi pada penyerapan ion-ion dari tanah oleh tumbuhan melalui akar. Karenanya, rangkaian peristiwa ini memerlukan sejumlah energi yang besar. Ini ibarat memindahkan sebuah bola dari jalan yang menanjak curam. Bola dapat berpindah dari bagian puncak tanjakan ke bagian bawah yang lebih rendah dengan menggelinding, tanpa perlu energi atau tenaga untuk menggelindingkan atau menendangnya. Sebaliknya, perlu tenaga untuk menggelindingkan bola dari bagian bawah ke bagian puncak tanjakan jalan yang lebih tinggi.
Sedikitnya ada dua hal yang mempengaruhi berpindahnya ion-ion melalui membran (selaput luar pembungkus) sel tumbuhan: (1). kemampuan membran melewatkan zat-zat ke dalam dan ke luar sel, dan (2). kadar ion-ion di dalam dan di luar sel.
Sebuah sel akar harus mengetahui semua unsur pada tumbuhan, satu demi satu, untuk memahami dan dapat memenuhi kebutuhannya akan unsur-unsur tersebut, sel akar ini harus memastikan unsur mana yang kurang di seluruh bagian tubuh tumbuhan dan menjadikannya sebagai kebutuhan yang harus dipenuhi.
Jika tanah tidak dalam keadaan murni, dengan kata lain jika terdapat unsur-unsur lain yang tercampur di dalamnya, apa yang harus dilakukan untuk membedakan satu unsur dari semua unsur lainnya?
Untuk mengetahui taraf pengetahuan kita tentang mineral, sekarang marilah kita ambil contoh dari tubuh manusia
Keseluruhannya ada tiga kilogram mineral dalam tubuh kita. Sebagian di antaranya sangat penting bagi kesehatan kita, dan semuanya tersedia dalam jumlah sesuai keperluan. Sebagai contoh, jika kita tidak punya zat kapur (kalsium) dalam tubuh kita, maka gigi dan tulang kita akan kehilangan sifat kerasnya. Jika tidak ada zat besi, maka oksigen tidak dapat menjangkau jaringan-jaringan tubuh kita, sebab kita tidak akan mempunyai hemoglobin yang berperan mengikat oksigen. Jika tubuh kita tidak memiliki potasium (kalium) dan sodium (natrium), sel-sel kita akan kehilangan muatan-muatan listriknya dan kita akan cepat mengalami penuaan.

Memilih 16 Unsur Saja
Mineral-mineral berada di dalam tanah, sebagaimana dalam tubuh manusia. Jumlah, kegunaan, dan wujud mineral saat ditemukan di dalam tanah semuanya berbeda, dan banyak makhluk hidup menggunakan mineral ini. Pada tumbuhan, misalnya, sejumlah perangkat telah terpasang guna memungkinkan tumbuhan dengan mudah mengambil unsur-unsur yang diperlukannya dari dalam tanah. Karena terdapat cara penggunaan yang beraneka terhadap unsur-unsur ini pada tubuh tumbuhan, semua unsur harus menuju bagian-bagian tumbuhan yang berlainan setelah diserap dari dalam tanah, dimana semua unsur ini mempunyai beragam tugas.
Agar dapat hidup sehat, tumbuhan memerlukan unsur-unsur utama seperti nitrogen, fosfor, kalium, zat kapur, magnesium dan belerang. Tumbuhan dapat mengambil kebanyakan unsur ini secara langsung dari tanah, kecuali nitrogen yang memenuhi hampir 80% ruang atmosfer. Tetapi, nitrogen tidak dapat diperoleh atau "diikat" secara langsung dari atmosfer oleh tumbuhan hijau. Tumbuhan memenuhi kebutuhan nitrogennya dari dalam tanah dengan menyerap zat tertentu yang mengandung unsur nitrogen, yakni berupa zat nitrat yang merupakan hasil olahan bakteri tanah.
Unsur-unsur lain juga diperlukan bagi perkembangan tumbuhan yang sehat. Tetapi ini diperlukan dalam jumlah sangat kecil. Kelompok ini meliputi besi, klorin, tembaga, mangan, seng, molibdenum, dan boron.
Selain 13 mineral ini, tumbuhan juga memerlukan 3 unsur yang merupakan bahan utama pembentuk tubuhnya, yakni oksigen, hidrogen, dan karbon. Tumbuhan mendapatkan ketiga unsur tersebut dari zat karbondioksida (yang mengandung unsur karbon dan oksigen, CO2), oksigen, dan air (yang mengandung unsur hidrogen dan oksigen, H2O) yang ada di atmosfer. Semua tumbuhan memerlukan keseluruhan 16 unsur ini.
Jika unsur-unsur ini diserap dalam jumlah yang terlalu besar atau terlampau kecil, berbagai ketidakwajaran akan timbul pada tumbuhan. Sebagai contoh, terlalu banyak nitrogen dari tanah menjadikan pertumbuhan yang rapuh, terutama pada suhu tinggi dan pertumbuhan yang berair. Sebaliknya, terlalu sedikit nitrogen dapat menyebabkan menguningnya warna tumbuhan, bercak-bercak merah dan ungu, berkurangnya tunas samping, dan pertumbuhan menua. Kekurangan fosfor berdampak pada pertumbuhan yang terhambat, pewarnaan coklat dan ungu pada dedaunan sejumlah tumbuhan, batang pokok berukuran kecil, berkurangnya pemekaran tunas samping, semakin sedikitnya dedaunan bagian bawah dan perbungaan yang lebih sedikit. Fosfor adalah unsur amat penting bagi pertumbuhan tumbuhan muda dan pembentukan biji. Singkatnya, keberadaan ion-ion ini dan penyerapannya dari dalam tanah dengan jumlah yang diperlukan, sangatlah penting bagi pertumbuhan tumbuhan sehat.

Daur Carbon dan Nitrogen.

Pengaruh Rangsangan
Apabila kita merasa lapar, maka rasa lapar ini lalu mendorong kita melakukan tanggapan dengan cara mengambil makanan dan memakannya hingga rasa lapar sirna. demikian juga dengan akar, dimana sejak perkecambahan dimulai pertumbuhan akar mengarah ke bawah dan menembus tanah. Tanggapan oleh tumbuhan berupa pertumbuhan yang terarah akibat rangsangan dari luar ini disebut sebagai tropisme.
Jenis rangsangan :  (a). tropisme ini bisa dinamakan fototropisme jika rangsangannya adalah sinar matahari, misalnya pertumbuhan batang dan daun tumbuhan ke arah sinar matahari. (b).  Sulur tumbuhan merambat seperti tanaman buah markisa atau pare (paria) yang melilit pagar merupakan bentuk tigmatropisme, yakni pertumbuhan akibat rangsangan berupa sentuhan. (c).  Pertumbuhan akar ke arah bawah ternyata dirangsang oleh adanya gaya tarik bumi (gravitasi), dan diistilahkan dengan gravitropisme.


Para ilmuwan telah lama meneliti bagaimana rangsangan gravitasi mengarahkan pertumbuhan akar dimana tanggapan oleh akar terhadap gravitasi melewati tiga proses berikut :  (a).  Penerimaan rangsangan, dimana tumbuhan mengenali gravitasi. (b).  Penyaluran pesan: tumbuhan meneruskan pesan tentang keberadaan dan arah gravitasi ini dan menanggapinya.  (c).  Tanggapan yang diberikan, dimana rangsangan gravitasi ditanggapi dengan pemanjangan sel-sel dan pembentukannya menjadi jenis sel-sel tertentu atau pertumbuhan menjadi sel-sel tertentu yang menjadikan akar tumbuh berbelok ke arah tertentu.
Penerimaan rangsangan pada akar  terjadi pada bagian ujung akar, yakni tudung akar (lihat gambar). Sebagaimana tampak pada gambar, dari bagian bawah ke atas, akar memiliki tudung akar, jaringan meristem atau daerah pembelahan sel (tempat pembentukan sel-sel baru), daerah pemanjangan sel (di mana sel-sel membesar dan memanjang hingga mencapai ukuran dan bentuk terakhirnya), dan daerah pendewasaan (di mana sel-sel menyempurnakan bentuk dan perannya, dan dinding sel mengalami pengerasan oleh zat lignin). Berdasarkan penelitian yang ada hingga saat ini, di bagian akar tempat sel-sel mengalami pemanjangan inilah tanggapan terhadap rangsangan gravitasi dilakukan oleh akar.
Seringkali kita saksikan, di saat biji tumbuhan mengalami perkecambahan, tunas akar dapat tumbuh ke arah mana saja, ke atas, ke samping, atau ke bawah. Akibat gravitropisme, tunas akar ini lalu dengan cepat tumbuh dengan membengkokkan diri ke arah tanah sesuai arah gravitasi, dan menembus tanah.
Pembengkokkan terjadi layaknya batang logam bimetal, yakni sebatang logam yang tersusun atas dua batang logam jenis berbeda (dengan sifat/tingkat pemuaian yang tidak sama terhadap panas) yang direkatkan paralel. Ketika batang logam bimetal ini dipanaskan, maka akan terjadi pembengkokkan akibat tingkat pemuaian (pemanjangan) yang berbeda, di mana yang satu memuai lebih panjang dari yang lain. Sama halnya, sel-sel akar di daerah pemanjangan mengalami pemanjangan dengan tingkat yang berbeda di kedua sisinya. Sebagaimana diperlihatkan gambar, sel-sel akar yang tumbuh mendatar merasakan rangsangan gravitasi ke arah bawah. Rangsangan ini ditanggapi oleh tumbuhan dengan bekerjanya hormon tertentu yang menghambat pertumbuhan sel-sel di bagian bawah (kuning) sedangkan sel-sel di bagian atas (merah) tumbuh memanjang secara wajar. Hasilnya adalah akar yang tumbuh menekuk ke arah tarikan gravitasi.

Fungsi akar terhadap lingkungan
Kemampuan akar mencengkeram tanah adalah merupakan hal yang penting bagi kehidupan kita yang antara lain dapat mencegah longsornya tanah dan terkikisnya lapisan atas tanah yang subur oleh air hujan.
Bersambung ke Bagian 2


Keterangan Gambar : sebagai ilustrasi yang diambil dari internet
Sumber :  starscientist.wordpress.com ; www.insight-magazine.com

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar