Sistem Transportasi pada Tumbuhan

A. Pendahuluan

Tumbuhan memerlukan beberapa zat dari lingkungannya, terutama air, mineral, oksigen, dan karbon dioksida. Oksigen dan karbon dioksida dari udara diambil oleh tumbuhan tingkat tinggi melalui daun. Air dan garam mineral yang terkandung di dalam air diserap tumbuhan dari dalam tanah melalui rambut akar. Tumbuhan membutuhkan air sepanjang hidupnya. Setelah diserap akar, air digunakan dalam semua reaksi kimia, mengangkut zat hara, membangun turgor, dan akhirnya keluar dari daun sebagai uap atau air. Agar air tetap tersedia, tumbuhan memiliki sistem transportasi  air dan garam mineral yang terdapat di dalam tubuh tumbuhan. Sistem transportasi pada makhluk hidup berperan penting dalam mendistribusikan nutrisi yang telah diambil dari lingkungan menuju seluiruh bagian tubuh makhluk hidup. Dengan terpenuhinya nutrisi di setiap bagian tubuh makhluk hidup maka fungsi dari setiap bagian tubuh tersebut dapat berjalan secara optimal.

B. Pengertian

Transportasi tumbuhan adalah proses pengambilan dan pengeluaran zat-zat ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. Pada tumbuhan tingkat rendah (misal ganggang) penyerapan air dan zat hara yang terlarut di dalamnya dilakukan melalui seluruh bagian tubuh. Pada tumbuhan tingkat tinggi (misal spermatophyta) proses pengangkutan dilakukan pembuluh pengangkut yang terdiri dari xylem dan floem.

C. Penyerapan Cairan oleh Tumbuhan

Tumbuhan memperoleh bahan dari lingkungan untuk hidup berupa O2, CO2, air dan unsur hara. Mekanisme proses penyerapan dapat belangsung karena adanya proses imbibisi, difusi, osmosis dan transpor aktif.

1. Imbibisi : penyusupan / peresapan air ke dalam ruangan antar dinding sel, sehingga dinding selnya akan mengembang. Misalnya masuknya air pada biji saat berkecambah dan biji kacang yang direndam dalam air beberapa jam.
2. Diffusi : gerak menyebarnya molekul dari daerah konsentrasi tinggi (hipertonik) ke konsentrasi rendah (hipotonik). Misal pengambilan O2 dan pengeluaran CO2 saat pernafasan, penyebaran setetes tinta dalam air.
3. Osmosis : proses perpindahan air dari daerah yang berkonsentrasi rendah (hipotonik) ke daerah yang berkonsentrasi tinggi (hipertonik) melalui membran semipermiabel. Membran semipermiabel adalah selaput pemisah yang hanya bisa ditembus oleh air dan zat tertentu yang larut di dalamnya.
4. Transport aktif: pengangkutan lintas membran dengan menggunakan energi ATP, melibatkan pertukaran ion Na+ dan K+ (pompa ion) serta protein kontraspor yang akan mengangkut ion Na+ bersama melekul lain seperti asam amino dan gula. Arahnya dari daerah berkonsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Misal perpindahan air dari korteks ke stele.
5. Jaringan pengangkut : Jaringan pengangkut (vascular tissue) adalah salah satu kelompok jaringan permanen yang dimiliki tumbuhan hijau berpembuluh (Tracheophyta). Jaringan ini disebut juga pembuluh dan berfungsi utama sebagai saluran utama transportasi zat-zat hara yang diperlukan dalam proses vital tumbuhana.

a. Xylem

Kata xylem berasal dari bahasa Yunani kuno yaitu yang berarti “kayu”. Xylem Berfungsi mengangkut air dan zat hara lain yang terlarut dari akar menuju daun dengan melewati batang. Bagian yang sangat berperan dalam proses ini adalah pembuluh dan trakeid. Xylem tersusun atas:

Parenkim xylem

Serabut xylem

Trakeid

Pembuluh

Sel-sel xilem memiliki beberapa tipe, yaitu trakea (tidak dimiliki oleh tumbuhan paku dan tumbuhan berbiji terbuka), trakeida, dan serabut trakeida. Sel-sel xilem tidak memiliki protoplasma. Pada sistem pembuluh kayu ditemukan pula parenkima kayu, yang mengisi ruang-ruang kosong di antara pembuluh dan membantu melekatkan pembuluh-pembuluh tersebut.

Trakea dapat dikatakan pembuluh yang sebenarnya. Ia adalah sekumpulan sel-sel yang dinding sel lateralnya mengalami penebalan oleh lignin (zat kayu) sedangkan bagian ujung atas dan bawahnya mengalami perforasi (pelubangan) sehingga berhubungan dengan sel-sel sejenis di atas dan bawahnya membentuk pipa kapiler memanjang.

Trakeida berukuran lebih kecil daripada trakea, bentuknya juga memanjang dan juga mengalami penebalan pada dinding lateralnya. Ujung-ujungnya tidak berperforasi sehingga pergerakan air seakan-akan melalui katup-katup. Dinding selnya banyak memiliki noktah-noktah. Serabut trakeida mirip dengan trakeida namun memiliki dinding sel yang lebih tebal sehingga lumennya (ruang dalam dinding sel) sempit dan selnya lebih memanjang.

Selain trakea dan trakeid xylem juga mengandung sel parenkim (parenkim kayu) yang merupakan sel hidup dan berfungsi untuk menyimpan bahan makanan. Xylem juga mengandung serabut kayu yang berfungsi sebagai penguat (penyokong)

b. Floem

Pembuluh tapis atau floem berarti “pepagan“ adalah jaringan pengangkut pada tumbuhan berpembuluh (Tracheophyta) yang berfungsi dalam transportasi hasil fotosintesis, terutama gula sukrosa, dan berbagai metabolit lainnya dari daun menuju bagian-bagian tumbuhan lainnya, seperti batang, akar, bunga, buah, biji, dan umbi. Proses transpor ini disebut sebagai translokasi.

• Daun merupakan sumber fotosintat (source), sedangkan organ lain menjadi penampungnya (sink). Arah pergerakan zat dalam pembuluh tapis berlawanan dengan pembuluh kayu. Dalam proses ini, bagian yang sangat berperan adalah sel-sel berbentuk silindris memanjang pada bagian ujung.
• Floem terdiri atas:
  • Parenkim floem
  • Serabut floem
  • Sklereid
  • Sel pengiring
  • Pembuluh
• Berbeda dengan pembuluh kayu, sel-sel pembuluh tapis bersifat “aktif” dalam mengatur pergerakan hara di dalamnya. Dinding sel-selnya tipis dan memiliki struktur lubang-lubang. Sel-sel buluh tapis dihasilkan oleh kambium pembuluh dan setelah “masak” tidak kehilangan protoplasma. Dalam sistem buluh tapis, biasanya sel-sel buluh tapis didampingi oleh sel-sel pengiring yang lebih kecil.

D. 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.

1. Pengeluaran Cairan oleh Tumbuhan
2. Transpirasi

Adalah terlepasnya air dalam bentuk uap air melalui stomata dan kutikula ke udara bebas (evaporasi). Semakin cepat laju transpirasi berarti semakin cepat pengangkutan air dan zat hara terlarut, demikian pula sebaliknya. Alat untuk mengukur besarnya laju transpirasi melalui daun disebut potometer atau transpirometer.Transpirasi dipengaruhi oleh :

1. Faktor luar, meliputi :
   • kelembaban udara : semakin tinggi kelembaban udara maka transpirasi semakin lambat. Pada saat udara lembab transpirasi akan terganggu, sehingga tumbuhan akan melakukan gutasi
   • suhu udara : semakin tinggi suhu maka transpirasi semakin cepat.
   • intensitas cahaya : semakin banyak intensitas cahaya maka transpirasi semakin giat.
   • kecepatan angin : semakin kencang angin maka transpirasi semakin cepat.
   • kandungan air tanah : semakin banyak air tanah penguapan semakin cepat.
   • angin : semakin cepat angin bertiup, maka penguapan semakin cepat

1. Faktor dalam, meliputi :

• ukuran (luas) daun
• tebal tipisnya daun
• ada tidaknya lapisan lilin pada permukaan daun
• jumlah stomata
• jumlah bulu akar (trikoma)

2. Gutasi

Adalah pengeluaran air dalam bentuk tetes-tetes air melalui celah-celah tepi atau ujung tulang tepi daun yang disebut hidatoda/ gutatoda/ emisarium. Terjadi pada suhu rendah dan kelembaban tinggi sekitar pukul 04.00 sampai 06.00 pagi hari. Di alami pada tumbuhan famili Poaceae (padi, jagung, rumput, dll)

3. Perdarahan

Adalah pengeluaran air cairan dari tubuh tumbuhan berupa getah yang disebabkan karena luka atau hal-hal lain yang tidak wajar. Misalnya pada penyadapan pohon karet dan pohon aren.

E. Jenis Transportasi pada Tumbuhan

Pada tumbuhan tingkat tinggi terdapat dua macam cara pengangkutan air dan garam mineral yang diperoleh dari tanah yaitu secara ekstravaskuler dan intravaskuler.

1. Transportasi ektravaskuler

Transportasi ektravaskuler merupakan pengangkutan air dan garam mineral di luar berkas pembuluh pengangkut. Pengangkutan ini berjalan dari sel ke sel dan biasanya dengan arah horisontal. Pengangkutan air dimulai dari epidermis bulu-bulu akar, kemudian masuk ke lapisan korteks, lalu ke endodermis dan sampai ke berkas pembuluh angkut. Pengangkutan ekstravaskluler dibedakan :

• transportasi/ lintasan apoplas : menyusupnya air tanah secara bebas atau transpor pasif melalui semua bagian tak hidup dari tumbuhan seperti dinding sel dan ruang antar sel. Air melalui jalur ini tidak dapat sampai ke xylem karena terhalang oleh bagian endodermis yang memiliki penebalan dinding sel yang disebut pita kaspari. Untuk menembus halangan ini, air harus dipompa agar dapat melalui sel-sel endodermis. Pergerakan air tersebut akhirnya menjadi jalur simplas karena melalui sel-sel peresap (sel-sel penerus).
• transportasi/ lintasan simplas : bergeraknya air dan garam mineral menembus bagian hidup dari sel tumbuhan seperti sitoplasma dan vakoula melalui plasmodesma. Pada jalur simplas, air dapat mencapai xylem bahkan silinder pusat.

2. Transportasi intravaskuler

Pengangkutan intravaskuler adalah proses pengangkutan zat yang terjadi di dalam pembuluh angkut, yaitu dalam xilem dan floem. Proses pengangkutan dalam pembuluh angkut terjadi secara vertikal. Air dan garam mineral akan diangkut ke daun melalui pembuluh kayu (xylem).

Sedangkan pengangkutan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh bagian tumbuhan dilakukan oleh pembuluh tapis (floem) dan disebut pula dengan istilah translokasi.

Yang menyebabkan air di dalam xilem dapat bergerak ke atas melawan gravitasi adalah :

– Daya kapilaritas

Pembuluh xylem yang terdapat pada tumbuhan dianggap sebagai pipa kapiler. Air akan naik melalui pembuluh kayu sebagai akibat dari gaya adhesi antara dinding pembuluh kayu dengan molekul air.

– Daya tekan akar :

Epidermis akan menyerap air dari dalam tanah secara terus-menerus mengakibatkan kadar air dan tekanan turgor akar meningkat. Peningkatan kadar air pada ujung akar menyebabkan perbedaan konsentrasi antara sel pada ujung akar dan sel – sel yang berada di atasnya. Hal ini menyebabkan air akan berpindah dari sel – sel yang berada diatasnya, dan akhirnya air terdorong ke jaringan xilem yang berada diatsnya.

Tekanan akar pada setiap tumbuhan berbeda-beda. Besarnya tekanan akar dipengaruhi besar kecil dan tinggi rendahnya tumbuhan (0,7 – 2,0 atm). Bukti adanya tekanan akar adalah pada batang yang dipotong, maka air tampak menggenang dipermukaan tunggaknya.

– Daya isap daun :

Disebabkan adanya penguapan (transpirasi) air dari daun yang besarnya berbanding lurus dengan luas bidang penguapan (intensitas penguapan). Dengan demikian konsentrasi sel yang berada di daun cenderung lebih tinggi di bandingkan dengan konsentrasi sel pada bagian tubuh yang lain. Perbedaan konsentrasi ini akan mendorong perpindahan air dari sel-sel yang berada dibawahnya naik ke sel-sel daun. Jadi adanya penguapan melalui daun menyebabkan aliran air dari bawah ke atas. Kemampuan inilah yamg di sebut daya isap daun.

– Pengaruh sel-sel yang hidup :

Perjalanan air dari akar hingga ke daun di bantu oleh sel-sel hidup yang ada di sekitar xilem, yaitu sel – sel parenkim kayu dan sel-sel jari empulur.

H. Kesimpulan

Tumbuhan memerlukan beberapa zat dari lingkungannya, terutama air, mineral, oksigen, dan karbon dioksida. Agar air dan mineral tetap tersedia, tumbuhan memiliki sistem transportasi  air dan garam mineral. Sistem transportasi tumbuhan adalah proses pengambilan dan pengangkutan zat-zat ke seluruh bagian tubuh tumbuhan.

Transportasi dari tumbuhan terdiri dari dua jenis yaitu transportasi intravaskuler yang melalui pembuluh (xylem dan floem) serta transportasi ekstravaskuler yang melalui ruang antar sel, sitoplasma  dan vacuola.  Sebelum ditransportasikan ke daun, air diserap oleh akar melalui proses imbibisi, difusi, osmosis dan transport aktif.

Air yang sudah diserap oleh akar selanjutnya di distribusikan ke daun melalui batang melalui pembuluh xylem. Air dapat naik mencapai daun karena pengaruh kapilarits batang, tekanan akar, daya hisap daun dan pengaruh sel hidup yang berada di sekitar floem.

Setelah terjadi proses fotosintesis, hasil fotosintesis selanjutnya didistribusikan ke seluruh tubuh tumbuhan oleh pembuluh tapis (floem) untuk dimanfaatkan serta disimpan apabila ada kelebihan hasil fotosintesis. Air yang sudah terpakai, selanjutnya dikeluarkan oleh tumbuhan melalui 3 cara yaitu transpirasi (penguapan), gutasi dan perdarahan.

Sumber : 

https://salsabiladisyacitta.wordpress.com/2015/05/20/79/