HUBUNGAN TUMBUHAN DENGAN AIR

Laporan Praktikum Fisiologi Tumbuhan

HUBUNGAN TUMBUHAN DENGAN AIR

Muhammad Ali Subhan, Ratna Lestyana Dewi

Fakultas Sains dan Teknologi

Program Studi Biologi

April 2016

Abstrak

Pentingnya air sebagai pelarut dalam organisme hidup tampak amat jelas. Kuantitas air yang dibutuhkan oleh tanaman sangat berbeda - beda sesuai jenis dan lingkungan dimana tumbuhan itu hidup. Praktikum ini bertujuan untuk mengukur kadar air pada bagian tumbuhan, mengukur turgiditas relatif, defisit air dari jaringan tumbuhan dan mengetahui pengaruh tekanan turgor terhadap membuka dan menutup stomata. Percobaan untuk mengetahui kadar air  dilakukan dengan cara yaitu daun dan batang yang diberi perlakuan sama, pada percobaan untuk mengetahui defisit air dilakukan dengan tanaman Zea mays dengan perlakuan disiram dan tidak disiram, dan percobaan membuka menutupnya stomata dilakukan dengan pemberian akuades dan sukrosa 50%. Hasil yang didapat bahwa kadar air pada daun lebih besar dibandingkan dengan batang, defisit air dengan perlakuan tidak disiram lebih besar, dan pada pemberian sukrosa 50% stomata lebih cenderung membuka. Kesimpulannya adalah kadar air yang terdapat pada daun lebih besar karena daun memiliki klorofil sebagai proses fotosintesis. Turgiditas relatif pada tumbuhan yang disiram lebih besar dibandingkan dengan turgiditas relatif tumbuhan yang tidak disiram. Defisit air tanaman Zea mays yang tidak disiram lebih besar dibandingkan dengan perlakuan disiram. Terjadinya proses membuka menutupnya stomata tergantung pada perubahan turgor sel penjaga (sel stomata). Turgor yang tinggi menyebabkan stomata membuka sebaliknya turgor yang rendah akan menyebabkan stomata menutup.

Kata Kunci :  Defisit Air, Stomata, Turgiditas Relatif, Turgor, Zea mays

1.      Pendahuluan

Air merupakan komponen utama tumbuhan, dimana air menyusun 60-90 % dari berat daun. Jumlah air yang dikandung tiap tanaman berbeda-beda, hal ini bergantung pada habitat dan jenis tanaman tersebut. Tumbuhan herba lebih banyak mengandung air daripada tumbuhan perdu. Tumbuhan tebal memiliki kadar air antara 59-90 % tumbuhan hidrofik 85- 98 % dan tumbuhan mesofil mempunyai kadar air antara 100-300 % (Dwidjoseputro, 2001)

Kuantitas air yang dibutuhkan oleh tanaman sangat berbeda-beda sesuai jenis dan lingkungan dimana tumbuhan itu hidup. Tanaman herba menyerap air lebih banyak dibandingkan tanaman perdu. Tumbuhan golongan efemera yang hidup digurun, akan memanfaatkan hujan yang datang sekali dalam setahun untuk memulai hidup dan berkecambah, berbunga, berbuah dan mati sebelum air yang ada dalam tanah habis. Pertumbuhan yang cepat dan pendeknya umur tanaman tersebut merupakan suatu usaha untuk menghindari diri dari kekurangan air yang menimpanya (Dwidjoseputro, 2001).

Pentingnya air sebagai pelarut dalam organisme hidup tamapak amat jelas, misalnya pada proses osmosis. Dalam suatu daun, volume sel diabatasi oleh dinding sel dan relative hanya sedikit aliran air yang dapat diakomodasikan oleh elastisitas dinding sel. Konsekuensi tekanan hidrostatis (tekanan turgor) berkembang dalam vakuola menekan sitoplasma melawan permukaan dalam dinding sel dan meningkatkan potensi air vakuola. Dengan naiknya tekanan turgor, sel-sel yang berdekatan saling menekan, dengan hasil bahwa sehelai daun yang mulanya dalam keadaan layu menjadi bertambah segar (turgid). Pada keadaan seimbang, tekanan turgor menjadi atau mempunyai nilai maksimum dan disini air tidak cenderung mengalir dai apoplast ke vakuola (Miftahudin, 2010).

Bila persediaan air dalam tanah sedikit maka tumbuhan akan menyerap sedikit pula, sehingga tidak mampu mencukupi kebutuhannya. Jika persediaan air tanah makin kurang maka tumbuhan tersebut akan mengalami kelayuan. Air merupakan faktur utama pertahanan tumbuhan (Miftahudin, 2010). Fungsi lain dari air adalah menjaga turgiditas yang penting bagi perbesaran sel dan pertumbuhan,  serta membentuk tanaman herba. Turgor penting dalam membuka dan menutupnya stomata., pergerakan daun dan pergerakan korola bunga dan terutama dalam variasi struktur tanaman. Kekurangan air dalam jumlah yang besar menyebabkan kurangnya tekanan turgid pada atau dalam tumbuhan vegetatif (Miftahudin, 2010).

Tekanan turgor adalah tekanan dari dalam sel kearah luar melawan dinding sel, yang dikembangkan oleh adanya kandungan air didalam sel tumbuhan. Protoplas bersama dengan dinding sel dapat meluas membentuk suatu system osmo-mekanik yang membangun tekanan hidrostatik. Tekanan ini merupakan perbedaan potensial osmotic antara larutan vakuola dan larutan didala  dinding sel. Tekanan turgor secara tidak langsung memberika tenaga untuk perluasan (ekspansi) yang bersifat plastis pada dinding sel oleh pengambilan air. “Pertumbuhan hidrolik” ini membuat sel tumbuhan dapat membesarr 10-100 kali dari ukuran smula tanpa penambahan isi protoplasma (Dwidjoseputro, 1983).

Secara fungsional, stomata dianggap sebagai katup hidrolik. Biasanya sel-sel penjaga stomata ditemani dua sel-sel tetangga yang relatif lebih besar, yang disebut sel-sel pendukung, yang kesemuanya disebut aparatus stomata. Sebagai akibat penebalan yang tidak sama dan konsistensi dinding sel, bentuk sel penjaga mengalami perubahan sehubungan dengan pertambahan volume. Perubahan tersebut menyebabkan stomata membuka. Pada umumnya dinding sel yang paling tipis adalah yang paling dekat dindingnya dengan sel tetangga, yang disebut dinding punggung atau belakang (dorsal). Bertambahnya tekanan turgor menyebabkan dinding dorsal yang lentur ini meluas dibandingkan dengan dinding yang lain yang lebih tahan terhadap tekanan. Akibatnya bentuk sek tetangga berubah sedemikian rupa sehingga lubang stomata terbuka. Peningkatan relatif tekanan turgor pada sel-sel penjaga menyebabkan pori-pori terbuka. Stoamata menutup ketika perbedaan turgor antara sel penjaga dan sel-sel penjaga mengecil kembali (Miftahudin, 2010).

Praktikum ini bertujuan untuk mengukur kadar air yang ada pada bagian tumbuhan, mengukur turgiditas relatif dan defisit air dari jaringan tumbuhan dan agar mengetahui pengaruh tekanan turgor terhadap membuka dan menutup stomata.

2.      Metodologi

Alat yang digunakan pada praktikum ini adalah kotak karton, timbangan analitik, oven, cork borer, timbangan, cawan petri, mikroskop, kaca objek, kaca pentup, pisau silet dan pipet tetes.

Bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah daun, ranting, tanaman Zea mays berumur 14 hari, akuades, sukkrosa, kertas saring dan daun Rhoeo discolor

Percobaan pertama dilakukan mengenai pengukuran kadar air dari jangaringan tumbuhan. Bahan yang segar ditimbang sebanyak 10 gr dan dibuat 3 sampel, kemudian sampel dimasukkan masing-masing kedalam kotak karton dan selanjutnya dipanaskan kedalam oven dengan suhu 80⁰ C selama 48 jam. Pemanasan dilakukan sampai beratnya konstan. Berat yang hilaang ketika bahan dipanaskan merupakan berat air yang dikandung bahan tersebut. Lalu hitung kadar air tumbuhan dengan rumus sebagai berikut :

Percobaan kedua dilakukan pengukuran turgiditas relatif dan defisit relatif jaringan tumbuhan. Dibuat potangan daun dengan menggunakan cork borer sebanyak 10 buah dari tanaman yang tanahnya dala keadaan kapasitas lapang dan 10 buah lagi dari tanaman yang tanahnya agak kering (tidak disiram beberapa hari). Kemudian ditimbang berat masing-masing potongan daun dan dicatat berapa beratnya disebut berat segar (BS). Lalu potongan-potongan tersebut dimasukkan ke dalam cawan petri dan diisi akuades, kemudian cawan petri ditutup dan diletaka pada ruangan dengan penerangan lampu neon yang berintensitas + 25 lumen / sq-ft selama 3 jam. Setelah 3 jam, potongan daun diambil, kelebihan air yang menempel dihilangkan dengan cara meletakkan sebentar potongan daun diatas kertas saring, lalu berat daun ditimbang. Berat daun ini adalah berat daun dalam keadaan turgid (BT). Selanjutnya potongan tersebut di keringkan dalam oven dengan suhu 80⁰ C sampai kering, lalu berat keringnya (BK) di timbang. Kemudian dihitung besar turgiditas relatifnya (TR) dan defisir air atau water deficit (WD)

Percobaan ketiga yaitu mengenai pengaruh tekanan turgor pada stomata. Dibuat sayatan epidermis bawah daun Rheoe discolor dan letakkan pada kaca objek yang telah ditetei pada salah satu sisi kaca penutup. Kemudian diamati dibawah mikroskop apakah stomata dalam keadaan terbuka atau tertutup. Selanjutnya air diganti dengan larutan sukrosa 50% dengan cara ditetesi pada salah satu sisi kaca penutup, lalu dihisap dengan kertas hisap pada sisi yang lain.

3.      Hasil dan Pembahasan

Berdasarkan pada hasil percobaan, maka diperoleh data yang disajikan pada tabel sebagai berikut :

Tabel 1.1 Pengukuran Kadar Air Jaringan Tumbuhan

Kel	Jenis bahan	Berat Basah (gr)			Berat Kering (gr)			Kadar Air BB %			Kadar Air BK %
		1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
1	Ranting	10	10	10	3.2	2.9	3.1	68	71	79	212.5	338	222.5
2	Ranting	10	10	10	3.3	3.2	2.8	67	68	72	203.03	212.5	257.1
3	Ranting	10	10	10	3.6	3.8	4.1	64	62	59	180	160	140
4	Daun	10	10	10	4.2	3.9	3.7	58	61	63	138.09	156.4	170.2
5	Daun	10	10	10	3.9	3.8	3.9	61	62	61	156.4	163.1	156.4
6	Daun	10	10	10	3.2	3.3	3.3	68	67	67	212.5	203.03	203.03

Berdasarkan pada tabel 1.1 telah dilakukan pengukuran kadar air dari jaringan tumbuhan yang digunakan yaitu pada bagian ranting dan bagian daun pada tumbuhan. Jika dilihat secara keseluruhan bahwa berat yang didapat relatif menurun saat setelah dilakukan proses oven. Namun, jika dilihat perbandingan berat kering antara ranting dengan daun bahwa berat kering daun lebih besar dibandingkan dengan berat kering ranting. Hal ini dikarenakan pada bagian daun air sangat berperan penting terhadap proses fotosintesis. Fotosintesis dilakukan pada zat hijau daun atau yang disebut dengan klorofil, sedangkan zat hijau daun ini berada paling banyak terdapat pada daun dari suatu tumbuhan tersebut (Hayati, 2003).

Bagian daun tumbuhan mengandung lebih banyak air dibandingkan pada bagian rantingnya. Hal ini menandakan bahwa sel – sel mesofil daun yang tidak tersusun rapat mengandung ruang udara yang jenuh terhadap air. Air yang diserap oleh bulu – bulu akar akan disebarkan oleh jaringan pengangkut ke seluruh organ tumbuhan untuk digunakan sesuai kebutuhan oleh organ tersebut. Adapun contohnya yaitu pada bagian daun merupakan tempat terjadinya proses fotosintesis dan penguapan untuk menjaga kestabilan suhu tumbuhan (Hayati, 2003).

Air yang terkandung di dalam ranting juga memiliki peran penting di dalam kehidupan tubuh tumbuhan yaitu untuk mengalirkan zat mineral dan unsur – unsur hara yang dibutuhkan oleh tumbuhan, merupakan pelarut yang membawa nutrisi mineral dari dalam tanah ke dalam tumbuhan, merupakan medium bagi reaksi – reaksi metabolisme, merupakan pereaksi penting dalam proses fotosintesis dan dan proses – proses hidrolitik air  dan air penting untuk turgiditas, pertumbuhan sel, mempertahankan bentuk daun, stomata, dan pergerakan struktur tubuh tumbuhan (Hayati, 2003).

Tabel 1.2 Pengukuran Turgiditas Relatif dan Defisit Relatif Jaringan Tumbuhan

Kelompok	Tanaman Zea mays	Berat Segar (BS)	Berat Turgid (BT)	Berat Kering (BK)	Turgiditas Relatif (TR)	Water Deficit (WD)
1	Disiram	0.0937 gr	0.136 gr	0,082 gr	21.6 %	78.3 %
	Tidak disiram	0.0759 gr	0.147 gr	0,096 gr	-39.4 %	139.3 %
2	Disiram	0.1609 gr	0.2394 gr	0.0107 gr	65.41 %	34.32 %
	Tidak Disiram	0.0980 gr	0.1453 gr	0.0079 gr	-12.95 %	-9.01 %
3	Disiram	0.3 gr	0.4 gr	0.1 gr	66.7 %	33.3 %
	Tidak disiram	0.2 gr	0.25 gr	0.01 gr	79.2 %	20.8 %
4	Disiram	0.1390 gr	0.1827 gr	0.1120 gr	38.18 %	61.81 %
	Tidak Disiram	0.0509 gr	0.0573 gr	0.0212 gr	82.27 %	17.72 %
5	Disiram	0,1716 gr	0,1986 gr	0,0153 gr	85,2 %	14,7 %
	Tidak Disiram	0.0821 gr	0.1414 gr	0,0078 gr	5,93 %	44,3 %
6	Disiram	0.1590 gr	0.2896 gr	0.0139 gr	52.56 %	47.49 %
	TidakDisiram	0.1399 gr	0.2252 gr	0.0143 gr	59.55 %	40.44 %

Kemudian, pada percobaan selanjutnya yang tertera pada tabel 1.2 yaitu mengenai pengukuran turgiditas relatif pada suatu jaringan tumbuhan dan menentukan nilai defisit air, maka secara keseluruhan didapat bahwa nilai turgiditas relatif pada tumbuhan yang disiram memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan dengan nilai turgiditas relatif pada tumbuhan yang tidak disiram. Sedangkan, pada nilai defisit air secara keseluruhan diperoleh hasil yang lebih besar pada kondisi tumbuhan yang tidak disiram dibandingkan dengan kondisi tumbuhan yang disiram (Hayati, 2003).

Berdasarkan pada hasil yang didapat ini bahwa tenyata tumbuhan yang tumbuh pada kondisi tanah atau lahan yang basah mempunyai kemampuan untuk mempertahankan kandungan air di dalam jaringannya lebih besar. Hal ini menandakan bahwa kecenderungan untuk turunnya kuantitas air dalam jaringan tumbuhan lebih sedikit dibandingkan dengan tumbuhan yang hidup pada kondisi tanah atau lahan yang kering yang cenderung mudah dalam mengalami penurunan kuantitas airnya (Hayati, 2003).

Ketersediaan air sangat mempengaruhi turgor pada setiap sel – sel tumbuhan, sehingga apabila terdapat kekurangan air maka proses metabolisme tumbuhan akan terganggu. Tumbuhan Zea mays yang biasanya hidup pada lahan kering pada percobaan ini mempunyai turgiditas yang cukup tinggi karena kadar air yang terdapat di lahan tumbuhnya sedikit. Tapi pada tumbuhan ini tidak mengalami kekurangan air dikarenakan tumbuhan ini masih mampu untuk mepertahankan kandungan air di dalam jaringannya. Hal ini menandakan bahwa tumbuhan Zea mays yamg digunakan dengan perlakuan tidak disiram ini tidak terlihat layu seperti tumbuhan yang kekurangan, namun lebih kecil ukurannya dibandingkan dengan Zea mays yang disiram (Lakitan, 2004).

Berdasarkan pada literatur, bila persediaan air di dalam tanah hanya sedikit yang tersedia, maka air yang diserap oleh tumbuhan akan sedikit juga karena tidak mampu untuk mencukupi kebutuhannya. Jika persediaan air makin berkurang, maka tumbuhan tersebut akan mengalami kelayuan. Hal ini dapat diartikan bahwa air merupakan faktor utama pertahanan bagi tumbuhan (Salisbury, 1995).

Tabel 3. Pengaruh Tekanan Turgor pada Stomata

Kelompok	Aquades		Sukrosa 50 %
	Jumlah Stomata Membuka	Jumlah Stomata Menutup	Jumlah Stomata Membuka	Jumlah Stomata Menutup
1	18	4	21	1
2	14	-	14	3
3	36	15	23	60
4	10	3	5	11
5	3	9	5	6
6	19	0	10	9
Jumlah	100	31	78	90

Kemudian, pada percobaan selanjutnya yaitu mengenai uji pengaruh tekanan turgor pada stomata dilakuakn dengan dua perlakuan yaitu dengan diberikan akuades dan sukrosa 50%. Hasil yang didapat stomata yang yang terbuka setelah diamati dengan menggunakan mikroskop dan diberi perlakuan akuades total terdapat 100 buah stomata yang membuka dan stomata yang menutup berjumlah 31 buah. Stomata yang terbuka karena pada saat potensial air pada sel penutup  meningkat (kadar air di luar lebih tinggi dari pada kadar air di dalam sel sehingga air di luar akan masuk). Hal ini menandakan bahwa dengan meningkatnya potensial air di dalam sel, maka tekanan turgor di dalam sel semakin besar dan stomata akan terbuka (Soedirokoesoemo, 2003).

Kemudian pada pengamatan yang kedua, dengan menggunakan preparat yang sama, kemudian diberi perlakuan dengan tambahan larutan sukrosa 50% ditambahkan sehingga diperoleh hasil jumlah stomata yang membuka sebanyak 78 buah stomata dan stomata yang menutup sebanyak 90 buah. Terlihat bahwa total stomata yang terbuka mengalami penurunan, hal ini disebabkan karena larutan sukrosa ini bersifat hipertonis dari pada cairan sel penjaga, sehingga menyebabkan terjadinya peristiwa osmosis yaitu keluarnya air dari dalam vakuola sel penjaga ke sel tetangga dan kemampuan tekanan turgor dalam sel penjaga menurun sehingga menyebabkan stomata tertutup (Soedirokoesoemo, 2003).

Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi membuka dan menutupnya stomata, yaitu seperti kelembaban udara, temperatur, kecepatan angin, cahaya, dan ketersediaan air.  Faktor ketersediaan air berhubungan dengan turgiditas pada sel.  Bila tumbuhan kekurangan air, transpirasi akan berkurang karena stomata menutup akibat turunnya tekanan turgor sel penutup (Suyitno, 2007).

Stomata akan membuka jika kedua sel penjaga meningkat. Peningkatan tekanan turgor sel penjaga disebabkan oleh masuknya air ke dalam sel penjaga tersebut. Pergerakan air dari satu sel ke sel lainnya akan selalu dari sel yang mempunyai potensi air lebih tinggi ke sel ke potensi air lebih rendah. Tinggi rendahnya potensi air sel akan tergantung pada jumlah bahan yang terlarut  di dalam cairan sel tersebut. Semakin banyak bahan yang terlarut maka potensi osmotik sel akan semakin rendah. Hal ini menandakan bahwa jika tekanan turgor sel tersebut tetap, maka secara keseluruhan potensi air sel akan menurun. Untuk memacu agar air masuk ke sel penjaga, maka jumlah bahan yang terlarut di dalam sel tersebut harus ditingkatkan (Suyitno, 2007).

4.      Kesimpulan

Kadar air yang terdapat pada daun lebih besar dibandingkan dengan kadar air pada batang karena daun memiliki klorofil sebagai proses fotosintesis. Turgiditas relative pada tumbuhan yang disiram lebih besar dibandingkan dengan turgiditas relatif tumbuhan yang tidak disiram. Defisit air tanaman Zea mays yang tidak disiram lebih besar dibandingkan dengan perlakuan disiram. Terjadinya proses membuka menutupnya stomata tergantung pada perubahan turgor sel penjaga (sel stomata). Turgor yang tinggi menyebabkan stomata membuka sebaliknya turgor yang rendah akan menyebabkan stomata menutup.

5.      Daftar Pustaka

Dwidjoseputro. 2001. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta : PT. Gramedia

Haryati. 2003. Pengaruh Cekaman Air Terhadap Pertumbuhan dan Hasil Tanaman.Medan: Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.

Miftahuddin, dkk.2010. Fisiologi Tumbuhan Dasar. Bogor; Departemen Biologi, FMIPA, IPB.

Lakitan, Benyamin. 2000. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Raja Grafindo Persada.

Salisbury, Frank B dan Cleon Wross. 1995. Fisiologi Tumbuhan. Bandung : ITB   Bandung.

Soedirokoesoemo, Wibisono. 2003. Materi Pokok Anatomi dan Fisiologi Tumbuhan.

Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

Suyitno Al.MS. 2007. Petunjuk Praktikum Fisiologi Tumbuhan Dasar. Yogyakarta : UNY

Lampiran

Tugas

1.      Apa yang dimaksud dengan turgiditas ?

2.      Sebutkan fungsi bukaan pada stomata bagi tumbuhan?

3.      Stomata biasanya membuka pada siang hari dan menutup pada malam hari atau saat langit berawan. Jelaskan hubungan tersebut dengan tekanan turgor dan sel-sel penjaga!

Jawab

1.      Turgiditas adalah tekanan yang diberikan oleh komponen-komponen sel terhadap dinding sel. Fungsi penting dari dinding sel adalah menjaga tekanan turgor. Tekanan turgor ini ditentukan dari jumlah air yang ada di dalam vakuola, yang secara langsung berhubungan dengan tekanan osmotik.Gaya yang diberikan terhadap dinding sel dikembalikan ke dalam sel karena dinding sel bersifat kaku, ini menyebabkan tumbuhan bersifat kaku dan dapat berdiri tegak. 

2.      Fungsi bukaan stomata yaitu membantu dalam proses fotosintesis, transpirasi tumbuhan, dan mencegah hilangnya air.

3.      Stomata akan membuka jika tekanan turgor kedua sel penjaga meningkat. Peningkatan tekanan turgor sel penjaga disebabkan oleh masuknya air ke dalam sel penjaga. Proses masuknya air tersebut berasal dari tekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah. Tinggi rendahnya potensial air ini bergantung pada jumlah bahan yang terlarut (solute) di dalam cairan sel. Semakin banyak jumlah bahan yang terlarut maka potensial osmotik sel akan semakin rendah. Semakin rendah potensial osmotik sel maka semakin rendah pula turgiditas sel. Jika sel bersifat flacid (kendor), stomata akan menutup.