Transportasi Pada Tumbuhan

1.    Pengertian

Transportasi tumbuhan adalah proses pengambilan dan pengangkutan 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 oleh pembuluh pengangkut yang terdiri dari pembuluh kayu ( xylem) dan pembuluh tapis (floem).

2. 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 :

Ø 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).

Ø  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. 

Faktor yang mempengaruhi transportasi air dan zat terlarut melalui xilem dari akar hingga ke daun antara lain:
A. Daya kapilaritas
Yaitu kemampuan naiknya cairan didalam pipa kapiler karena adanya adhesi(daya tarik menarik antar molekul tak sejenis) dan kohesi (daya tarik menarik antar molekul sejenis). Air dan zat terlarut dapat diangkut keatas karena daya adhesi lebih besar dari kohesi.
B. Daya hisap daun
Merupakan kemampuan daun untuk meningkatkan aliran air dari akar kedaun pada saat transpirasi atau penguapan. Molekul air dari akar sampai kedaun berderet secara berkesinambungan seolah-olah membentuk rantai molekul air . Potensial air akan makin kecil jika menjauh dari air. Dengan demikian potensial air daun lebih kecil dari potensial air di akar dan batang. Pada saat transpirasi, potensial air di daun akan mengecil dan mengakibatkan terjadinya tarikan air keatas dari sel-sel dibawahnya.
C.Teori vital (pengaruh sel hidup)
Pengangkutan air dari akar ke daun terjadi karena pengaruh sel-sel hidup seperti sel parenkim, dan jari-jari empulur di sekitar xilem.
D. Daya tekan akar
Merupakan kemampuan akar mendorong air dalam xilem akar menuju keatas. Daya tekan akar merupakan hasil aktifitas sel-sel epidermis dengan rambut akarnya yang terus menerus menyerap air dan zat terlarut dalam tanah dan menyebabkan konsentrasi air dan tekanan turgor sel akar meningkat. Meningkatnya konsentrasi air dan tekanan turgor sel akar menyebabkan terjadinya dorongan air keatas didalam pembuluh xilem.
E. Menurut Dixon-Joly
Naiknya air keatas di dalam xilem disebabkan karena adanya transpirasi di daun yang mengakibatkan molekul air di daun berkurang yang akan segera di isi oleh molekul-molekul air di bawahnya.
Pengangkutan hasil fotosintesis (translokasi) keseluruh bagian tumbuhan melalui floem merupakan transportasi simplas karena floem merupakan sel hidup. Bagian floem yang berperan utama dalam pengangkutan hasil fotosintesis adalah komponen pembuluh tapis yang berupa sel memanjang berbentuk silindris yangbersatu dibagian ujung membentuk suatu pembuluh. Bukti hasil fotosintesis diangkut melalui adalah pengelupasan kulit pada cangkok, penyadapan getah karet getah damar dan nira.

Mekanisme pengangkutan hasil fotosintesis pada floem antara lain sebagai berikut :
A.teori aliran sitoplasma
Translokasi dapat terjadi karena adanya aliran sitoplasma di dalam sel-sel melalui plasmodesmata. Adanya plasmodesmata memungkinkan pengangkutan hasil fotosintesis secara difusi dari satu sel ke sel lain.
B. Teori aliran massa (tekanan ) oleh Erns Munch, 1930
Translokasi terjadi karena adanya perbedaan tekanan osmosis yang terjadi didalam pembuluh floem antar oragan yaitu daun, batang dan akar. Peningkatan kadar gula didalam floem daun akan meningkatkan tekanan osmosis daun, sehingga larutan (hasil fotosintesis) akan mengalir dari daun menuju ke akar.
C. Pemompaan sitoplasma
D. Elektro-osmosis
E. Difusi yang dibantu agen pembawa (teraktifasi)

3. Jaringan Pengangkut

Jaringan pengangkut (vascular tissue) adalah salah satu kelompok jaringanpermanen 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 tumbuhan.

Ada dua kelompok jaringan pengangkut, berdasarkan arah aliran hara. Pembuluh kayu (xilem) mengangkut cairan dan zat hara menuju daun. Sumbernya dapat berasal dari akar (yang utama) maupun dari bagian lain tumbuhan. Pembuluh tapis (floem) mengangkut hasil fotosintesis (terutama gula sukrosa) dan zat-zat lain dari daun menuju bagian-bagian tubuh tumbuhan yang lain.

1.        Xylem

Kata xylem berasal dari bahasa Yunani kuno yaitu ξυλον / Lat. xylon, 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:

Ø  Parenkim xylem

Ø   Serabut xylem

Ø  Trakeid

Ø   Pembuluh

Pergerakan air pada xilem bersifat pasif karena xilem tersusun dari sel-sel mati yang mengayu (mengalami lignifikasi), sehingga xilem tidak berperan dalam proses ini. Faktor penggerak utama adalah transpirasi. Faktor pembantu lainnya adalahtekanan akar akibat perbedaan potensial air di dalam jaringan akar dengan di ruang tanah sekitar perakaran. Gaya kapilaritas hanya membantu mendorong air mencapai ketinggian tertentu, tetapi tidak membantu pergerakan.

Sel-sel xilem memiliki beberapa tipe, yaitu trakea (tidak dimiliki olehtumbuhan paku dan tumbuhan berbiji terbuka), trakeida, dan serabut trakeida. Sel-sel xilem tidak memiliki protoplasma. Pada sistem pembuluh kayu ditemukan pulaparenkima 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).

2.        Floem

Pembuluh tapis atau floem (floem, dari bahasa Yunani φλόος / Lat. phloos, berarti "pepagan".) adalah jaringan pengangkut pada tumbuhan berpembuluh (Tracheophyta) yang berfungsi dalam transportasi hasil fotosintesis, terutama gulasukrosa, 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 denganpembuluh kayu. Dalam proses ini, bagian yang sangat berperan adalah sel-sel berbentuk silindris memanjang pada bagian ujung.

Floem terdiri atas:

Ø   Parenkim floem

Ø   Serabut floem

Ø   Sklereid

Ø   Sel pengiring

Ø   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.

Translokasi gula diatur oleh kebutuhan dari organ-organ pada jarak yang jauh dan bergantung pada tahap perkembangan tumbuhan. Proses yang umum dikenal sebagai aliran tekanan. Konsentrasi gula yang tinggi di daun akan bergerak ke sel-sel dengan gradien konsentrasi yang lebih rendah. Pergerakan ini dikendalikan oleh proses biokimia pada organ-organ lainnya. Sebagai contoh, perkembangan buah dan biji memerlukan energi tinggi. Proses perkembangan ini akan menarik banyak gula dan substansi-substansi yang diperlukan dari daun dan organ lainnya. Kompetisi antarorgan untuk mendapatkan pasokan energi dapat terjadi. Dalam pertanian, pemangkasan atau pengurangan banyaknya buah kerap dilakukan untuk menekan kompetisi dan menghasilkan produk dengan ukuran yang dikehendaki pasar.

4.    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 : merupakan penyusupan atau peresapan air ke dalam ruangan antar dinding sel, sehingga dinding selnya akan mengembang.  Misal 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.     Pengeluaran Cairan oleh Tumbuhan

Tumbuhan mengeluarkan cairan dari tubuhnya melalui 3 proses, yaitu :

1.      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 :

a.       Faktor luar, meliputi :

Ø kelembaban udara : semakin tinggi kelembaban udara maka transpirasi semakin lambat. Pada saat udara lembab transpirasi akan terganggu, sehingga tumbuhan akan melakukan gutasi

Ø suhu udara : semakin tinggi suhu maka transpirasi semakin cepat.

Ø  intensitas cahaya : semakin banyak intensitas cahaya maka transpirasi semakin giat.

Ø kecepatan angin : semakin kencang angin maka transpirasi semakin cepat.

Ø kandungan air tanah : semakin banyak air tanah penguapan semakin cepat.

Ø angin : semakin cepat angin bertiup, maka penguapan semakin cepat

b.      Faktor dalam, meliputi :

Ø  ukuran (luas) daun

Ø   tebal tipisnya daun

Ø  ada tidaknya lapisan lilin pada permukaan daun

Ø   jumlah stomata

Ø   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.