Dr. Yoyo Suhaya SITH-ITB

Peran air bagi kehidupan tanaman ?

Bahan baku proses fotosintesis

Pelarut & medium untuk reaksi kimia

Medium untuk transport, zat terlarut organik &

anorganik

Hidrasi & netralisasi muatan pada molekul-molekul

koloid. Untuk enzim, air hidrasi membantu memelihara

struktur & memudahkan fungsi katalisis.

Evaporasi air (transpirasi) untuk mendinginkan

permukaan tanaman

Akar

Tubuh Tanaman

ATMOSFIR

Setiap gram

bahan organik

diperkirakan

diabsorpsi

500 g air

Fotosintesis

(karbohidrat &

mencegah

dehidrasi)

Peran air dalam kehidupan tanaman

SEIMBANGTidak

seimbang :• Defisit air

• Tidak

berfungsinya

beberapa

proses sel

Peran air dalam kehidupan tanaman

Tekanan turgor

1. Proses-proses fisiologi (pemanjangan sel)

2. Pertukaran gas di daun

3. Translokasi di dalam floem

4. Proses-proses translokasi antar membran

5. Kekakuan & stabilitas mekanik (lignifikasi jaringan

tanaman)

Tekanan hidrostatik internal yang dibangun dinding sel

yang dihasilkan saat keseimbangan air normal

Air di dalam tanaman

1. Jaringan tanaman

mengandung massa air 80%-

95%

2. Pohon : xylem (35%-75%

air); biji mengandung (5-15%

air)

Wortel & selada :

85%-95%

Tanaman secara kontinyu mengabsorpsi air &

kehilangan air

Setiap hari air yang dialirkan / diuapkan ke atmosfir

melalui tumbuhan :

• 1 – 10 kali jumlah air dalam jaringan tanaman

• 10 – 100 kali jumlah air yang dipergunakan untuk

perluasan sel-sel baru

• 100 – 1000 kali jumlah air yang digunakan untuk

fotosintesis.

(Jarvis, 1975 dalam Gardner, 1991)

Polaritas air

• Polaritas air

mengakibatkan ikatan

hidrogen

• Polaritas air membuat

air sebagai pelarut yang

sangat baik

• Suhu air dihasilkan dari

ikatan hidrogen

• Sifat kohesi dan adhesi

air juga mengikat

hidrogen

Sifat kohesi & adhesi air

KAPILARITAS

Tegangan permukaan

Kohesi

Adhesi

Energi yang dipersyaratkan untuk meningkatkan

areal permukaan

Tarik menarik antar molekul sejenis (air)

Tarik menarik antara molekul air dengan fase solid molekul lain seperti

dinding sel/permukaan gelas

Mekanisme translokasi dapat

diklasifikasikan sebagai aktif atau pasif.

Pergerakan pasif terjadi melalui dua

proses fisik yaitu : (1) aliran massa (air)

dan (2) proses difusi

Pergerakan air atau larutan dari satu

lokasi ke lokasi lain disebut →

Translokasi

Difusi : Pergerakan larutan dari

konsentrasi tinggi ke konsentrasi

yang lebih rendah.

→ Berlanjut sampai molekul

seragam dan terdistribusi merata

antara dua ruang.

Catatan : garis putus-putus menunjukkan tidak ada

perubahan ketinggian (volume) pada ruang A maupun

B.

Hopkins, 2009

Ruang A dan B terpisah oleh membran permeable

memungkinkan pergerakan bebas molekul

pelarut (air) dari ruang B ke ruang A, tetapi membatasi

pergerakan molekul zat terlarut.

Setelah waktu tertentu, semua molekul zat terlarut pindah

ke ruang A, volume ruang A meningkat sementara ruang B

berkurang karena terjadi difusi

air melintasi membran.

Perubahan volume ini ditunjukkan dengan Δh.

Osmosis : pergerakan molekul pelarut (air)

melalui membran permeable (selectively

permeable membrane) .

Perpindahan air pada sel tanaman

memerlukan adanya gradien

larutan.

Potensial kimia nitrat yang lebih tinggi

dalam sitosol daripada dalam air tanah

akan menyebabkan gradien makin tinggi.

Air akan berdifusi secara pasif dari tanah

melintasi membran sel ke dalam sel akar.

• Nitrat tanah (NO3-) diangkut secara

aktif melintasi membran permeabel

ke dalam sel akar.

Butuh Energi

Difusi adalah perpindahan molekul

akibat agitasi suhu acak

• Difusi lebih cepat pada jarak

yang pendek, tapi sangat lambat

pada jarak yang panjang

• Tekanan mendorong aliran

massa untuk jarak yang panjang

• Osmosis didorong oleh gradien

potensial air

Grafik gradien

konsentrasi

larutan yang

berdifusi

Tekanan hidrostatik

• Membran permeable selektif

membatasi larutan gula dan air

murni.

• Air akan berpindah (difusi) sebagai

respon terhadap perbedaan

potensial. Difusi akan berlangsung

hingga tercapai keseimbangan.

• Besarnya tekanan piston hingga

permukaan rata menunjukkan

besarnya tekanan hidrostatik

Air bergerak dari tanah melalui tanaman ke atmosfir (melalui

media: dinding sel, sitoplasma, membran rongga udara)

ROOT PRESSURE

TEKANAN HIDROSTATIK & TEKANAN OSMOSIS

MERUPAKAN DUA KOMPONEN PENENTU POTENSIAL AIR

TRANSPIRASI DITENTUKAN OLEH

PERBEDAAN TEKANAN UAP

PENGARUH KELEMBABAN

THD POTENSIAL AIR

PENGARUH TEMPERATURE THD

GRADIEN TEKANAN UAP

PENGARUH ANGIN

KONDUKSI AIR MELALUI TRAKEA /

PEMBULUH

FIGURE 2.12 Diagram to illustrate how water flow

bypasses embolisms in tracheids and vessels.

In tracheids (A), the pressure differential resulting

from an embolism causes the torus to seal off

bordered pits lining the affected tracheary

element.

In vessels (B), the bubble may expand through

perforation plates, but will eventually be stopped

by an imperforate end wall.

In both tracheids and vessels, surface tension

prevents the air bubbles from squeezing through

small pits or capillary pores in the side walls.

Water, however, continues to move around the

blockage by flowing laterally into adjacent

conducting elements.

• Air keluar sel akibat perbedaan

gradien potensial air

• Air ada di dalam sel juga akibat

gradien potensial air

• Perubahan kecil pada sel

tanaman mengakibatkan

perubahan besar pada tekanan

turgor

Kontribusi 3 faktor besar pada potensial air sel

Potensial air

Larutan

Tekanan

GravitasiNol = turgor penuh

Hubungan antara konsentrasi, suhu larutan dengan potensial sel

Air keluar/masuk sel akibat perbedaan gradien potensial air

Hubungan antara volume sel

dengan potensial air sel

Perubahan kecil pada sel tanaman

mengakibatkan perubahan besar pada tekanan

turgor

Potensial air rendah → volume sel

mengecil

AIR di dalam tanah

AIR bergerak dari tanah melalui aliran massa

AIR diabsorpsi oleh akar

• Air bergerak di dalam akar

via (apoplast,

transmembran dan

simplast)

• Akumulasi larutan di

dalam xilem menimbulkan

tekanan akar

Air bergerak di dalam akar via (apoplast,

transmembran dan simplast)

1. Apoplast; air bergerak melalui dinding sel tanpa

melalui membran

2. Transmembran; air berpindah minimal melalui 2

membran untuk setiap sel

3. Simplast; aliran air dari satu sel ke sel lainnya via

plasmodesmata

Pergerakan air melalui akar

Saluran air pada tanaman : trakeida, vesel & noktah

Air bergerak di

dalam akar via

(apoplast,

transmembran dan

simplast)

Potensial air & komponennya pada lokasi yang berbeda pada pohon

TUMBUHAN

TANAH

ATMOSFIR PER

LA

KU

AN

SIL

VIK

ULT

UR

1.Pembentuk utama protoplasma &

cairan vakuola

2.Pelarut gas & bahan larutan

3.Mengangkut mineral

4.Menjaga turgiditas

1.Pemanjangan & pertumbuhan sel

2.Memelihara bentuk tumbuhan

3.Pembukaan stomata

4.Gerakan tumbuhan (daun &

mahkota bunga

1.Akar (hampir semua pohon)

2.Daun (pohon di daerah arid)

KONIFER Xylem trakeid (serat) Melalui noktah Serat terpuntir

Sudut berubah oleh pangkasan cabang

(mengurangi permukaan transpirasi)

D. Lebar Pembuluh xilem Pembuluh awal Melalui noktah

berbatasan

Pori tersusun melingkar

Terutama : serapan saat menyeberang dinding endodermis akar

Kelambatan absorpsi harian Transpirasi > Absorpsi

Defisit : layu

herba

POHON : kutikula (tidak tampak layu)

Stres air tinggi

Resistensi Gerakan Air Lebih

TinggiBerada di bawah kapasitas

lapang

Akar rambut

Mikoriza

Penting

ABSORPSI AKAR DAN TRANSPORTASI AIR

Akar memiliki empat fungsi penting.

(1) jangkar tanaman dalam tanah;

(2) menyediakan tempat untuk penyimpanan karbohidrat

dan molekul organik lainnya;

(3) adalah tempat sintesis molekul penting seperti alkaloid

dan beberapa hormon; dan

(4) menyerap dan transportasi ke batang hampir semua air

dan mineral diambil oleh tanaman.