●●Tumbuhan statis : terestrial, Tumbuhan statis : terestrial, epifit, akuatik epifit, akuatik ●● tumbuhan terestrial: tumbuhan terestrial: hubungan kontinum tanah hubungan kontinum tanah (sumber air,source), (sumber air,source), tumbuhan, atmosfer tumbuhan, atmosfer (penampungan (penampungan air ,sink)air ,sink)

Kuliah IIIKuliah IIITRANSPIRASITRANSPIRASI

PergerakanPergerakan air air dandan uapuap airair

Tumbuhan

Atmosfer

tanah

PerananPeranan transpirasitranspirasi

●● Pengaturan oleh epidermisPengaturan oleh epidermisststomata,lapisan kutikulaomata,lapisan kutikula

●● Air tumbuhan Air tumbuhan : : tercukupi, defisit tercukupi, defisit ??

●● Defisit air layu (reversibel)Defisit air layu (reversibel)--layu layu akut akut ––mati (irreversibel)mati (irreversibel)

Definisi , hubungan transpirasi Definisi , hubungan transpirasi dan fotosintesisdan fotosintesis

(a) (a) Transpirasi kehilangan air Transpirasi kehilangan air tumbuhan hidup (bentuk uap tumbuhan hidup (bentuk uap air) air) menuju ke atmosfer. menuju ke atmosfer. 100% air diserap 1% untuk 100% air diserap 1% untuk tumbuhan,99% tumbuhan,99% ditranspirasikanditranspirasikan

(b) Evaporasi dari benda mati (b) Evaporasi dari benda mati tanah,batutanah,batu

(c) Evapotransirasi =a+b(c) Evapotransirasi =a+b

Efisiensi penggunaan air oleh Efisiensi penggunaan air oleh tumbuhantumbuhan

Dengan rasio transpirasi (RT). Dengan rasio transpirasi (RT). Rumus sebagai berikut:Rumus sebagai berikut:RT= banyak H2O RT= banyak H2O ditranspirasikan/banyak CO2 ditranspirasikan/banyak CO2 diasimilasikandiasimilasikan●● Nilai rasio transpirasi adalah Nilai rasio transpirasi adalah berkisar antara 200 dan 500berkisar antara 200 dan 500

●● Efisiensi penggunaan air 3 Efisiensi penggunaan air 3 kelompok tumbuhankelompok tumbuhan::

CAM 50CAM 50--100 gram air diuapkan 100 gram air diuapkan Untuk mengambil CO2 sebanyak 1 Untuk mengambil CO2 sebanyak 1

gramgram

C4 250C4 250--300 gram air diuapkan dan 1 300 gram air diuapkan dan 1 gram CO2 diambil.gram CO2 diambil.

C3 400C3 400--500 gram air diuapkan dan 1 500 gram air diuapkan dan 1 gram CO2 diambilgram CO2 diambil

MacamMacam--macam transpirasimacam transpirasi

Transpirasi stomataTranspirasi stomataTranspirasi kutikularTranspirasi kutikularTranspirasi lentiselTranspirasi lentisel

Energi penguapanEnergi penguapan

Energi matahari diberikan pada daun melalui Energi matahari diberikan pada daun melalui tiga cara yaitu:tiga cara yaitu:

Sebagai cahaya yang langsung.Sebagai cahaya yang langsung.Radiasi termal Radiasi termal Aliran udara hangat menembus daun.Aliran udara hangat menembus daun.Sedikit energi konduktifSedikit energi konduktif

Siklus diurnal laju transpirasi Siklus diurnal laju transpirasi sejalan dengan radiasi sejalan dengan radiasi (temperatur): grafik(temperatur): grafik

TranspirasiTranspirasi efek pendinginan efek pendinginan (?)(?)

Pengukuran Laju TranspirasiPengukuran Laju TranspirasiKualitatif dan Kualitatif dan KuantitatifKuantitatif :: satuan g uap air / detik / satuan g uap air / detik / tumbuhantumbuhan,, atauatau g/jam atau g/jam atau mg/cm2/detik.mg/cm2/detik.

liter/ha/hariliter/ha/hari

Cara pengukuran laju Cara pengukuran laju transpirasi transpirasi 11).).Metode gravimetriMetode gravimetri = metode = metode pot = metode lisimeter. pot = metode lisimeter. Cara ini sangat sederhana, Cara ini sangat sederhana, langsung hasil, terpercaya danlangsung hasil, terpercaya dandapat digunakan untuk penelitian dapat digunakan untuk penelitian maupun praktikum. maupun praktikum. Kelemahan dihitung juga hasil Kelemahan dihitung juga hasil fotosintesis bersih fotosintesis bersih

LanjutanLanjutan22). ). Higrometer, analizer infra Higrometer, analizer infra merah ataupun psikrometermerah ataupun psikrometer..Dengan absorben /CaCl2, atau Dengan absorben /CaCl2, atau P2O5.. P2O5.. Untuk tumbuhan di lapang, Untuk tumbuhan di lapang, digunakan tenda plastik digunakan tenda plastik transparan. transparan.

33).Cara lain dengan ).Cara lain dengan porometer.porometer.Daun sebagai objek pengukuranDaun sebagai objek pengukuran

LanjutanLanjutan44).).Kertas saring + Cobalt Chlorida (3Kertas saring + Cobalt Chlorida (3--5%)5%)Kualitatif dan kuantitatifKualitatif dan kuantitatifKertas berwarna biru cerah dalam keadaan Kertas berwarna biru cerah dalam keadaan kering dan kering dan merah muda (pink) jika dalam keadaan merah muda (pink) jika dalam keadaan basah. basah. 5)5). . PotometerPotometer dapat digunakan untuk dapat digunakan untuk pengukuran semikuantitatif. Laju transpirasi pengukuran semikuantitatif. Laju transpirasi (LT) dihitung dengan rumus sederhana (LT) dihitung dengan rumus sederhana sebagai berikut: sebagai berikut: LT = panjang perjalanan gelembung (mm) x LT = panjang perjalanan gelembung (mm) x luas lubang pipa (mm2)luas lubang pipa (mm2)Dengan satuan mm3 /g tanaman/jamDengan satuan mm3 /g tanaman/jam

Pertukaran gas antara daun Pertukaran gas antara daun dan atmosfer melalui stomatadan atmosfer melalui stomata

Uap air keluar ,CO2 dan O2 Uap air keluar ,CO2 dan O2 masuk tubuh tumbuhan masuk tubuh tumbuhan

* Melalui stomata epidermis ( * Melalui stomata epidermis ( mulut daun ) Stomata terdapat mulut daun ) Stomata terdapat juga padajuga padabuah misalnya jeruk, pisang, buah misalnya jeruk, pisang, timun dan apokattimun dan apokat

FaktorFaktor--faktor berperan dalam bukafaktor berperan dalam buka--tutup tutup stomatastomata ::

1.1.Cahaya . siang membuka, dan malam menutupCahaya . siang membuka, dan malam menutup2.2.Karbon dioksida (CO2): CO2 tinggi stomata menutup dan O2 Karbon dioksida (CO2): CO2 tinggi stomata menutup dan O2

rendah membuka.rendah membuka.Potensial air : Potensial air rendah stomata menutupPotensial air : Potensial air rendah stomata menutup

3.3.Temperatur: Temperatur tinggi 30Temperatur: Temperatur tinggi 30--35oC , stomata menutup 35oC , stomata menutup 4. 4. Angin: Angin membawa CO2 masuk ke dalam stomata, Angin: Angin membawa CO2 masuk ke dalam stomata,

stomata menutup sebagian/parsial. stomata menutup sebagian/parsial. II5.I5.Ion Kalium/Potassium (K+) K+ masuk sel penutup stomata on Kalium/Potassium (K+) K+ masuk sel penutup stomata

membuka. membuka.

Besarnya lubang tergantung pada konsentrasi Besarnya lubang tergantung pada konsentrasi K+.(cahaya, epidermis ,pH)K+.(cahaya, epidermis ,pH)

Asam absisat (ABA) Fitohormon ini memacu penutupan Asam absisat (ABA) Fitohormon ini memacu penutupan stomata(10stomata(10--6 M) 6 M)

ABA di tiga tempat yaitu (a) sitoplasma (sintesis) (b) ABA di tiga tempat yaitu (a) sitoplasma (sintesis) (b) kloroplas ( akumulasi) dan (3) dinding sel ( kloroplas ( akumulasi) dan (3) dinding sel ( pembukaan dan penutupan stomata)pembukaan dan penutupan stomata)

Asesori pada daun lainAsesori pada daun lain

●● KutikulaKutikula●● TrikomaTrikoma

StomataStomata

* Bentuk, ukuran lubang P=20 * Bentuk, ukuran lubang P=20 µµm ,L= 10m ,L= 10--20 20 µµm, 1 m, 1 µµm dilewati 4000 molekul airm dilewati 4000 molekul air* Bentuk sel penutup: ginjal dan halter (lihat gambar)* Bentuk sel penutup: ginjal dan halter (lihat gambar)* Kerapatan 2500* Kerapatan 2500--40000 stomata/cm240000 stomata/cm2* Lokasi di daun permukaan atas, bawah saja atau * Lokasi di daun permukaan atas, bawah saja atau keduanyakeduanya* Posisi dari permukaan daun rata, menonjol dan * Posisi dari permukaan daun rata, menonjol dan tenggelamtenggelam

Gambar 3.1. Susunan radial mikrofibril selulosa pada sel penutup dan sel- sel epidermis (A) stoma berbentuk ginjal (B) stoma rumput (Meidner dan Mansfield, 1968)

Pengukuran lubang stomataPengukuran lubang stomata* Destruktif atau utuh.* Destruktif atau utuh.* Berbagai cara* Berbagai cara1. Pengamatan 1. Pengamatan langsung dibawah mikroskoplangsung dibawah mikroskop, , menghitung jumlah stomatanya. menghitung jumlah stomatanya. sulit , perlu waktu lama.,tidak dapat untuk daun yang sulit , perlu waktu lama.,tidak dapat untuk daun yang bersisik dan berrambut pada epidermisnya. bersisik dan berrambut pada epidermisnya.

2. Mengupas epidermis daun yang telah diolesi permukaan 2. Mengupas epidermis daun yang telah diolesi permukaan nya nya dengan minyak silikondengan minyak silikon, , selulosa asetat atau selulosa asetat atau kolodionkolodion. Kupas. Kupas--oles dapat berulangoles dapat berulang--ulang. Kekurangan ulang. Kekurangan tidak cocok untuk stomata tenggelam.tidak cocok untuk stomata tenggelam.

3. Dengan membuat irisan epidermis daun , dimasukkan ke 3. Dengan membuat irisan epidermis daun , dimasukkan ke dalam etil alkohol absolut. untuk mendehidrasi dan dalam etil alkohol absolut. untuk mendehidrasi dan mengeraskan dinding sel dan mematikannyamengeraskan dinding sel dan mematikannya sehingga sehingga stomata tetap berada dalam keadaan seperti semula. stomata tetap berada dalam keadaan seperti semula. Potongan epidermis diamati di bawah mikroskop. Dan cara Potongan epidermis diamati di bawah mikroskop. Dan cara ini hanya dapat dipraktekkan pada daun yang mudah dikupas ini hanya dapat dipraktekkan pada daun yang mudah dikupas epidermisnyaepidermisnya

LanjutanLanjutanCara infiltrasi dengan xilen, benzene atau kerosen pada Cara infiltrasi dengan xilen, benzene atau kerosen pada

permukaan daun. Perluasan infiltrasi diamati dan permukaan daun. Perluasan infiltrasi diamati dan dihitung waktunya (detik).. Relatif kasar, cepat dihitung waktunya (detik).. Relatif kasar, cepat mudah diperlihatkan , berguna untuk pekerjaan di mudah diperlihatkan , berguna untuk pekerjaan di lapangan, perlu kalibrasi dengan mikroskop lapangan, perlu kalibrasi dengan mikroskop langsung atau cetakan epidermis.langsung atau cetakan epidermis.

Porometer. tabung kecil ( gelas atau plastik) menjepit Porometer. tabung kecil ( gelas atau plastik) menjepit daun. Laju gas lewat epidermis daun diukur. Laju daun. Laju gas lewat epidermis daun diukur. Laju ini ini →→resistensi semua stomata dalam tabung. resistensi semua stomata dalam tabung. Resistensi>lubang stomata < ( detik per cm) , Resistensi>lubang stomata < ( detik per cm) , dapat dikonversikan ke besaran lubang stomata dapat dikonversikan ke besaran lubang stomata bila sudah dibuat kurva kaliberasi, hanya untuk bila sudah dibuat kurva kaliberasi, hanya untuk daun 2 sampai 3 cm2 dan kerapatan stomata daun 2 sampai 3 cm2 dan kerapatan stomata 40.000 stomata per cm2 , hasil lebih akurat.40.000 stomata per cm2 , hasil lebih akurat.

●● Porometer ada 2 macam yaitu aliran dan Porometer ada 2 macam yaitu aliran dan difusidifusi..

Pergerakan uap air Pergerakan uap air Pertukaran gas dan melalui Pertukaran gas dan melalui

stomatastomata

Gambar 3.2. Perjalanan air melalui daun. Air didorong dari xilem ke dinding sel mesofil dan berevaporasi ke ruang udara daun. Uap air berdifusi melalui ruang udara daun, lubang stomata menembus lapisan pembatas di permukaan daun. Karbon dioksida masuk ke dalam daun sepanjang gradien konsentrasi.

Resistensi daun dibagi 2 .Resistensi daun dibagi 2 .●● Resistensi internal ( resistensi Resistensi internal ( resistensi stomata ,Ra). stomata ,Ra).

●● Resistensi eksternal (Rb) adalah Resistensi eksternal (Rb) adalah lapisan udara lembab yang lapisan udara lembab yang menyelimuti permukaan luar daun menyelimuti permukaan luar daun sehingga menghambat pergerakan sehingga menghambat pergerakan air dari daun ke atmosferair dari daun ke atmosfer

FFluks Transpirasionalluks Transpirasional

FFluks Transpirasional = C1 dan C2 luks Transpirasional = C1 dan C2 =konsentrasi uap air dalam ruang =konsentrasi uap air dalam ruang substomata dan atmosfer, substomata dan atmosfer, R1 = resistensi stomata dan R2 = R1 = resistensi stomata dan R2 = resistensi permukaan luar daun. resistensi permukaan luar daun. Satuan FT= Satuan FT= µµg uap air / cm 2 g uap air / cm 2 /detik dan C = /detik dan C = µµg uap air / cm3 g uap air / cm3 sehingga satuan R= detik /cmsehingga satuan R= detik /cm

●

●

Gambar 3.3. Konsentrasi uap air dalam udara jenuh sebagai fungsi dari temperatur udara

●

Gambar 3.4. Ketergantungan fluks transpirasi pada lubang stomara tumbuhan zebra (Zebrina pendula) pada udara diam dan bergerak. Lapisan pembatas lebih besar danmembatasi laju transpirasi dibandingkan pada udara bergerak. Hasilnya adalah pada udara diam, lubang stomata kurang mengatur kelebihan transpirasi. (Bange, 1953)

Antitranspirasi pada tumbuhanAntitranspirasi pada tumbuhan

* Untuk mengurangi laju transpirasi * Untuk mengurangi laju transpirasi untuk lahan pertanian, untuk lahan pertanian, perkebunan,nurseri,dsb perkebunan,nurseri,dsb * Air mahal, terbatas* Air mahal, terbatas* Penggunaan antitranspirasi * Penggunaan antitranspirasi

ContohContoh--contoh antitranspirasi adalahcontoh antitranspirasi adalahminyak silikon, plastik dan lilin cair minyak silikon, plastik dan lilin cair

fenilmekuri asetat 10 fenilmekuri asetat 10 --44 MM, ABA, ABAKarbon dioksida (CO2) 0,03% Karbon dioksida (CO2) 0,03% --0,05%0,05%

LLaju fotosintesis bersih :aju fotosintesis bersih :

Laju fotosintesis bersih dihitung Laju fotosintesis bersih dihitung dengan mempertimbangkan dengan mempertimbangkan resistensi COresistensi CO22 yang bergerak yang bergerak dari fase cair di dinding sel dan dari fase cair di dinding sel dan sitoplasma sel mesofil (R3).

R3R2R1C2-C1++

sitoplasma sel mesofil (R3).

Teori kohesiTeori kohesi

●● Sifat kohesi air yang bertahan dalam kolom Sifat kohesi air yang bertahan dalam kolom kontinyu dikenal dengan teori kohesi. kontinyu dikenal dengan teori kohesi. ●● Kohesi air terjadi mulai dari daun sampai Kohesi air terjadi mulai dari daun sampai akar.akar.●● Kekuatan tenaga air mendorong cairan Kekuatan tenaga air mendorong cairan xilem dari akar sampai daun pohon tertinggi. xilem dari akar sampai daun pohon tertinggi. ●● Perbedaan tekanan sampai Perbedaan tekanan sampai --26 MPa.26 MPa.●● Perjalanan cairan xilem naik sampai ujung Perjalanan cairan xilem naik sampai ujung tumbuhan adalah melawan gravitasi. tumbuhan adalah melawan gravitasi. ●● Nilainya diabaikan dibuktikan oleh Nilainya diabaikan dibuktikan oleh Rosenberg,1954 Rosenberg,1954 →→ untuk menaikkan 1 mole untuk menaikkan 1 mole air air ,, 25 m hanya diperlukan 1 kalori 25 m hanya diperlukan 1 kalori

●

Apakah daya dorong mencapai ujung Apakah daya dorong mencapai ujung pohon 100 m atau lebih ?pohon 100 m atau lebih ?

1.Tekanan akar /pompa dari akar. Terlalu 1.Tekanan akar /pompa dari akar. Terlalu kecil 0,2kecil 0,2--0,3 MPa 0,3 MPa ≈≈ 2020--30 m untuk 30 m untuk mentranspor air dengan ketinggian 100 m mentranspor air dengan ketinggian 100 m lebih yang memerlukan 3 MPa. lebih yang memerlukan 3 MPa.

2. Teori tekanan kohesi Tenaga dorong besar 2. Teori tekanan kohesi Tenaga dorong besar (3MPa) dengan perbedaan potensial kurang (3MPa) dengan perbedaan potensial kurang lebih 100 MPa.).,xilem harus dibawah lebih 100 MPa.).,xilem harus dibawah tekanan, air meregang dan xilem kuat tekanan, air meregang dan xilem kuat dengan tekanan.dengan tekanan.

3. Teori kompensasi tekanan. Yang 3. Teori kompensasi tekanan. Yang kontroversi dengan validitas teori kohesi.kontroversi dengan validitas teori kohesi.

●

4. Daya kapilaritas. Pergerakan air karena kohesi dan 4. Daya kapilaritas. Pergerakan air karena kohesi dan adesi h=14,87/r (h=tinggi air dalam pipa kapiler, adesi h=14,87/r (h=tinggi air dalam pipa kapiler, dan r = jaridan r = jari--jari dalam jari dalam µµm). Hasil percobaan m). Hasil percobaan menunjukkan menunjukkan

Tinggi kolom air dalam pipa kapilerTinggi kolom air dalam pipa kapiler

JariJari--jari (jari (µµm)m) Tinggi kolom (m)Tinggi kolom (m)10 1,10 1,4877487740 (trakheid)40 (trakheid) 0,370,37100100 0,1480,1480,005 (lubang dinding sel)0,005 (lubang dinding sel) 29752975

Jadi daya kapilaritas tidak mempunyai tenaga cukup Jadi daya kapilaritas tidak mempunyai tenaga cukup untuk menarik air pada pohon tinggi karena jariuntuk menarik air pada pohon tinggi karena jari--jari lubangnya yang terlalu besar.jari lubangnya yang terlalu besar.

..

●