Materi ini mempelajari bagaimana mekanisme dan daya pendorong dalam transpor air dalam tumbuhan - antara tumbuhan – tumbuhan dan lingkungan. Selain itu membahas jalur transpor air dan serta mekanisme membuka dan menutupnya stomata.

1. KESEIMBANGAN AIR TANAH
– TUMBUHAN – ATMOSFER
FISIOLOGI TUMBUHAN
FITRI DAMAYANTI
UNIVERSITAS INDRAPRASTA PGRI

2. Keseimbangan Air dalam Tumbuhan
Memaksimumkan
penyerapan CO2
Meminimumkan
kehilangan air
Proses penyelarasan adaptasi pengendalian kehilangan air
dari daun dan mengganti air yang hilang ke atmosfer
Tantangan yang berat bagi tumbuhan untuk
melangsungkan kehidupannya
Mempelajari mekanisme dan daya pendorong dalam
transpor air dalam tumbuhan - antara tumbuhan –
tumbuhan dan lingkungan

3. Jenis tanah Diameter
partikel (um)
Luas
permukaan per
gram (m2)
Pasir kasar 2000-200 10-<1
Pasir halus 200-20
Debu 20-2 10-100
Liat <2 100-1000
Air dalam Tanah dan Penyerapannya oleh Akar
❑ Jenis
❑ Struktur tanah
❑ Kandungan air tanah
❑ Laju pergerakan air
dalam tanah
mempengaruhi:

4. Potensial air tanah:
1. Potensial osmotik air tanah (Ws)
→ Dapat diabaikan
→ Tekanan air tanah umumnya: -0.01 Mpa
→ Tekanan pada tanah salin: -0.2 Mpa
2. Potensial tekanan (Wp)
→Tekanan hidrostatik bernilai 0
→ Tanah kering Wp: kecil bahkan negatif
Keseimbangan Air dalam Tumbuhan

5. Rambut akar menyerap air → permukaan udara-air membentuk cekung →
tekanan negatif oleh tegangan permukaan
Semakin banyak air terserap dari tanah → ketegangan yang lebih besar →
tekanan negatif
Taiz dan Zeiger (2002)

6. Kekuatan pendorong utama aliran
air dari tanah - ke atmosfer:
Perbedaan konsentrasi uap air
(ΔCWV), tekanan hidrostatik (ΔΨp),
dan potensial air (ΔΨw)
(Taiz dan Zeiger, 2002)

7. Tiga lintasan air dari epidermis ke endodermis akar
1. APOPLAS Air bergerak melalui dinding sel tanpa
menembus membran
2. TRANS
MEMBRAN
❑ Jalur air masuk ke sel dari satu sisi dan
keluar melalui sisi lainnya →
kemudian masuk ke sel berikutnya dst
❑ Paling sedikit melintasi dua membrane
❑ Mungkin melintasi tonoplas
3. SIMPLAS Pergerakan air melalui plasmodesmata

8. Melalui korteks air bergerak: lintasan apoplast, jalur transmembran, & simplast.
Simplas → melalui plasmodesmata tanpa melewati membran plasma.
Transmembran → melintasi membran plasma, melalui ruang dinding sel.
Pada daerah endodermis, lintasan apoplast akan ditahan oleh jalur kaspari
(Taiz dan Zeiger, 2002)
Tiga lintasan air dari epidermis ke endodermis akar

9. Endodermis dengan
cincin kaspariXilemXilem Floem
Perisikel
Rambut Akar
Lintasa A: melewati dinding
sel dan ruang antar sel
(APOPLAS)
Aliran air dan zat terlarut masuk
melalui aliran atau difusi
Stele
Cortex
Epidermis
Epidermis
Lintasa B: melewati membran
selular dan sel hidup (SIMPLAS)
Air bergerak dengan cara osmosis; zat terlarut dapat bergerak
dari sel ke sel melalui plasmodesmata

10. Memutus lintasan apoplast →
air dan linarut melintasi
endodermis dengan menembus
membrane plasma
Pergerakan air pada lintasan
apoplast
Tiga lintasan air dari epidermis ke endodermis akar
terhalang
Jalur Caspary
Lintasan simplas
sampai ke stela

11. Dasar Anatomis Tekanan Akar
Setelah beberapa jam →
mengeluarkan cairan
dari xilemnya
Tekanan positif
0,05-0,5 Mpa
ΔΨp (Tekanan hidrostatik)
positif
ΔΨw (potensial osmotis)
menurun
menghasilkan daya penggerak
untuk penyerapan air
Pada xylem
ΔΨp (Tekanan hidrostatik)
positif
GUTASI
Pori khusus → hidatoda

12. Teori kapiler → daya kohesi, adesi,
tegangan permukaan
Teori tekanan akar → gejala gutasi, percobaan pot
Bagaimana air mencapai puncak???
Aliran transpirasi
(teori kohesi = dixon)
Transpirasi sebagai tenaga penggerak,
keutuhan kolom air (kohesi)
Teori Pergerakan Air dalam Xilem

13. Daya adesi, tegangan muka
Peningkatan air → sebanding dengan jari-jari tabung
Pembuluh kecil → r=2.5 um → 0.6 m
Pembuluh besar→ r=200 um → 0.08 m
Rata-rata peningkatan air melalui kapilaritas
→ ± 0.75 m
Teori Kapiler

14. Tekanan akar umum 0.1-0.5 MPa= +16 %
Kebutuhan untuk meningkatkan air pada
puncak pohon
Teori Tekanan Akar

15. H.H. Dixon
Evaporasi-tekanan negatif yang ditimbulkan-
Mempertahankan kolom air
Teori Kohesi:
❑ Air mempunyai daya kohesi tinggi
❑ Air berikatan dengan dinding sel
❑ Air dalam tumbuhan membentuk kolom
bersambung
❑ Penguapan menyebabkan penurunan potensial
air xilem
❑ Tegangan dialirkan melalui sistem hidro
dinamika hingga ke permukaan akar
Teori Kohesi

16. Bagian terbesar dari air yang diserap ➔ transpirasi
❑ melalui daun(> 90 %, mel. stomata)
❑ Melalui lentisel
Tenaga Penggerak transpirasi:
Gradien potensial air antara ruang
dalam stomata dan atmosfir luar
Transpirasi

17. • Tingkat efisiensi penggunaan air oleh tumbuhan
• (g air transpirasi /g berat kering jaringan)
• Contoh pada tanaman jagung →
❑ 600 kg air transpirasi/1 kg b.k. biji
❑ 225 kg air transpirasi/1 kg b.k. jaringan)
Uap air transpirasi vs CO2
• Konsentrasi CO2 udara = 0.03%
• Tantangan besar bagi tumbuhan tumbuhan:
Antara kebutuhan akan air dan CO2
Rasio Transpirasi

18. Pergerakan Air dari Daun Menuju Atmosfer
Dampak utama transpirasi bagi tanaman
1. Pendinginan
tubuh tumbuhan
2. Tenaga
penggerak bagi
absorpsi hara
3. Memelihara
turgiditas
optimum sel
4. Memiliki efek
merusak bila
berlebihan

19. Pergerakan Air dari Daun Menuju Atmosfer
Tempat transpirasi Stomata

20. ❑ Air didorong dari xilem → dinding sel dari mesofil
❑ Evaporasi → masuk rongga udara → berdifusi melalui rongga udara melalui pori-
pori stomata, dan melintasi kutikula
❑ CO2 berdifusi → karena perbedaan konsentrasi gradien (rendah di dalam, tinggi di
bagian luar daun)

21. • Rongga stomata
• Pori stomata
• Lapisan uap air di luar pori
• AliranTranspirasi = C1 -Ca
Rs+ Rb
❑ Bentuk dan ukuran stomata;
jumlah stomata/satuan luas → Hambatan
stomata-Rs
❑ Mantel uap air → hambatan lapisan batas (Rb)
Perangkat Stomata

22. 1. Hambatan stomata daun (rs) → Hambatan
difusi melalui pori stomata
2. Hambatan lapisan batas (rb) → Hambatan
pada lapisan tak-teraduk udara permukaan
daun → uap air berdifusi mencapai udara
yang bergerak di atmosfer
Penghambatan difusi uap air dari daun
Anatomi & Morfologi Daun

23. Faktor-faktor yang mempengaruhi transpirasi
Eksternal tumbuhan:
Suhu
RH
Kecepatan angin
Internal tumbuhan:
Hambatan stomata
Hambatan luar daun

24. Tiga teori peristiwa pembukaan stomata:
1. Potensial osmotik sel penjaga (-) dari sel di sekitarnya →
air akan masuk ke sel penjaga secara osmosis → tekanan
naik & dan sel menggembung
2. Penurunan ketahanan sel penjaga terhadap peregangan
→ tekanan dalam sel turun → sel menggebung karena
mengambil air lebih banyak
3. Sel pelengkap akan mengerut → tekanan sel penjaga
menurun
Mekanisme Pengendalian Stomata

25. ❑ Stomata membuka → aliran pengangkutan air semakin cepat
❑ Guard cell (mengandung kloroplas) → terjadi penumpukan sukrosa →
potensial air di sel tetangga lebih besar dari potensial air di guard cell
❑ Tekanan turgor → naik → guard cell menebal → stomata membuka
❑ Malam hari → tidak ada sukrosa → potensial air di guard cell lebih
tinggi dari pada di sel tetangga → tekanan turgor turun → stomata
menutup
(Taiz dan Zeiger, 2002)
Mekanisme Membuka dan Menutupnya Stomata

26. Daun yang tercekam air →
konsentrasi ABA meningkat
→ stomata menutup
Mekanisme Membuka dan Menutupnya Stomata
Akumulasi K+
Akumulasi Sukrosa
Konsentrasi ABA

28. Rangkaian Kontinuitas dari Mekanisme
Tanah-Tanaman-Atomosfer
1. Tanah dan xilem → air mengalir dengan aliran besar →
gradien tekanan (ΔΨp)
2. Fase uap → pergerakan air terjadi karena difusi
3. Transportasi air melintasi membran → kekuatan
pendorong → perbedaan potensial air pada membran
→aliran osmotik saat sel menyerap air dan akar
membawa air tanah menuju xilem
Mekanisme transport air dari tanah-tumbuhan-atmosfer

29. Pergerakan air akibat perbedaan potensial air secara kontinyu
dari sel/jaringan dan lingkungan
(Taiz dan Zeiger, 2002)

30. Tugas
1. Jelaskan mekanisme membuka dan
menutupnya stomata ditinjau dari akumulasi
sukrosa, K+, dan konsentrasi ABA.
2. Jelaskan tiga jalur transpor air pada sel
tanaman.
3. Jelaskan dengan singkat mekanisme transpor
air-tumbuhan-atmosfer. Hubungkan dengan
teori kapiler dan teori tekanan akar.