Pertukaran gas sangat berperan dalam proses biologis tanaman. Pertukaran gas terjadi apabila terjadi perbedaan komposisi gas dalam jaringan tanaman dengan komposisi gas di lingkungan sekitar. Perbedaan komposisi ini disebabkan oleh proses fotosintesis, fermentasi, dan penggunaan O2 serta produksi CO2 selama respirasi.
Secara alami proses fotosintesis pada tanaman terjadi proses reduksi karbon dioksida menjadi karbohidrat dengan bantuan enzim-enzim tertentu menggunakan energi metabolisme yang berasal dari radiasi matahari. Karbon dioksida diperoleh dari atmosfer, sehingga karbon dioksida harus ditransfer dari atmosfer ke kloroplas pada bagian stroma. Proses transfer ini berlangsung secara difusi. Difusi adalah gerakan gas dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah sehingga molekul-molekul gas mengalami persebaran yang merata pada bagian wadah.
Proses transfer karbon dioksida dari atmosfer seringkali terjadi resistensi. Resistensi terdiri dari resistensi stomata, resistensi lapisan atas, dan resistensi mesofil. Pada laporan praktikum fisiologi tanaman kali ini akan dibahas lebih lanjut mengenai resistensi difusi gas.
Pengertian Difusi, Resistensi Difusi Gas, dan Fluks Zat
A. Definisi Difusi
Difusi adalah perpindahan larutan dari adanya perbedaan gradien konsentrasi, yaitu dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Contoh larutan yang dapat mengalami difusi seperti uap air, CO2, dan oksigen.
B. Definisi Resistensi Difusi Gas
Resistensi difusi gas atau RDG dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu resistensi yang berarti menahan serta difusi yang berarti perpindahan larutan dari perbedaan konsentrasi. Lengkapnya, resistensi difusi gas adalah mekanisme ketahanan tanaman untuk menghambat difusi dalam dan ke luar daun.
Pada tanaman, contoh dari RDG adalah resistensi stomata, resistensi lapisan batas, dan resistensi mesofil.
C. Definisi Fluks Zat
Fluks zat adalah jumlah volume permeat yang melewati satu satuan luas membran dalam waktu tertentu dengan adanya gaya dorong berupa tekanan.
Macam-macam Resistensi Difusi Gas
Terdapat beberapa macam Resistensi Difusi Gas, yaitu resistensi lapisan batas, resistensi stomata, dan resistensi mesofil. Berikut penjelasannya.
A. Resistensi Lapisan Batas
Resistensi lapisan batas adalah hambatan luas dari daun yang timbul karena permukaan luar terhadap lapisan pembatas uap air dalam difusi di rongga stomata di atmosfer. Lapisan atas terdiri dari mangkok uap yang terbentuk pada batas luar pori stomata dan sebagian lagi dari udara lembab yang terdapat pada seluruh permukaan daun tiruan dengan difusi molekuler melalui suatu lapisan pada rakitan daun dan rintangan pada lintasan yang dilalui digambarkan di sudut tanaman.
B. Resistensi Stomata
Proses membuka dan menutupnya stomata menentukan resistensi penyerapan CO2 dan akan berpengaruh pada jumlah air yang hilang dalam transpirasi, kesuksesan relatif tumbuhan, dan produksi karbohidrat. Jika stomata terbuka, hambatan yang terjadi cukup rendah, sebaliknya jika stromata tertutup maka hambatan semakin tinggi.
C. Resistensi Mesofil
Resistensi mesofil adalah merupakan tahanan dari luar melalui apoplas mesofil dan ke tempat asimilasi atau tempat terjadinya kerusakan bersamaan dengan tekanan sistem yang terlibat dalam kerusakan. Resistensi mesofil sangat dipengaruhi oleh suhu. Resistensi ini berhubungan dengan pengambilan CO2 pada daun melalui mesofil.
Mekanisme Difusi dan Osmosis dalam Tanaman
Proses difusi merupakan perpindahan molekul larutan berkonsentrasi tinggi menuju larutan berkonsentrasi rendah tanpa melalui selaput membran. Contoh sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar, dampak yang terjadi adalah cairan akan terasa manis. Contoh lain adalah uap air dari cerek yang berdifusi dalam udara, dimana pada masing-masing zat, kecepatan difusi berbedabeda. Difusi merupakan salah satu prinsip yang menggerakkan partikel zat seperti CO2, O2 dan H2O masuk ke dalam jaringan.
Gerak partikel zat ini dipengaruhi oleh beberapa faktor penting, meliputi:
- Perbedaan Suhu, setiap zat cenderung dalam keadaan bergerak. Tenaga gerak semakin besar pada suhu yang semakin tinggi, sehingga gerak zat akan semakin cepat.
- Beda Tekanan, pergerakan zat juga terjadi karena adanya beda tekanan antara dua daerah. Misalnya, antara daerah di sekitar akar (rizhosfir) dengan keadaan di dalam sel / jaringan.
- Zat-zat Adsorptif, adanya daya ikat permukaan partikel zat menyebabkan gerak zat dihambat. Suatu zat juga akan bergerak menyebar karena adanya perbedaan (gradien) tekanan atau suhu.
Pada mekanisme osmosis terjadi sebuah proses perpindahan air dari zat yang memiliki konsentrasi rendah (hipotonis) ke zat yang memiliki konsentrasi tinggi (hipertonis). proses tersebut terjadi melalui membran selektif permeabel dari bagian yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat.
Osmosis merupakan difusi air melalui membran semi‐permeabel, dari larutan yang banyak air ke larutan yang sedikit air. Mekanisme osmosis memberikan cara yang mudah bagi transpor air keluar atau masuk sel. Tekanan turgor sel dijaga dengan osmosis pada membran sel, antara bagian dalam sel dan lingkungannluarnya yang relative lebih hipotonik. Membran semipermeabel dapat ditembus oleh zat pelarut, tetapi tidak dapat ditembus oleh zat terlarut, yang mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran.
Pelarut atau solvent (dalam banyak kasus adalah air) bergerak dari larutan berkonsentrasi lebih rendah (hipotonik) ke larutan berkonsentrasi lebih tinggi (hipertonik) yang bertujuan menyamakan konsentrasi kedua larutan. Efek ini dapat dilihat dari bertambahnya tekanan pada larutan hipertonik relatif terhadap larutan hipotonik.
Faktor yang Mempengaruhi Difusi Gas dalam Tanaman
a. Gradien Tekanan Difusi
Apabila besar tahapan perbedaan difusi tinggi, maka kecepatan difusinya juga akan meningkat.
b. Morfologi Daun
Pada tempat dengan cahaya (intensitas tinggi) menyebabkan penebalan daun sehingga menyebabkan penurunan resistensi terhadap difusi CO2 dengan meningkatkan ruang pori di dalam lapisan mesofil.
c. Transpirasi
Hambatan daun terhadap transpirasi sangat beragam karena berbagai faktor lingkungan yang mempengaruhi pembukaan stomata. Bila muatan radiasi cukup rendah dan hambatan juga rendah, maka tentu saja transpirasi meningkat oleh angin, jika suhu daun di bawah suhu udara, naiknya kecepatan angin selalu cenderung menaikkan transpirasi.
d. Keadaan air dalam tanah
Air di dalam tanah adalah satu-satunya sumber pokok bagi akar-akar tanaman. Absorbansi air melalui bagian lain yang ada di atas permukaan tanah seperti batang dan daun ada tetapi pemasukan air melalui bagian tersebut tidak seberapa dibandingkan dengan penyerapan air melalui akar.
e. Konsentrasi CO2
Pada sebagian besar tumbuhan, konsentrasi CO2 yang rendah di daun membuat stomata membuka. Konsentrasi CO2 yang tinggi di dalam daun menyebabkan stomata menutup sebagian.
f. Tingkat Cahaya
Stomata umumnya membuka saat matahari terbit dan menutup saat hari gelap, sehingga memungkinkan masukknya CO2 pada sat proses fotosistesis pada siang hari.
g. Tekanan Udara
Semakin besar tekanan udara, kadar CO2 di atmosfer rendah sehingga reaksi difusi gas lapisan batasnya juga rendah.
h. Lapisan Lilin pada Permukaan Daun
Jika lapisan lilin pada daun tipis, maka transpirasi (penguapan air melalui permukaan tanaman) semakin cepat.
i. Tebal Tipisnya Daun
Semakin tipis daun maka semakin cepat transpirasinya. Begitu juga dengan semakin tebalnya daun akan semakin lama transpirasi.
j. Tekanan turgor
Pembukaan dan penutupan stomata ditentukan oleh tekanan turgor dari kedua sel penjaga, sementara itu tekanan turgor dipengaruhi oleh banyaknya air yang masuk ke sel penjaga. Semakin tinggi tekanan turgor, kadar air juga tinggi, stomata membuka maka resistensinya rendah.
k. CO2
Semakin besar kandungan CO2 di atmosfer, maka semakin besar pula reaksi difusi gasnya terhadap CO2 pada lapisan batas. Sebagian besar tumbuhan, konsentrasi CO2 yang rendah di daun membuat stomata membuka. Sebaliknya jika konsentrasi CO2 yang tinggi di daun menyebabkan stomata menutup sebagian.
l. Suhu (temperatur)
Kenaikan temperatur akan menaikkan difusi karena temperature akan menaikkan tenaga kinetis dari molekul substrat yang berdifusi
Detail Artikel
- Fakultas / Program Studi : Pertanian / Agroekoteknologi
- Mata kuliah : Fisiologi Tanaman
- Materi : Resistensi Difusi Gas
- Semester : 3