Pengangkutan Air dan Nutrisi pada Tumbuhan

Apakah konsep tekanan zat juga terdapat pada makhluk hidup? Konsep tekanan zat juga terdapat pada makhluk hidup, misalnya pada mekanisme pengangkutan air dan nutrisi pada tumbuhan, tekanan darah manusia, dan tekanan gas pada proses pernapasan.

Bagaimana tumbuhan yang tinggi dapat mengangkut air yang ada di dalam tanah menuju daun yang letaknya lebih dari 10 m dari akar? Xilem dan floem adalah jaringan seperti tabung yang berperan dalam sistem pengangkutan ini. Air dan mineral dari dalam tanah akan diserap oleh akar, kemudian diangkut melalui xilem ke bagian batang dan daun tumbuhan. Zat makanan yang dibuat di daun akan diangkut melalui floem ke bagian lain tumbuhan yang memerlukan zat makanan.

Sebelumnya ayo kita mengingat kembali tentang susunan jaringan pada akar mulai dari jaringan terluar hingga terdalam. Akar tersusun dari beberapa jaringan yang teroganisir untuk melakukan fungsi-fungsi tertentu. Adapun fungsi akar sendiri adalah;

1. Menyerap unsur-unsur hara yang berada dalam tanah;
2. Menegakkan berdirinya batang tanaman;
3. Mengangkut unsur hara sampai ke batang;
4. Beberapa akar berfungsi untuk menyimpan makanan.

Seperti kita tahu pada tumbuhan monokotil mempunyai perakaran serabut dimana hampir semua akarnya tumbuh dari pangkal batang dengan diameter yang nyaris sama. Sementara pada tumbuhan dikotil mempunyai sistem perakaran tunggang dimana akar primer bercabang-cabang, dari pangkal sampai keujung semakin kecil. Pada akar monokotil dan dikotil yang belum mengalami pembesaran sekunder tersusun dari jaringan epidermis, korteks, endodermis, dan silinder pusat (stele). Pada tumbuhan yang mengalami pembesaran sekunder, jaringan penyusun tubuhnya juga bertambah, yaitu dengan adanya kayu dan kulit sekunder, adanya felogen yang menghasilkan feloderm dan felem (gabus).

1. Epidermis akar
Pada irisan melintang akar, tampak satu lapis sel yang tersusun pada lapisan terluar yang disebut epidermis. Di dekat ujung akar terdapat rambut akar, yaitu tonjolan dari epidermis yang berfungsi untuk memperluas permukaan akar, sehingga mempercepat penyerapan zat hara dari dalam tanah. Semakin jauh dari ujung akar, bulu akar lenyap. Epidermis umumnya dilapisi dengan zat gabus yang tidak berfungsi untuk penyerapan zat, tetapi berfungsi sebagai pelindung sel-sel dibawahnya.

2. Korteks
Korteks termasuk jaringan parenkim yang tersusun dari beberapa sel dibawah jaringan epidermis. Korteks berfungsi untuk meneruskan pengangkutan zat hara yang telah di absorpsi oleh epidermis menuju ke silinder pusat melalui endodermis. Pada beberapa tumbuhan, korteks berfungsi untuk menyimpan zat tepung.

3. Endodermis
Endodermis tersusun dari satu lapis sel dibawah korteks. Penebalan zat gabus pada dinding sel yang tegak lurus silinder pusat berbentuk pita yang disebut pita kaspari, yang tidak dapat di tembus oleh air. Dengan penebalan zat gabus ini, endodermis berfungsi mengatur masuknya air dan zat terlarut kedalam silinder pusat. Pada monokotil penebalan dinding sel endodermis berbentuk huruf U sehingga tidak dapat berfungsi untuk transfor air menuju ke silinder pusat. Untuk fungsi tersebut tumbuhan monokotil mempunyai sel endodermis khusus yang disebut sel penerus yang dindingnya tidak mengalami penebalan

4. Silinder pusat (Stele)
Silinder pusat tersusun dari jaringan-jaringan yang berada dalam jaringan endodermis. Jaringan terluar disebut perisikel atau perikambium. Sel-sel yang berhadapan dengan xilem dapat bersifat meristem dan membelah diri untuk pembentukan cabang akar. Berkas pengangkutan terdiri atas xilem dan floem. Xilem menerima zat hara dari endodermis dan diteruskan ke xilem pada batang. Pada dikotil terdapat kambium yang memisahkan xilem dan floem. Kambium selalu membelah diri membentuk jaringan sekunder termasuk xilem dan floem sekunder, sehingga menyebabkan pertumbuhan sekunder.

Pada irisan membujur tampak ujung akar dilindungi oleh kaliptra yang dibentuk oleh kelompok sel pemula (titik tumbuh). Pada monokotil, kelompok sel pemula yang membentuk kaliptra disebut kaliptrogen, sehingga batas antara ujung akar dengan kaliptra sangat jelas. Pada kaliptra biasanya terdapat sel kolumela yang berisi butir tepung dan diduga mempengaruhi arah pertumbuhan akar. Kelompok sel pemula yang lain merupakan titik tumbuh yang membentuk jaringan-jaringan pada akar.

Nah jaringan-jaringan itulah yang akan dilalui oleh air ketika masuk ke dalam tumbuhan. Perhatikan Gambar dibawah ini untuk mengetahui jaringan yang dilalui oleh air ketika masuk ke dalam akar.

Pertama-tama, air diserap oleh rambut-rambut akar. Kemudian, air masuk ke sel epidermis melalui proses secara osmosis. Selanjutnya, air akan melalui korteks. Dari korteks, air kemudian melalui endodermis dan perisikel. Selanjutnya, air masuk ke jaringan xilem yang berada di akar. Setelah tiba di xilem akar, air akan bergerak ke xilem batang dan ke xilem daun!

Tumbuhan tidak mempunyai mekanisme pemompaan cairan seperti pada jantung manusia. Lalu, bagaimanakah air dapat naik dari akar ke bagian tumbuhan lain yang lebih tinggi? Perhatikan Gambar berikut tentang pergerakan air dari akar menuju daun!

Air dapat diangkut naik dari akar ke bagian tumbuhan lain yang lebih tinggi dan diedarkan ke seluruh tubuh tumbuhan karena adanya daya kapilaritas batang. Sifat ini seperti yang terdapat pada pipa kapiler. Pipa kapiler memiliki bentuk yang hampir menyerupai sedotan akan tetapi diameternya sangat kecil. Apabila salah satu ujung pipa kapiler dimasukkan ke dalam air, air yang berada pada pipa tersebut akan lebih tinggi daripada air yang berada di sekitar pipa kapiler. Begitu pula pada batang tanaman, air yang berada pada batang tanaman akan lebih tinggi apabila dibandingkan dengan air yang berada pada tanah.

Daya kapilaritas batang dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi dan adhesi. Kohesi merupakan kecenderungan suatu molekul untuk dapat berikatan dengan molekul lain yang sejenis. Adhesi adalah kecenderungan suatu molekul untuk dapat berikatan dengan molekul lain yang tidak sejenis. Melalui gaya adhesi, molekul air membentuk ikatan yang lemah dengan dinding pembuluh. Melalui gaya kohesi akan terjadi ikatan antara satu molekul air dengan molekul air lainnya. Hal ini akan menyebabkan terjadinya tarik-menarik antara molekul air yang satu dengan molekul air lainnya di sepanjang pembuluh xilem.

Selain disebabkan oleh gaya kohesi dan adhesi, naiknya air ke daun disebabkan oleh penggunaan air di bagian daun atau yang disebut dengan daya isap daun. Air dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam proses fotosintesis. Pada daun, air juga mengalami penguapan. Penguapan air oleh daun disebut transpirasi. Penggunaan air oleh bagian daun akan menyebabkan terjadinya tarikan terhadap air yang berada pada bagian xilem sehingga air yang ada pada akar dapat naik ke daun.

Semua bagian tumbuhan, yaitu akar, batang, daun, dan bagian lainnya memerlukan nutrisi. Agar kebutuhan nutrisi di setiap bagian tumbuhan terpenuhi, maka dibutuhkan suatu proses pengangkutan nutrisi hasil fotosintesis berupa gula dan asam amino ke seluruh tubuh tumbuhan. Pengangkutan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan terjadi melalui pembuluh floem. Pengangkutan zat-zat hasil fotosintesis dimulai dari sumbernya, yaitu daun (daerah yang memiliki konsentrasi gula tinggi) ke bagian tanaman lain yang dituju (daerah yang memiliki konsentrasi gula rendah) dengan dibantu oleh sirkulasi air yang mengalir melalui pembuluh xilem dan floem.