Skema transpirasi pada tumbuhan
Apa itu keringat tanaman?
transpirasi tanaman dan sisa-sisa organisme tanaman proses kehilangan air dalam bentuk gas yang terjadi melalui stomata , yang merupakan struktur khusus yang terletak di bilah daun.
Keringat terkait dengan berbagai proses fisiologis pada tanaman, yang terus menerus menyerap dan kehilangan air. Melalui mekanisme homeostatis ini, sebagian besar penguapan air terjadi, karena karbon dioksida atmosfer yang diperlukan untuk proses fotosintesis diserap.
Rata-rata, sehelai daun dapat menukar hingga 100% kandungan airnya dengan lingkungan selama hari yang panas, kering, dan cerah. Demikian pula, perhitungan yang dibuat oleh beberapa penulis memungkinkan untuk memperkirakan bahwa, selama kehidupan tanaman, ia dapat kehilangan massa yang setara dengan lebih dari 100 kali berat segarnya melalui daun karena keringat.
Banyak ahli fisiologi tanaman dan ekofisiolog berdedikasi untuk “mengukur” tingkat transpirasi tanaman, karena ini dapat memberi mereka informasi tentang keadaan fisiologis mereka dan bahkan beberapa kondisi lingkungan yang terus menerus dialami tanaman.
Di mana dan mengapa keringat terjadi?
Transpirasi didefinisikan sebagai hilangnya air dalam bentuk uap dan merupakan proses yang terjadi terutama melalui daun, meskipun dapat juga terjadi, tetapi pada tingkat yang jauh lebih rendah, melalui “lubang” kecil (lentisel) di kulit kayu. batang dan cabangnya.
Hal ini terjadi karena adanya gradien tekanan uap antara permukaan daun dan udara, sehingga terjadi karena peningkatan tekanan uap air internal di dalam daun.
Dengan cara ini, ia menjadi lebih besar daripada uap yang mengelilingi helaian daun, yang dapat menyebabkannya berdifusi dari zona yang lebih pekat ke zona yang kurang pekat.
Stomata
Stomata pada epidermis bunga bakung. Viascos [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
Proses ini dimungkinkan karena adanya struktur yang “mengganggu” kontinuitas permukaan daun (epidermis) dan dikenal sebagai stomata.
Stomata memungkinkan pelepasan uap air “terkendali” dari daun, menghindari penguapan dengan difusi langsung dari jaringan epidermis, yang terjadi secara pasif dan tanpa jenis kontrol apa pun.
Stoma terdiri dari dua sel “penjaga”, yang berbentuk seperti “sosis” atau “ginjal”, yang membentuk struktur berbentuk pori, penutupan atau pembukaannya dikendalikan oleh rangsangan hormonal dan lingkungan yang berbeda:
- Dapat dikatakan bahwa, dalam kondisi gelap, dengan defisit air internal dan pada suhu ekstrem, stomata tetap tertutup, “berusaha” untuk menghindari kehilangan air yang besar melalui keringat.
- Kehadiran sinar matahari, ketersediaan air yang melimpah (eksternal dan internal) dan suhu “optimal” mendorong pembukaan stomata dan meningkatkan laju transpirasi.
Ketika sel guar terisi air, mereka menjadi turgid, menyebabkan pori stomata terbuka; Ini adalah kebalikan dari apa yang terjadi ketika tidak ada cukup air, yaitu ketika stomata tetap tertutup.
Proses keringat
Skema proses transpirasi pada tumbuhan (Sumber: Laurel Jules [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Dijelaskan konsep stomata, maka proses pengeluaran keringat terjadi sebagai berikut:
1- Air yang diangkut dalam xilem tumbuhan berpembuluh berdifusi menuju jaringan daun, terutama menuju sel-sel mesofil.
2- Air tersebut dapat menguap sebagai akibat dari suhu tinggi dan penyinaran matahari; Uap air yang dihasilkan tetap berada di ruang udara khas yang ditemukan di mesofil (itu “berkonsentrasi”).
3- Uap air ini bergerak secara difusi ke udara ketika stomata terbuka, baik sebagai respons terhadap beberapa fitohormon (zat yang mengatur pertumbuhan tanaman), kondisi lingkungan, dll.
Pembukaan stoma menyiratkan pertukaran uap air dari tanaman ke atmosfer , tetapi pada saat yang sama memungkinkan difusi karbon dioksida dari udara menuju jaringan daun, suatu proses yang terjadi terutama karena gradien konsentrasi.
Faktor-faktor yang mempengaruhi keringat
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi transpirasi, meskipun kepentingannya relatif terhadap jenis tanaman yang dipertimbangkan.
Faktor eksternal
Dari sudut pandang lingkungan, keringat sangat bergantung pada radiasi matahari dan suhu, serta pada ketersediaan air di tanah, defisit tekanan uap udara, kecepatan angin, dll.
Pengaruh kecepatan angin terhadap laju transpirasi (Sumber: DGmann [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)])
Untuk beberapa tanaman, konsentrasi karbon dioksida (CO₂) eksternal juga merupakan unsur kunci untuk pengaturan keringat (pembukaan stomata). Beberapa teks menunjukkan bahwa ketika tingkat CO₂ internal menurun drastis, sel penjaga memungkinkan pembukaan pori stomata untuk memfasilitasi masuknya gas tersebut.
Pengaruh suhu pada laju transpirasi (Sumber: DGmann [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)])
Faktor internal
Dalam konteks anatomi, laju transpirasi sangat bervariasi tergantung pada karakteristik luar permukaan daun (dan juga luas permukaan daun). Pada sebagian besar tumbuhan vaskular, daun biasanya ditutupi dengan “lapisan lilin” yang secara kolektif dikenal sebagai kutikula.
Pengaruh luas daun pada laju transpirasi (Sumber: DGmann [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Kutikula adalah struktur yang sangat hidrofobik (yang menolak air), sehingga mencegah keringat dengan penguapan sederhana dari parenkim daun ke permukaan dan dengan demikian mencegah pengeringan total sel jaringan daun.
Ada atau tidak adanya kutikula yang “efisien” dalam retensi uap air mengkondisikan laju transpirasi tumbuhan berpembuluh. Selain itu, kemampuan menyerap air oleh akar juga bisa menjadi faktor penyejuk keringat.
Asam absisat (ABA) adalah fitohormon yang berhubungan dengan keringat: ia mendorong penutupan stomata dengan menghambat beberapa enzim yang diperlukan air untuk memasuki sel penjaga stomata, mencegah pembukaannya.
Biasanya itu adalah zat yang diproduksi untuk “mengkomunikasikan” ke tanaman bahwa ada kekurangan air dari jaringan akar.
Pentingnya
Homeostasis termal
Air merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat penting bagi semua makhluk hidup, tidak terkecuali tumbuhan. Oleh karena itu, semua proses yang berkaitan dengan pertukaran air antara tanaman dan lingkungan di sekitarnya adalah yang paling penting untuk kelangsungan hidupnya.
Dari sudut pandang homeostasis termal, keringat sangat penting untuk menghilangkan panas yang dihasilkan oleh radiasi matahari. Disipasi ini terjadi karena fakta bahwa molekul air yang lepas ke atmosfer dalam bentuk uap air memiliki sejumlah besar energi, yang memutuskan ikatan yang “mempertahankan” mereka dalam bentuk cair.
Pelepasan molekul air “meninggalkan” massa molekul yang memiliki energi lebih sedikit daripada yang dihamburkan, yang mendorong pendinginan “tubuh” air yang tersisa dan, oleh karena itu, seluruh tanaman.
Transportasi air dengan tekanan hidrostatik negatif
Ketika laju transpirasi di daun sangat tinggi, kolom air di xilem, yang merupakan bagian dari sistem vaskular banyak tanaman, naik dengan cepat dari akar, mendorong penyerapan akar air dan senyawa lain dan nutrisi di I biasanya .
Dengan demikian, air bergerak dari tanah ke atmosfer di dalam tanaman berkat tekanan hidrostatik negatif yang diberikan oleh daun selama transpirasi, yang terjadi berkat sifat kohesif air, yang mempertahankan tegangan tinggi sepanjang kolom air di xilem.
Dengan kata lain, penguapan air dan pelepasannya melalui transpirasi menyediakan sebagian besar energi yang diperlukan untuk pergerakan air ke atas, berkat adanya gradien potensial air antara helaian daun dan atmosfer.
Fotosintesis
Karena keringat tidak hanya tentang hilangnya air dalam bentuk uap, tetapi juga melibatkan masuknya karbon dioksida ke dalam jaringan daun, proses ini juga sangat penting untuk fotosintesis , karena CO₂ sangat penting untuk sintesis zat makanan.
