Fisiologi Tumbuhan

Sistem PerkuliahanStudent centered learning : dibagi dalam kelompok diskusi, mahasiswa presentasi, ditambah materi dari dosen Research university : mencari contoh hasil penelitian untuk bahan kuliahe Learning : bahan yang disiapkan maupun penunjang dapat diakses lewat internet

PustakaDevlin, R.M. and F.H. Witham. 1983. Plant Physiology.Salisbury, F.B. and C.W. Ross. 1978. Plant Physiology.Taiz, L. and E. Zeiger. 1998. Plant Physiology.Lakitan, B. 1993. Dasar-Dasar Fisiologi TumbuhanGardner dkk. Fisiologi Tanaman BudidayaBewley. Seeds

JadualMg Tgl Materi 1 Pendahuluan 2 Peranan air bagi tumbuhan 3 Fotosintesis 4 Respirasi 5 Transpirasi 6 Gerak pada tumbuhan 7 Unsur hara 8 Mid

Jadual (lanjutan)Mg Tgl Materi 9 Pertumbuhan dan Perkembangan vegetatif 10 Pembungaan dan Perkembangan biji 11 Perkecambahan dan Dormansi 12 Hormon tumbuh 13 Fiksasi N2 14 Fotoperiodisme dan Vernalisasi 15 Penuaan/Senescene 16 UAS

PendahuluanBatasanFisiologi Tumbuhan : ilmu yang membahas proses-proses yang terjadi di dalam tubuh tumbuhan pada tingkatan molekuler dan selulerFisiologi Tanaman : ilmu yang membahas proses-proses yang terjadi di dalam tubuh tanaman pada tingkatan individu dan populasiTanaman adalah tumbuhan yang dibudidayakan

Pembahasan dalam Fisiologi TumbuhanMacam proses : transpirasi, respirasi dllMekanisme proses : fotosintesis terdiri dari reaksi cahaya dan rekasi gelapDi mana terjadinya ; fotosintesis di dalam kloroplasFaktor yang berpengaruh : transpirasi dipengaruhi intensitas cahaya

Faktor Berpengaruh thd Tanaman Genetik Iklim Air,Chya,Suhu,CO2

Tanaman Orgme Tan. Hma, Peny,Glm

Proses Tanah Fisik, Kimia, Biol Fisiologis Macam, mekanisme. tempat Pertumbuhan Hasil

SejarahFisiologi Tumbuhan telah ada sangat lama, tetapi tidak bersamaan dengan adanya manusia maupun dimulainya pertanian

PENDAHULUAN Batasan PertanianSempit : pengelolaan tanaman dan lingkungannya agar memberikan suatu produk yang maksimalLuas : tanaman (pertanian), ternak (peternakan) dan ikan (perikanan)

Peran Tumbuhan-TanamanSumber pangan

Sandang

Papan

Obat dan Kosmetik

Bahan Industri

Keindahan dan Rekreasi

Daur hidrologi

Paru-paru Dunia

Ilmu PendukungAnatomi dan Morfologi : penyerapan air

Fisika dan Kimia reaksi cahaya dan gelap fotosintesis

Matematik

Sel dan Organela

AIR DAN PERANANNYAKarakteristik molekul airGerakan partikel air : difusi, osmosis, imbibisiSerapan dan Pengangkutan airTranspirasi

KARAKTERISTIK Stuktur molekul air (sifat kimia)- molekul sederhana dgn 1 atom O dan 2 atom H- BM 18 g/mol- rangkaian antar atom membentuk sudut 105- bermuatan netral- bersifat polar- terbentuk ikatan hidrogen

2. Sifat fisika- wujud padat, cair dan gas- berbentuk cair pada suhu ruang- panas spesifik yang tinggi- panas laten vaporisasi dan fusi yang tinggi- viskositas rendah- adanya gaya kohesi dan adhesi

AirTitik beku air 0oC, titik didih 100oC, memiliki sifat anomali. Molekul lain dengan BM kecil seperti itu, pada suhu < 0oC sudah menguapContoh H2S, titik bekunya 80oC, titik didihnya 61oC

Air adalah pelarut terbaik bagi 3 kelompok bahan biologis yang sangat penting bagi tanaman:Bahan organik, melalui ikatan hidrogen dengan asam amino (protein), karbohidrat dll, khususnya molekul yang mengandung ikatan hidroksil, amine, maupun gugus fungsional karboksilatIon-ion, unsur hara yang mampu diserap tanaman sebagian besar berupa ion yang terlarut dalam airGas di atmosfer yang BM-nya kecil seperti O2 dan N2

Peranan airAir sangat penting bagi kehidupan tanaman, peranannya:Merupakan 90 95% penyusun tubuh tanamanAktivator enzimPereaksi dalam reaksi hidrolisisSumber H dalam fotosintesisPenghasil O2 dalam fotosintesisPelarut dan pembawa berbagai senyawa

Lanjutan peranan airMenjaga p sel yang penting untuk pembelahan, pembesaran, pemanjangan sel, mengatur bukaan stomata, gerakan daun dan bunga (misal epinasti)Pemacu respirasiMengatur keluar masuknya zat terlarut ke dan dari selMendukung tegaknya tanaman, terutama pada tanaman herbaceusAgensia penyebaran benih tanamanMempertahankan suhu tanaman tetap konstan pada saat cahaya penuh

Macam-macam airAir gravitasi: berada di pori makro tanah, diikat sangat lemah oleh partikel tanah, dengan cepat turun ke lapisan yang lebih dalam, tidak dapat dimanfaatkan tanamanAir kapiler: terdapat di pori mikro tanah, melapisi butiran tanah, diikat longgar oleh partikel tanah, dapat dilepaskan oleh perakaran, dapat diserap akarAir higroskopis: air yang menempati posisi sangat dekat dengan partikel tanah, diikat sangat kuat, akar tidak mampu memutus ikatan, tidak dapat diserap akar

Gerakan Partikel CO2 O2 H2O

Ion H2O

Tanaman bertambah besar ukurannya karena adanya bahan tambahan berupa partikelPartikel berupa ion atau molekul yang masuk dan keluar dari dalam tubuh tanamanIon yang masuk antara lain berupa nutrisi misalnya NH4+, NO3- dllMolekul yang masuk misalnya : CO2 dan H2OMolekul yang keluar misalnya O2 dan H2OMasuk dan keluarnya partikel dengan proses gerakan partikel berupa difusi, osmosis dan imbibisi

Difusi gerakan partikel dari tempat dengan potensial kimia lebih tinggi ke tempat dengan potensial kimia lebih rendah karena energi kinetiknya sendiri sampai terjadi keseimbangan dinamis

Potensial kimia : energi bebas per molEnergi bebas : energi untuk melakukan kerja Energi kinetik : energi yang dimiliki partikel dengan suhu di atas 0o K untuk melakukan gerakan Keseimbangan dinamis : partikel tetap bergerak namun jumlah yang masuk seimbang dengan jumlah yang keluar, sehingga difusi berhenti

Laju gerakan partikelV = (8RT)1/2/ MV = laju (cm/det) T = suhu KR = tetapan gas M = BM = 3,14Faktor yg mempengaruhi difusi 1. Suhu, makin tinggi difusi makin cepat 2. BM makin besar difusi makin lambat 3. Kelarutan dalam medium, makin besar difusi makin cepat 4. Beda potensial kimia, makin besar beda difusi makin cepat

Difusi CO2, O2 dan H2O

CO2 O2 H2O

OsmosisOsmosis : gerakan air dari potensial air lebih tinggi ke potensial air lebih rendah melewati membran selektif permeabel sampai dicapai keseimbangan dinamis

Sifat MembranSifat membran solvent solut permeabel + + semi permeabel + - selektif permeabel + +/- impermeabel - -

+ = dapat lewat - = tidakContoh membran : membran plasma, membran vakuola, membran kloroplas

Membran

Arah gerakan airDari potensial air lebih tinggi ke potensial air lebih rendahDari larutan dengan konsentrasi lebih rendah ke konsentrasi lebih tinggiDari larutan lebih encer ke larutan lebih kental

Mengukur potensial airMetode Gravimetri

Metode Chardakov

Pressure Bomb Scholander sampel manometer gas N2

Pengukuran potensial air

ImbibisiImbibisi merupakan penyerapan air oleh imbibanContoh: penyerapan air oleh benihProses awal perkecambahanBenih akan membesar, kulit benih pecah, berkecambahDitandai oleh keluarnya radikula dari dalam benih

Syarat ImbibisiPerbedaan antara benih dengan larutan, dimana benih < larutanAda tarik menarik yang spesifik antara air dengan benihBenih memiliki partikel koloid yang merupakan matriks, bersifat hidrofil berupa protein, pati, seluloseBenih kering memiliki sangat rendah

Hubungan antara dengan komponen penyusun: = m + pVolume air yang diserap + volume biji mula-mula > volume biji setelah menyerap air, sebagian air telah digunakan untuk menjalankan proses metabolismeProses metabolime: aktivasi enzim, hidrolisis cadangan makanan, respirasi

PlasmolisisPeristiwa terlepasnya membran plasma dari dinding sel karena terjadinya eksoosmosis (sel ditempatkan dalam larutan yang hipertonik)Apakah sel yang mengalami plasmolisis bisa pulih kembali? Bisa, asalkan plasmolisis belum parah dan lingkungan sel segera berubah menjadi hipotonik terhadap cairan sel sehingga terjadi endoosmosis, yang akhirnya sel mengalami deplasmolisis

Plasmolisis

vacuolaMembran selCairan sel

Deplasmolisis

vacuolaMembran selCairan sel

Dampak kandungan lengas pada perkembangan sistem perakaranDari kiri ke kanan:Gambar 1. kondisi jenuh airGambar 2. kondisi kecukupan lengasGambar 3. kondisi kekurangan lengas

Dampak kandungan lengas pada perkembangan tajuk tanamanDari kiri ke kanan:Gambar 1. kondisi kecukupan lengasGambar 2. kondisi jenuh airGambar 3. kondisi kekurangan lengas

Kondisi air tanahZona Jenuh AirKapasitas LapanganZona Air KapilerTitik Layu PermanenZona Layu Permanen

Air tersedia bagi tanamanAir kapilerAir kapiler: batas atas kapasitas lapangan ( = - 0,3 bar), batas bawah titik layu permanen ( = - 15 bar)Batasan air kapiler bagi Agronom: batas atas sama seperti batasan air kapiler di atas (= - 0,3 bar), tetapi batas bawah tidak jelas karena tingkat ketahanan tanaman terhadap kekeringan berbeda tergantung jenis tanamannyaBagi tanaman yang tidak tahan kering (misal bayam), bisa saja batas bawahnya > - 15 barBagi tanaman yang tahan kering (misal kaktus, kurma, dll), bisa saja batas bawahnya < - 15 bar

Kapasitas lapangan adalah kandungan lengas tanah pada saat setelah semua air gravitasi terbuang, sehingga yang tersisa di dalam tanah tinggal air kapilerWaktu penghilangan air gravitasi dari partikel tanah berbeda-beda tergantung kepada komposisi fraksi penyusun tanah tersebutTanah yang didominasi fraksi lempung (misal tanah latosol) butuh waktu lama untuk menghilangkan air gravitasi (> 4 hari)Tanah yang didominasi fraksi pasir (misal tanah regosol) butuh waktu lebih singkat untuk menghilangkan air gravitasi (1 3 hari)

Titik layu tetap: kandungan lengas tanah yang menyebabkan tanaman yang tumbuh di atasnya mengalami layu tetap (tidak bisa segar kembali meskipun ke dalam tanah ditambah lengasnya/ tidak bisa segar kembali meskipun tanaman ditempatkan ke dalah ruangan yang jenuh uap air)Kenapa? Karena plasmolisis yang terjadi pada sel tanaman sudah lanjut dan sel terlanjur mati, meskipun tanaman disiram deplasmolisis tidak akan terjadi, tanaman mati