7  

 

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Analisis Bunyi dan Manipulasi Frekuensi

1. Analisis Bunyi

Bentuk gelombang suara asli jangkrik (Gryllus assimilis) yang

direkam menggunakan program Sound Forge 10.0 dapat dilihat pada Gambar

2.1.

Gambar 2.1 Bentuk gelombang dari suara asli jangkrik

Gambar 2.1 menunjukkan bentuk gelombang suara jangkrik dalam

domain waktu. Sumbu-X adalah waktu, sedangkan sumbu-Y menyatakan

8  

 

amplitudo dalam dB. Spektrum sinyal suara asli jangkrik dapat dilihat pada

Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Spektrum sinyal dari suara jangkrik

Nilai peak frequency spektrum pada 4.391 Hz. Jika bentuk gelombang

dianalisis pada waktu-waktu tertentu akan memiliki nilai peak frequency

yang berbeda dikarenakan gelombang yang dihasilkan masih memiliki

beberapa puncak. Sehingga untuk mendapatkan kisaran nilai peak frequency-

nya diperlukan pemotongan-pemotongan gelombang dengan interval waktu

0,04 s yang hasil analisis peak frequency-nya dapat dilihat pada Tabel 2.1.

9  

 

Tabel 2.1 Hubungan antara interval waktu (s) dengan peak frequency (Hz) pada spektrum suara asli jangkrik

Interval waktu (s) Peak Frequency (Hz) Amplitudo (dB) 0,00-0,04 4376 -44

0,04-0,08 4376 -44

0,08-0,12 4376 -44

0,12-0,16 4376 -44

0,16-0,20 4376 -44

0,20-0,24 4391 -44

0,24-0,28 4391 -44

0,28-0,32 4391 -44

0,32-0,36 4391 -44

0,36-0,40 4391 -44

0,40-0,44 4391 -44

0,44-0,48 4391 -44

0,48-0,52 4391 -44

0,52-0,56 4391 -44

0,56-0,60 4391 -44

0,60-0,64 4391 -44

0,64-0,68 4297 -44

0,68-0,72 4297 -44

0,72-0,76 4297 -44

0,76-0,80 4297 -44

Rata-rata dari peak frequency yang tercantum pada tabel di atas adalah

(4,37±0,04) 103 Hz.

10  

 

2. Manipulasi Frekuensi

Progam Adobe Audition 1.5 merupakan progam untuk memanipulasi

frekuensi suara jangkrik agar mendapatkan frekuensi yang diinginkan, dengan

cara menggeser frekuensi tersebut. Selanjutnya, bentuk gelombang yang

dihasilkan dari manipulasi frekuensi diamati menggunakan Sound Forge Pro

10.0. Hasil bentuk gelombang dengan frekuensi yang telah digeser dapat

dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Bentuk gelombang suara “jangkrik” yang telah dimanipulasi

11  

 

Sedangkan spektrum sinyal suara “jangkrik”yang telah dimanipulasi dapat

dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Spektrum sinyal dari suara “jangkrik” yang telah dimanipulasi

Suara hasil manipulasi lebih melengking, karena memiliki frekuensi

yang lebih tinggi. Sama seperti spektrum pada Gambar 2.2, untuk

mendapatkan kisaran nilai peak frequency-nya diperlukan pemotongan-

pemotongan gelombang dengan interval waktu 0,04 s yang hasilnya dapat

dilihat pada Tabel 2.2, sehingga diperoleh rata-rata peak frequency sebesar

(4,43 ± 0,05) 103 Hz.

12  

 

Tabel 2.2 Hubungan antara interval waktu (s) dengan peak frequency (Hz) pada hasil spektrum frekuensi suara “jangkrik” yang dimanipulasi.

Interval waktu (s) Peak Frequency (Hz) Amplitudo (dB)

0,00-0,04 4482 -41

0,04-0,08 4482 -41

0,08-0,12 4482 -41

0,12-0,16 4482 -42

0,16-0,20 4482 -42

0,20-0,24 4391 -42

0,24-0,28 4391 -42

0,28-0,32 4391 -42

0,32-0,36 4391 -41

0,36-0,40 4391 -41

0,40-0,44 4391 -41

0,44-0,48 4391 -42

0,48-0,52 4391 -42

0,52-0,56 4391 -42

0,56-0,60 4391 -42

0,60-0,64 4391 -42

0,64-0,68 4391 -42

0,68-0,72 4493 -43

0,72-0,76 4493 -43

0,76-0,80 4536 -43

Rata-rata dari peak frequency yang tercantum pada tabel di atas adalah

(4,43±0,05) 103 Hz.

13  

 

B. Kajian Bawang Merah

Bawang merah merupakan tanaman semusim yang berbentuk rumput,

berbatang pendek dan berakar serabut. Daunnya panjang serta berongga

seperti pipa. Pangkal daunnya dapat berubah fungsi menjadi umbi lapis. Oleh

karena itu, bawang merah disebut umbi lapis. Tanaman bawang merah

mempunyai aroma yang spesifik yang merangsang keluarnya air mata karena

kandungan minyak eteris alliin. Batangnya berbentuk cakram dan di cakram

inilah tumbuh tunas dan akar serabut. Bunga bawang merah berbentuk

bongkol pada ujung tangkai panjang yang berlubang di dalamnya. Bawang

merah berbunga sempurna dengan ukuran buah yang kecil berbentuk kubah

dengan tiga ruangan dan tidak berdaging. Dalam dunia tumbuh-tumbuhan,

tanaman bawang merah diklasifisikan sebagai berikut:

Devisi : Spermatophyta

Subdivisi : Angiospermae

Kelas : Monocotyledon

Ordo : Liliales

Family : Liliaceae

Genus : Alium

Species : Allium Ascalonium L

(Tim Bina Karya Tani, 2009: 9).

Tanaman bawang merah memiliki dua fase tumbuh, yaitu fase

vegetatif dan fase generatif. Tanaman bawang merah mulai memasuki fase

vegetatif setelah berumur 11-35 HST (hari setelah tanam), dan fase generatif

14  

 

terjadi saat berumur 36 HST (hari setelah tanam). Pada fase generatif, ada

yang disebut fase pembetukan umbi 36-50 HST (hari setelah tanam) dan fase

pematangan umbi 51-56 HST (hari setelah tanam).

Penyiangan pertama dilakukan umur 7-10 HST (hari setelah tanam)

dan dilakukan secara mekanik untuk membuang gulma atau tumbuhan liar

yang kemungkinan dijadikan inang hama ulat bawang. Pada saat penyiangan

dilakukan pengambilan telur ulat bawang. Dilakukan pendangiran, yaitu

tanah di sekitar tanaman didangir dan dibumbun agar perakaran bawang

merah selalu tertutup tanah. Selain itu bedengan yang rusak atau longsor

perlu dirapikan kembali dengan cara memperkuat tepi-tepi selokan dengan

lumpur dari dasar saluran.

Pemanenan bawang merah dilakukan jika daun telah rebah 60-90 %.

Cara pemanenan sangat bervariasi bergantung pada varietas bibit, tingkat

kesuburan tanah dan tempat penanamannya. Pada dataran rendah pemanenan

biasa dilakukan saat umur 55-70 hari, dan dataran tinggi saat umur 70-90

hari. Pemanenan yang baik dilakukan pada pagi hari dengan cuaca cerah dan

tanah tidak becek. Pemanenan dilakukan dengan cara pencabutan batang dan

daun-daunnya (Tim Bina Karya Tani, 2009: 81).

C. Kajian Tentang Stomata

Stomata berasal dari bahasa Yunani yaitu stoma yang berarti lubang

atau porus; jadi stomata adalah lubang-lubang kecil berbentuk lonjong yang

dikelilingi oleh dua sel epidermis khusus yang disebut sel penutup (guard

15  

 

cell), dimana sel penutup tersebut adalah sel-sel epidermis yang telah

mengalami kejadian perubahan bentuk dan fungsi yang dapat mengatur

besarnya lubang-lubang yang ada diantaranya (Kartasaputra, 1969: 144-145).

Stomata adalah struktur epidermis yang dibentuk oleh dua sel penjaga

atau guard cells yang terletak pada pori-pori tanaman. Permukaan epidermis

lainnya terdiri atas lapisan lilin yang tidak dapat ditembus. Hal ini

menjadikan stomata memiliki peran yang penting dalam mengatur keluar

masuknya gas (seperti CO2 dan O2), hormon (seperti ABA) dan air dari dan

ke dalam tanaman. Peran tersebut memiliki dampak pada produktivitas dan

ketahanan tanaman terhadap cekaman kekeringan atau banjir. Selain itu,

stomata juga merupakan pintu masuk bagi bakteri patogen, sehingga mereka

berpengaruh pada ketahanan terhadap cekaman biotik.

Stoma (jamak: stomata) berfungsi sebagai organ respirasi. Stoma

mengambil CO2 dari udara untuk dijadikan bahan fotosintesis. Kemudian

stoma akan mengeluarkan O2 sebagai hasil fotosintesis. Stoma ibarat hidung

kita dimana stoma mengambil CO2 dari udara dan mengeluarkan O2,

sedangkan hidung mengambil O2 dan mengeluarkan CO2. Kadang stoma

terletak di permukaan bawah daun, tapi sering di kedua permukaan, walaupun

lebih banyak terdapat di bagian bawah (Salisbury dan Ross 1995: 78). Selain

stoma, tumbuhan tingkat tinggi juga bernafas melalui lentisel yang terletak

pada batang.

16  

 

Gambar 2.5 Bagian dari stomata

D. Mekanisme Membukanya Stomata

Walaupun tidak ada ketentuan umum tentang mekanisme

membukanya stomata, akan tetapi kebanyakan teori menganggap bahwa

mekanisme ini melibatkan mekanisme turgor (Pandey dan Sinha, 1983: 91).

Peningkatan tekanan turgor sel penjaga disebabkan oleh masuknya air ke

dalam sel penjaga tersebut. Pergerakan air dari satu sel ke sel lainnya akan

selalu terjadi dari sel yang mempunyai potensi air lebih tinggi ke sel dengan

potensi air lebih rendah. Tinggi rendahnya potensi air sel akan tergantung

pada jumlah bahan yang terlarut (solute) di dalam cairan sel tersebut.

Semakin banyak bahan yang terlarut, maka potensi osmotik sel akan semakin

rendah. Dengan demikian, jika tekanan turgor sel tersebut tetap, maka secara

keseluruhan potensi air sel akan menurun. Untuk memacu agar air masuk ke

sel penjaga, maka jumlah bahan yang terlarut di dalam sel tersebut harus

ditingkatkan (Pandey dan Sinha, 1983: 92).

17  

 

Aktivitas stomata terjadi karena hubungan air dari sel-sel penutup dan

sel-sel pembantu. Bila sel-sel penutup menjadi turgid, dinding sel yang tipis

menggembung dan dinding sel yang tebal yang mengelilingi lobang (tidak

dapat menggembung cukup besar) menjadi sangat cekung, karenanya

membuka lobang. Oleh karena itu membuka dan menutupnya stomata

tergantung pada perubahan-perubahan turgiditas dari sel-sel penutup, yaitu

kalau sel-sel penutup turgid lobang membuka dan sel-sel mengendor

pori/lobang menutup (Pandey dan Sinha, 1983: 92). Stomata membuka

karena sel penjaga mengambil air dan menggembung dimana sel penjaga

yang menggembung akan mendorong dinding bagian dalam stomata hingga

merapat. Stomata bekerja dengan caranya sendiri karena sifat khusus yang

terletak pada anatomi submikroskopik dinding selnya. Sel penjaga dapat

bertambah panjang, terutama dinding luarnya, hingga mengembang ke arah

luar. Kemudian, dinding sebelah dalam akan tertarik oleh mikrofibril tersebut

yang mengakibatkan stomata membuka (Salisbury dan Ross, 1995: 84).

Pada saat stomata membuka akan terjadi akumulasi ion kalium (K+)

pada sel penjaga. Ion kalium ini berasal dari sel tetangganya. Cahaya sangat

berperan merangsang masuknya ion kalium ke sel penjaga dan jika tumbuhan

ditempatkan dalam gelap, maka ion kalium akan kembali keluar sel penjaga.

Ketika ion kalium masuk ke dalam sel penjaga, sejumlah yang sama ion

hidrogen keluar, dimana ion hidrogen tersebut berasal dari asam-asam

organik yang disintesis ke dalam sel penjaga sebagai suatu kemungkinan

faktor penyebab terbukanya stomata. Asam organik yang disintesis

18  

 

umumnya adalah asam malat dimana ion-ion hidrogen terkandung di

dalamnya. Asam malat adalah hasil yang paling umum didapati pada keadaan

normal. Karena ion hidrogen diperoleh dari asam organik, pH di sel penjaga

akan turun (akan menjadi semakin asam), jika H+ tidak ditukar dengan K+

yang masuk (Salisbury dan Ross, 1995: 86).

Stomata tumbuhan pada umumnya membuka pada saat matahari terbit

dan menutup saat hari gelap sehingga memungkinkan masuknya CO2 yang

diperlukan untuk fotosintesis pada siang hari. Umumnya, proses pembukaan

memerlukan waktu 1 jam dan penutupan berlangsung secara bertahap

sepanjang sore. Stomata menutup lebih cepat jika tumbuhan ditempatkan

dalam gelap secara tiba-tiba (Salisbury dan Ross, 1995: 80).

Skema mekanisme membukanya stomata :

Cahaya fotosintesis dalam sel-sel mesophyl berkurangnya CO2

dalam ruang antar sel menaikan pH dalam sel penutup perubahan

amilum secara enzimatik menjadi gula menaikkan kadar gula

menaikkan tekanan osmotik dari getah sel menaikkan turgor stomata

membuka (Pandey dan Sinha, 1983: 92).

E. Pengaruh Bunyi/Suara Terhadap Tanaman

Kebanyakan suara adalah merupakan gabungan berbagai sinyal, tetapi

suara murni secara teoritis dapat dijelaskan dengan kecepatan osilasi atau

19  

 

frekuensi yang diukur dalam hertz (Hz) dan amplitudo atau kenyaringan

bunyi dengan pengukuran dalam desibel.

Bunyi atau suara adalah kompresi mekanikal atau gelombang

longitudinal yang merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini

dapat berupa zat cair, padat, atau gas. Jadi, gelombang bunyi dapat merambat

misalnya di dalam air, batu bara, atau udara. Zat tersebut terkoordinasi

menghasilkan gelombang serta mentransmisikan energi tetapi tidak pernah

terjadi perpindahan partikel (Resnick dan Halliday, 1992: 166). Gelombang

adalah suatu getaran yang merambat, yang membawa energi dari satu tempat

ke tempat lainnya (Sutrisno, 1979: 140). Gelombang suara merambat secara

longitudinal, artinya arah perambatan dan arah getarnya saling sejajar.

Dengan demikian, bunyi mempunyai energi, dan merupakan salah satu

bentuk gelombang yang memiliki kemampuan untuk menggetarkan partikel-

partikel yang dilaluinya.

Perambatan energi tersebut memberikan gangguan terhadap tekanan

medium, sehingga menyebabkan terjadinya variasi tekanan pada medium dari

tekanan seimbangnya. Energi atau getaran yang dihasilkan oleh sumber

bunyi tersebut mempunyai efek terhadap suatu tanaman, yaitu mampu untuk

membantu membukanya stomata daun menjadi lebih lebar karena getaran dari

suara akan memindahkan energi ke permukaan daun dan akan menstimulasi

stomata daun.

Dalam artikel Yannick Van Doorne yang berjudul ”Pengaruh Variabel

Frekuensi Bunyi terhadap Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman”

20  

 

dijelaskan bahwa ada 5 (lima) penyebab stomata membuka dikarenakan

suara, yaitu:

1. Frekuensi suara tertentu dapat mengaktifkan gen tertentu dalam sel

sehingga mempengaruhi pertumbuhan dan ekspresi sel. Ekspresi sel

merupakan suatu proses dimana kode-kode informasi yang ada pada

gen diubah menjadi protein-protein yang beroperasi di dalam sel.

2. Frekuensi suara beresonansi dengan objek. Menurut Dan Carlson,

frekuensi suara beresonansi dengan rongga stomata, sehingga

meningkatkan serapan air. Sedangkan menurut Weinberger (1972)

frekuensi suara juga dapat beresonansi dengan organel sel. Frekuensi

suara tertentu beresonansi meningkatkan gerakan sitoplasma di dalam

sel.

3. Fenomena kavitasi, yaitu fenomena yang disebabkan oleh suara

dalam cairan. Suara yang keluar dari sumber bunyi akan mengenai

sitoplasma. Sitoplasma tersebar di dalam sel, termasuk sel penjaga.

Sitoplasma merupakan bagian sel yang terbungkus membran sel, di

dalamnya terdapat cairan sitosol yang berupa cairan tempat organel

melayang-layang. Sitoplasma berisi 80% sampai 90% air (Setjo,

2004:22). Frekuensi tertentu yang mengenai sitoplasma menyebabkan

timbulnya microbubbles, kemudian microbubbles tersebut

beresonansi dengan suara dan mendorong dinding sel penjaga. Oleh

karena itu tekanan turgorditas mengalami peningkatan dan stomata

dapat membuka secara maksimal. Namun belum diketahui ukuran

21  

 

dan jumlah microbubbles yang dibutuhkan untuk mendorong dinding

sel penjaga.

4. Suara berpropagasi melalui zat cair, sehingga merangsang pergerakan

molekul seperti proses difusi.

5. Joel Sthrenheimer seorang fisikawan kuantum mengembangkan

metode untuk mempengaruhi biosintesis protein dengan suatu metode

yang disebut dengan resonansi skala. Resonansi skala terbentuk dari

asam amino yang digunakan untuk sintesis protein. Asam amino ini

diperoleh dari makanan dan penyerapan nutrisi tanaman. Asam-asam

amino yang membentuk suatu rantai asam amino akan memancarkan

sinyal. Sinyal ini merupakan gelombang kuantum yang disebut

resonansi skala. Sinyal ini memiliki frekuensi tertentu dan panjang

gelombang tertentu. Frekuensi yang terkait pada tiap asam amino

akan menghasilkan suatu frekuensi yang dapat didengar. Frekuensi-

frekuensi tersebut disusun membentuk suatu melodi untuk

merangsang biosintesis protein.

F. Kerangka Berpikir

Stomata daun membuka tidak hanya dipengaruhi oleh lingkungan

sekitarnya, tetapi juga dapat dipengaruhi oleh bunyi. Gelombang suara

merupakan gerakan mekanis yang mampu menggetarkan semua materi yang

dilaluinya dengan frekuensi yang sama, peristiwa ini dalam ilmu fisika

disebut resonansi. Resonansi yang terjadi inilah, yang akan menggetarkan

22  

 

molekul nutrisi di permukaan daun, sehingga mengintensifkan penetrasinya

melalui stomata atau mulut daun.

Dimulai dari adanya ide bahwa suara dapat membantu tanaman

berkembang biak dan menyerap lebih banyak nutrisi, Carlson (1994)

melakukan percobaan dengan berbagai macam perlakuan frekuensi yang

mirip dengan kicauan burung di pagi hari. Dari percobaan tersebut ternyata

suara tadi dapat membantu tanaman dalam membukanya stomata atau mulut

daun menjadi lebih besar. Berdasarkan hasil penelitiannya, ditetapkan

gelombang suara yang paling cocok untuk membantu pembukaan stomata

adalah suara yang memiliki frequensi 3.000-5.000 Hz. Gelombang suara ini

ditemukan pada tahun 1972 dan dipatenkan dengan nama sonic bloom.

Teknologi sonic-bloom merupakan teknologi yang memadukan

gelombang suara frekuensi tinggi dan nutrisi organik yang ditujukan untuk

membuat tanaman tumbuh lebih baik sehingga mampu meningkatkan

produktivitasnya. Berdasarkan teknik sonic bloom tersebut, maka dilakukan

penelitian terhadap tanaman bawang merah (Allium Ascalonicum L) dengan

menggunakan sumber suara jangkrik (Gryllus assimilis) yang telah dianalisis

dan dimanipulasi frekuensinya agar diperoleh kisaran frekuensi yang

diinginkan dan tersimpan dalam bentuk MP3 file.

Penelitian ini bertujuan untuk mengamati apakah ada pengaruh

pemaparan bunyi “jangkrik” termanipulasi pada peak frecuency (4,43 ± 0,05)

103 Hz terhadap pertumbuhan dan produktivitas tanaman bawang merah.

23  

 

Sebagai parameternya, akan dibandingkan antara tanaman perlakuan (yang

diberi pemaparan bunyi) dengan tanaman kontrol (yang tidak diberi

pemaparan bunyi), melalui kenampakan morfologis yang meliputi panjang

daun, diameter daun, dan hasil panen tanaman bawang merah. Selain itu akan

diamati pula pengaruh pemaparan suara “jangkrik” termanipulasi pada peak

frecuency (4,43 ± 0,05) 103 Hz terhadap luas bukaan stomata daun tanaman

bawang merah.