Nama : Rezky RahmayantiNIM : J1C111043Tugas : Biologi Tumbuhan Lahan BasahHari/Tanggal : Rabu/08 Oktober 2014 Dosen: Sasi Gendro Sari, S.Si., M.Sc

Sub Tugas:1. Hubungan Difusi Osmosis dengan Adaptasi Tumbuhan Terhadap Kadar Gram yang

Tinggi2. Fitoremediasi Sebagai Penyerap Logam Berat----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Hubungan Difusi Osmosis dengan Adaptasi Tumbuhan Terhadap Kadar Garam yang Tinggi

Tumbuhan yang hidup dalam kadar garam yang tinggi, mempunyai mekanisme untuk menerima garam yang masuk dalam tubuhnya. Halofita harus mampu mengatasi masalah kekeringan fisiologi. Tingginya konsentrasi garam dalam tanah mungkin menghambat penyerapan air secara osmosis. Akibat kelebihan garam dapat menyebabkan daun menjadi layu karena selnya mengkerut. Hal ini berkaitan dengan peristiwa osmosis.

Osmosis adalah pergerakan molekul air dari konsentrasi air yang tinggi menuju konsentrasi air yang rendah melalui membran selektif permeabel (semipermeabel). Dengan kata lain, osmosis adalah difusi molekul air melalui membran semipermeabel. Semipermeabel berarti membran tersebut hanya bisa dilalui oleh molekul-molekul air atau molekul-molekul seukuran dengan air. Air merupakan zat pelarut. Oleh karena itu, osmosis dapat diartikan sebagai gerak cairan yang encer

menuju cairan yang pekat melalui membran semipermeabel. Apabila kepekatan cairan di luar dan di dalam sel sama (isotonis), kondisi sel akan tetap. 

Namun, apabila cairan di luar sel lebih encer daripada di dalam sel (hipotonis) maka air akan masuk ke dalam sel. Sebaliknya, apabila cairan di luar sel lebih pekat daripada di dalam sel (hipertonis) maka air dari dalam sel akan bergerak ke luar. Kondisi hipotonis dapat mengakibatkan sel menggelembung dan mungkin pecah. Adapun pada kondisi hipertonis, sel akan mengerut.

Nama : Rezky RahmayantiNIM : J1C111043Tugas : Biologi Tumbuhan Lahan BasahHari/Tanggal : Rabu/08 Oktober 2014 Dosen: Sasi Gendro Sari, S.Si., M.Sc

Kadar garam tinggi menyebabkan perubahan struktur yang memperbaiki keseimbangan air tanaman sehingga potensial air dalam tanaman dapat mempertahankan turgor dan seluruh proses biokimia untuk pertumbuhan dan aktivitas yang normal. Perubahan struktur mencakup ukuran daun yang lebih kecil, stomata yang lebih kecil per satuan luas daun, peningkatan sukulensi, penebalan kutikula dan lapisan lilin pada permukaan daun, serta lignifikansi akar yang lebih awal. Ukuran daun yang lebih kecil sangat penting untuk mempertahankan turgor. Sedangkan lignifikansi akar diperlukan untuk penyesuaian osmose yang sangat penting untuk memelihara turgor yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman dan aktivitas normal.

Tanaman yang toleran terhadap salinitas dapat melakukan penyesuaian dengan menurunkan potensial osmosis tanpa kehilangan turgor. Laju penyesuaian ini relatip tergantung pada spesies tanaman. Penyesuaian dilakukan dengan penyerapan ataupun dengan pengakumulasian ion-ion dan sintetis solute-solute organik di dalam sel. Dua cara ini dapat bekerja secara bersamaan walaupun mekanisme yang lebih dominan dapat beragam diantara berbagai spesies tanaman.

Osmoregulasi pada kebanyakan tanaman melibatkan sintetis dan akumulasi solute organik yang cukup untuk menurunkan potensial osmotik sel dan meningkatkan tekanan turgor yang diperlukan bagi pertumbuhan. Senyawa-senyawa organik berbobot molekul rendah yang sepadan dengan aktivitas metabolik dalam sitoplasma seperti asam-asam organik, asam-asam amino dan senyawa gula nampaknya disintesis sebagai respon langsung terhadap menurunnya potensial air eksternal. Senyawa-senyawa tersebut juga melindungi enzim-enzim terhadap penghambatan atau penonaktipan pada aktivitas air internal yang rendah. Osmotika organik yang utama dalam tanaman glikofita tingkat tinggi ternyata asam-asam organik dan senyawa-senyawa gula. Asam malat paling sering menyeimbangkan pengambilan kation yang lebih. Dalam tanaman halofita, oksalat adalah asam organik yang menyeimbangkan akibat kelebihan kation. Demikian juga pada beberapa tanaman lainnya, akumulasi sukrosa yang berkontribusi terhadap penyesuaian osmotika merupakan respon terhadap salinitas

Berbeda halnya dengan proses difusi. Secara tidak sadar proses difusi sangat dekat dengan kehidupan sehari-hari. Misalnya, Anda akan memasukan satu sendok gula ke dalam segelas air teh jika ingin membuat air teh manis. Apa yang akan terjadi dengan gula tersebut? Awalnya, gula tersebut akan mengendap di dasar gelas. Akan tetapi, lama kelamaan gula tersebut akan larut ke dalam air teh tersebut. Peristiwa tersebut akan terjadi pula pada tinta yang Anda teteskan ke dalam air bening dalam suatu wadah. Tinta tersebut akan larut dan membuat air bening berubah warna menjadi seperti warna tinta. Peristiwa larutnya gula dan tinta merupakan contoh peristiwa difusi.

(a) Tinta yang berdifusi ke dalam air

Nama : Rezky RahmayantiNIM : J1C111043Tugas : Biologi Tumbuhan Lahan BasahHari/Tanggal : Rabu/08 Oktober 2014 Dosen: Sasi Gendro Sari, S.Si., M.Sc

(b) Difusi yang terjadi pada membran sel

Difusi merupakan perpindahan molekul-molekul suatu zat dari bagian yang berkonsentrasi tinggi menuju bagian yang berkonsentrasi rendah. Difusi dapat terjadi melalui membran ataupun tidak melalui membran. Dalam tingkatan sel, difusi dapat diartikan perpindahan molekul sel dari konsentrasi molekul tinggi menuju konsentrasi molekul rendah.

Tumbuhan halofit merupakan tumbuhan pantai yang hidup pada kondisi selalu tergenang ataupun terkadang tergenang air laut. Tumbuhan ini hidup pada kondisi kadar salinitas air laut yang tinggi. Oleh karena itu, tumbuhan pantai umumnya memiliki adaptasi yang unik terhadap kondisi lingkungan tersebut. Adapun bentuk adaptasinya adalah memiliki jaringan aerenkim dengan ruang antar sel yang besar dan jaringan pembuluh tersebar. Flora mangrove menyerap air tetapi mencegah masuknya garam, melalui saringan (ultra filter) yang terdapat pada akar. Flora mangrove menyerap air dengan salinitas tinggi kemudian mengekskresikan garam dengan kelenjar garam yang terdapat pada daun. Pada rawa pantai halofita berada dalam kekeringan saat surut, dan pengaruh kekurngan air dapat diimbangi dengan penyimpanaan aiar dalam tubuhnya sehingga bentuk halofita ini sering memperlihatkan sifat sukulen. Contoh : Acanthus ilicifolius, dan berbagai tumbuhan di rawa bakau.

Tumbuhan mangrove dapat digolongkan menjadi tumbuhan yang halofit atau “menyenangi garam” meskipun sebenarnya mereka mampu untuk hidup ditanah yang kurang mengandung garam. Untuk mengatasi kadar garam yang tinggi tersebut, secara fisiologis pohon-pohon mangrove, seperti jenis Avicennia,

Nama : Rezky RahmayantiNIM : J1C111043Tugas : Biologi Tumbuhan Lahan BasahHari/Tanggal : Rabu/08 Oktober 2014 Dosen: Sasi Gendro Sari, S.Si., M.ScAegialites, dan Aegiceras mempunyai kelenjar yang mampu menyerap garam yang terdapat dalam air atau tanah. Garam tersebut kemudian dikeluarkan kembali sehingga konsentrasi garam dalam cairan sel tetap dapat dikendalikan.

Spesies-spesies lain seperti Rhizophora, Sonneratia, dan Lumitzera mampu mengatsi kadar garam yang tinggi karena:1) Akarnya dapat menyaring NaCl dan air2) Memiliki sel-sel khusus didalam daun yang berfungsi menyimpan garam, daun

tersebut kemudian digugurkan3) Memiliki sel penyimpan air. Tumbuhan menyimpan air pada saat pasokan air tawar

cukup banyak, kemudian menyimpannya pada sel-sel tersebut. Air simpanan ini dipergunakan untuk mengencerkan ciran sel yang kadar garamnya lebih tinggi

4) Bersifat sukulentis, yaitu berdaun tebal dan banyak mengandung air5) Daunnya mempunyai struktur stomata khusus untuk mengurangi penguapan

Respon Tanaman Terhadap Salinitas Tinggi:1) Kecepatan respirasi menurun2) Kecepatan fotosintesis menurun3) Sintesa protein menurun4) Sintesa RNA menurun5) Aktivitas enzim terganggu

Mekanisme Ketahanan Terhadap Salinitas:1) Kemampuan mengubah siklus C3 menjadi CAM jika kondisi salin (facultative

halophyte)2) Akumulasi Na+ dan Cl- dalam vakuola3) Akumulasi asam amino bebas4) Memuntahkan Na+ dan Cl- lewat daun muda5) mengatur nisbah K+/ Na+

Adaptasi Tanaman Terhadap Salinitas Tinggi (Contoh Pada Manggrove) :1) Mensekresi garam (salt secretor), yaitu menyerap air dengan kadar salinitas tinggi

kemudian mengeluarkan atau mensekresikan garam tersebut keluar dari pohon2) Tidak dapat mensekresi garam (Salt excluders), yaitu menyerap air dengan

menggunakan akarnya tetapi tidak mengikutsertakan garam dalam penyerapan tersebut

3) Mengakumulasikan garam yaitu mangrove memiliki mekanisme untuk mengakumulasikan garam di dalam jaringannya. Jaringan yang dapat mengakumulasikan cairan terdapat di akar, kulit pohon, dan daun yang tua.

Adaptasi Akar Pada Mangrove :1) Akar nafas: muncul dari pekatnya Lumpur untuk mengambil oksigen dari udara.

Berbentuk seperti pensil yang menonjol ke atas.2) Akar lutut: mengambil oksigen dari udara. Berbentuk seperti lutut terlipat di atas

permukaan tanah.3) Akar tunjang: penyangga yang memiliki lentisel untuk bertahan dari ganasnya

gelombang.4) Akar papan yang memanjang berkelok-kelok, keduanya untuk menunjang tegaknya

pohon di atas lumpur, sambil mendapatkan udara dari pernapasannya.

Nama : Rezky RahmayantiNIM : J1C111043Tugas : Biologi Tumbuhan Lahan BasahHari/Tanggal : Rabu/08 Oktober 2014 Dosen: Sasi Gendro Sari, S.Si., M.Sc

Tumbuhan yang Menyerap Logam Berat

Tumbuhan memiliki kemampuan menyerap logam berat dalam jumlah bervariasi, dan hanya tumbuhan tertentu saja yang diketahui dapat mengakumulasi unsur logam tertentu dalam konsentrasi yang cukup tinggi. Beberapa jenis tumbuhan air mampu bekerja sebagai agen fitoremediasi (tumbuhan penyerap logam berat) seperti Azolla, semanggi air, eceng gondok. Fitoremediasi adalah pemanfaatan tumbuhan, mikroorganisme untuk meminimalisasi dan mendetoksifikasi bahan pencemar, karena tanaman mempunyai kemampuan menyerap logam-logam berat dan mineral yang tinggi atau sebagai fitoakumulator dan fotochelator. Konsep pemanfaatan tumbuhan dan mikroorganisme untuk meremediasi tanah terkontaminasi bahan pencemar adalah pengembangan terbaru dalam teknik pengolahan limbah. Fitoremediasi dapat diaplikasikan pada limbah organik maupun anorganik juga unsur logam (As, Cd, Cr, Hg, Pb, Zn, Ni dan Cu) dalam bentuk padat, cair dan gas.

Tumbuhan mempunyai kemampuan untuk menahan substansi toksik dengan cara biokimia dan fisiologisnya serta menahan substansi non nutritif organik yang dilakukan pada permukaan akar. Bahan pencemar tersebut akan dimetabolisme atau diimobolisasi melalui sejumlah proses termasuk reaksi oksidasi, reduksi dan hidrolisa enzimatis.

Mekanisme fisiologi fitoremediasi dibagi menjadi: 1) Fitoekstraksi yaitu pemanfaatan tumbuhan pengakumulasi bahan pencemar untuk

memindahkan logam berat atau senyawa organik dari tanah dengan cara mengakumuylasikannya di bagian tumbuhan yang dapat dipanen

2) Fitodegradasi yaitu pemanfaatan tumbuhan dan asosiasi mikroorganisme untuk mendegradasi senyawa organik.

3) Rhizofiltrasi yaitu pemanfaatan akar tumbuhan untuk menyerap bahan pencemar, terutama logam berat, dari air dan aliran limbah.

Nama : Rezky RahmayantiNIM : J1C111043Tugas : Biologi Tumbuhan Lahan BasahHari/Tanggal : Rabu/08 Oktober 2014 Dosen: Sasi Gendro Sari, S.Si., M.Sc4) Fitostabilisasi yaitu pemanfaatan tumbuhan untuk mengurangi bahan pencemar

dalam lingkungan.5) Fitovolatilisasi yaitu pemanfaatan tumbuhan untuk menguapkan bahan pencemar,

atau pemanfaatan tumbuhan untuk memindahkan bahan pencemar dari udara.

Mekanisme tumbuhan dalam menghadapi bahan pencemar beracun adalah : 1) Penghindaran (escape) fenologis. Apabila pengaruh yang terjadi pada tanaman

musiman, tanaman dapat menyelesaikan siklus hidupnya pada musim yang cocok.2) Ekslusi, yaitu tanaman dapat mengenal ion yang bersifat toksik dan mencegah

penyerapan sehingga tidak mengalami keracunan.3) Penanggulangan (ameliorasi). Tanaman mengabsorpsi ion tersebut, tetapi berusaha

meminimumkan pengaruhnya. Jenisnya meliputi pembentukan khelat (chelation), pengenceran, lokalisasi atau bahkan ekskresi.

4) Toleransi. Tanaman dapat mengembangkan sistem metabolit yang dapat berfungsi pada konsentrasi toksik tertentu dengan bantuan enzim.

Tumbuhan dapat bertindak sebagai hiperakumulator, yaitu mempunyai kemampuan untuk mengkonsentrasikan senyawa organik atau logam di dalam biomassanya dalam kadar yang luar biasa tinggi. Kebanyakan tumbuhan mengakumulasi logam, misalnya nikel, sebesar 10 mg/kg berat kering (BK) (setara dengan 0,001%). Untuk kadmium, kadar setinggi 0,01% (100 mg/kg BK) dianggap sebagai batas hiperakumulator. Sedangkan batas bagi kobalt, tembaga dan timbal adalah 0,1% (1.000 mg/kg BK) dan untuk seng dan mangan adalah 1% (10.000 mg/kg BK).

Mekanisme penyerapan dan akumulai logam berat oleh tumbuhan dapat dibagi menjadi tiga proses yang sinambung, yaitu penyerapan logam oleh akar, translokasi logam dari akar ke bagian tumbuhan lain, dan lokalisasi logam pada bagian sel tertentu untuk menjaga agar tidak menghambat metabolisme tumbuhan tersebut. Pembentukan reduktase spesifik logam di dalam tumbuhan membentuk suatu molekul reduktase di Membran Akarnya. Reduktase Ini Berfungsi Mereduksi Logam Yang Selanjutnya Diangkut melalui kanal khusus di dalam membran akar. Setelah logam dibawa masuk ke dalam sel akar, selanjutnya logam harus diangkut melalui jaringan pengangkut, yaitu xilem dan floem, ke bagian tumbuhan lain. Untuk meningkatkan efisiensi pengangkutan, logam diikat oleh molekul khelat. Berbagai molekul khelat yang berfungsi mengikat logam dihasilkan oleh tumbuhan, misalnya histidin yang terikat pada Ni dan fitokhelatin- glutation yang terikat pada Cd.

Referensi:Darliana, Ina. 2012. Fitoremediasi Sebagai Teknologi Alternatif Perbaikan Lingkungan.

Fakultas Pertanian Universitas Bandung Raya: Bandung.

Sipayung, Rosita.2010. Stres Garam Dan Mekanisme Toleransi Tanaman. Fakultas Pertanian Jurusan Budidaya Pertanian Universitas Sumatera Utara: Sumatra.