Transport Zat pada Tumbuhan
Setelah ini kamu bisa menjelaskan jalur air dan zat makanan lewat xilem dan floem serta faktor yang mendorongnya.
Sebatang pohon tinggi 100 meter masih bisa mengangkut air dari akar sampai daun paling atas. Tidak ada pompa listrik, hanya tiga kekuatan: tarikan transpirasi, kapilaritas, dan tekanan akar. Sementara itu, gula hasil fotosintesis di daun dikirim ke seluruh tubuh tumbuhan melalui floem. Dua pembuluh berbeda, dua arah berbeda, dua mekanisme berbeda. Coba pilah sendiri di bawah.
Xilem dan floem
Tumbuhan pembuluh punya dua jaringan pengangkut utama. Xilem mengangkut air dan ion mineral dari akar menuju daun, satu arah ( ke atas ). Sel-sel xilem (trakea dan trakeid) mati saat berfungsi, dengan dinding yang diperkuat lignin agar kuat menahan tegangan kolom air. Floem mengangkut hasil fotosintesis ( gula, asam amino ) dari daun sumber ke seluruh tubuh, bisa dua arah ( ke atas untuk tunas muda, ke bawah untuk akar ). Sel-sel floem (sel pipa dan sel pengiring) tetap hidup, walau tanpa inti pada sel pipa. Dua jaringan ini sering bersama dalam berkas pengangkut.
Xilem adalah jaringan pengangkut air dan ion mineral dari akar ke daun, satu arah, tersusun atas trakeid dan trakea yang mati saat dewasa. Floem adalah jaringan pengangkut hasil fotosintesis dari daun sumber ke sel tubuh, dua arah, tersusun atas sel pipa dan sel pengiring yang hidup. Transpirasi adalah penguapan air dari permukaan daun lewat stomata yang menjadi penggerak utama tarikan air naik di xilem.
Air naik lewat xilem
Air naik dari akar ke daun melalui tiga kekuatan yang bekerja bersama. Pertama, tekanan akar: akar menyerap air secara aktif sehingga tekanan positif mendorong kolom air ke atas ( paling kuat pada malam hari, terlihat sebagai gutasi ). Kedua, kapilaritas: air melekat pada dinding xilem ( adhesi ) dan pada dirinya sendiri ( kohesi ), menghasilkan tarikan meniskus ke atas pada pembuluh sempit. Ketiga, tarikan transpirasi-kohesi: penguapan air di daun menarik kolom air yang utuh ( karena kohesi antarmolekul ) ke atas — ini penggerak utama pada siang hari.
Pasangkan arah transport dengan mekanismenya.
Gula mengalir lewat floem
Floem mengangkut gula dengan teori aliran tekanan ( pressure-flow ). Daun yang melakukan fotosintesis ( sumber ) memuat gula ke dalam sel pipa floem, sehingga konsentrasi gula tinggi dan air masuk dari xilem oleh osmosis. Akibatnya, tekanan turgor di floem sumber naik, mendorong cairan kaya gula mengalir ke organ tujuan ( akar, buah, tunas muda ). Di tujuan, gula dikeluarkan untuk digunakan atau disimpan, sehingga konsentrasi gula turun, air keluar, dan tekanan turun. Gradien tekanan sumber-ke-tujuan inilah yang mendorong aliran dua arah pada floem.
Sorot ciri transpirasi.
Bayangkan xilem seperti sedotan minuman. Saat kamu menghisap ujung sedotan ( daun menguapkan air ), cairan di sedotan tertarik ke atas karena molekul air saling menarik ( kohesi ) dan menempel pada dinding sedotan ( adhesi ). Sedotan harus kuat ( dinding lignin ) agar tidak kolaps oleh tegangan negatif. Floem berbeda — ia seperti pipa yang dialiri oleh pompa tekanan ( sumber pompa tinggi, tujuan pompa rendah ), sehingga cairan kaya gula mengalir mengikuti gradien tekanan.
Coba dulu di kertas, baru buka.
Soal. Mengapa air tetap bisa naik di xilem pohon tinggi padahal tidak ada pompa mekanis?
Susun langkah air naik xilem.
Saat stomata terbuka untuk pertukaran gas fotosintesis, air menguap dari permukaan dalam daun. Penguapan ini mengurangi tekanan air di ujung atas xilem, menciptakan tarikan negatif.
Molekul air saling menarik kuat ( kohesi ) sehingga tarikan di puncak merambat ke seluruh kolom air di xilem, dari daun sampai akar. Adhesi pada dinding xilem mencegah kolom pecah. Dinding lignin menahan tegangan negatif yang bisa sangat besar pada pohon tinggi.
Jebakan: menyamakan arah transport xilem dan floem. Yang benar: xilem hanya satu arah ( naik, akar ke daun ) karena air dan ion mineral diserap di akar dan digunakan di daun. Floem bisa dua arah ( atas untuk tunas, bawah untuk akar ) karena gula dihasilkan di daun tapi dibutuhkan di seluruh tubuh. Membedakan arah transport membantu memahami peran khas tiap jaringan.
Jebakan: menganggap tekanan akar adalah penggerak utama kapan saja. Yang benar: tekanan akar dominan pada malam hari atau saat kelembapan tinggi ( transpirasi rendah ), dan terlihat sebagai gutasi ( tetesan air di ujung daun ). Pada siang hari, transpirasi-kohesi jauh lebih kuat sebagai penggerak. Jadi, dua-dua penting, tetapi pada waktu yang berbeda.
- Xilem angkut air-ion mineral ke atas ( satu arah ), sel mati dengan lignin.
- Floem angkut gula hasil fotosintesis ( dua arah ), sel hidup.
- Tarikan transpirasi-kohesi penggerak utama siang hari.
- Tekanan akar dominan malam hari, tampak sebagai gutasi.
- Aliran tekanan floem: sumber pompa tinggi, tujuan pompa rendah.