MATERI · Biologi tumbuhan

Struktur & fungsi tumbuhan

Akar, batang, daun, bunga, buah, dan biji: tugas setiap bagian dan cara tumbuhan tumbuh.

Jenjang yang disarankan: SD, SMP, SMA, kuliah.

Penjelasan untuk SD

Tumbuhan memiliki bagian-bagian dengan tugas masing-masing, seperti anggota tim.

Tumbuhan membutuhkan air, cahaya matahari, udara, dan tanah yang subur untuk tumbuh. Tumbuhan juga bergerak walaupun tidak berpindah tempat: batang tumbuh ke arah cahaya, dan daun putri malu menguncup saat disentuh.

Poin kunci

Aktivitas

Masukkan batang seledri atau bunga putih ke gelas berisi air yang diberi pewarna makanan. Amati warna daun atau kelopaknya setelah beberapa jam. Bagian apa yang mengangkut air?

Penjelasan untuk SMP

Tubuh tumbuhan berbunga tersusun atas organ vegetatif (akar, batang, daun) dan organ generatif (bunga, buah, biji).

Jaringan tumbuhan:

Organ dan fungsinya:

Pengangkutan air: air diserap rambut akar secara osmosis, lalu naik melalui xilem, terutama karena tarikan transpirasi di daun.

Pertumbuhan dan perkembangan dipengaruhi faktor dalam (gen dan hormon) serta faktor luar (air, cahaya, suhu, dan unsur hara). Hormon auksin memacu pemanjangan sel dan membuat batang membengkok ke arah cahaya (fototropisme). Kecambah yang tumbuh di tempat gelap menjadi tinggi kurus dan pucat (etiolasi).

Tumbuhan menanggapi rangsang: batang tumbuh ke arah cahaya, akar tumbuh ke bawah mengikuti gravitasi, dan daun putri malu menguncup saat disentuh (tigmonasti).

Poin kunci

Aktivitas

Bungkus beberapa daun tanaman dalam pot dengan kantong plastik bening dan ikat rapat. Letakkan satu pot di tempat terang dan satu di tempat teduh. Bandingkan banyaknya embun di kantong setelah 2 jam, lalu jelaskan dengan konsep transpirasi.

Penjelasan untuk SMA

Pengangkutan air dijelaskan oleh teori kohesi–tegangan: penguapan air dari sel daun menciptakan tarikan (tegangan) pada kolom air di xilem; molekul air yang saling menarik (kohesi) dan melekat pada dinding pembuluh (adhesi) membuat kolom air tertarik ke atas dari akar hingga pucuk pohon yang tinggi. Tekanan akar dan kapilaritas membantu, tetapi tidak cukup untuk pohon tinggi.

Di akar, air bergerak melalui dinding sel (jalur apoplas) atau melalui sitoplasma (jalur simplas). Di endodermis, pita Kaspari yang kedap air memaksa air dan mineral melewati membran sel, sehingga akar dapat menyeleksi zat yang masuk.

Stomata membuka ketika sel penutup menyerap air dan menggembung (dipicu antara lain oleh cahaya dan masuknya ion K⁺), lalu menutup saat tumbuhan kekurangan air karena pengaruh hormon asam absisat. Tumbuhan selalu menghadapi pertukaran: stomata terbuka memasukkan CO₂ tetapi melepaskan air.

Pengangkutan hasil fotosintesis di floem dijelaskan oleh hipotesis aliran tekanan: gula dimuat ke floem di daun (sumber), air ikut masuk secara osmosis, dan tekanan mendorong cairan floem menuju bagian yang memakai atau menyimpan gula (lubuk), seperti akar, buah, dan umbi.

Pertumbuhan: pertumbuhan primer oleh meristem apikal memanjangkan akar dan batang, sedangkan pertumbuhan sekunder oleh kambium vaskular dan kambium gabus memperbesar diameter. Lingkaran tahun terbentuk bila laju pertumbuhan kayu berbeda antarmusim; pada pohon tropis lingkaran ini sering tidak jelas.

Hormon tumbuhan (fitohormon):

Unsur hara: tumbuhan memerlukan unsur makro (N, P, K, Ca, Mg, S) dan mikro (misalnya Fe, Mn, Zn). Kekurangan nitrogen membuat daun tua menguning (klorosis). Tanah miskin nitrogen mendorong adaptasi seperti bintil akar kacang-kacangan yang berisi bakteri Rhizobium dan kantong semar yang menangkap serangga.

Poin kunci

Aktivitas

Oleskan kutek bening pada permukaan atas dan bawah daun, kelupas setelah kering dengan selotip, lalu amati di mikroskop. Hitung stomata per bidang pandang pada kedua permukaan dan hubungkan hasilnya dengan penguapan air.

Penjelasan untuk kuliah

Fisika transpor xilem: tegangan di xilem dapat mencapai beberapa megapascal negatif. Kolom air yang tertarik rentan terputus oleh gelembung udara (kavitasi dan embolisme); struktur noktah dan diameter pembuluh mencerminkan pertukaran antara efisiensi aliran dan keamanan terhadap embolisme. Kekeringan ekstrem dapat membunuh pohon melalui kegagalan hidrolik.

Sinyal dan perkembangan: auksin diangkut secara terarah dari sel ke sel oleh protein pengangkut PIN, membentuk gradien yang mengatur fototropisme, gravitropisme, dan pola daun. Jalur sinyal hormon banyak bekerja melalui penguraian protein penekan; misalnya auksin memicu penguraian protein Aux/IAA sehingga gen responsnya aktif. Fitokrom mendeteksi rasio cahaya merah dan merah jauh untuk mengatur perkecambahan, penghindaran naungan, dan pembungaan; fotoperiodisme mengatur pembungaan berdasarkan panjang malam. Tumbuhan juga memiliki kekebalan: reseptor pengenal pola memicu pertahanan dasar, dan protein resistansi (R) mengenali efektor patogen tertentu.

Organisme model: Arabidopsis thaliana (siklus hidup pendek, genom kecil) menjadi model genetika tumbuhan. Padi adalah model utama serealia dan genomnya telah diurutkan; penelitian padi di Asia Tenggara menghasilkan varietas unggul yang berperan dalam Revolusi Hijau.

Ekofisiologi tropis: di hutan hujan, perbedaan cahaya antara lantai hutan dan kanopi sangat besar sehingga daun naungan dan daun matahari berbeda struktur. Banyak pohon hutan dipterokarpa berbunga dan berbuah serentak dalam selang beberapa tahun (pembungaan massal), yang diduga dipicu isyarat iklim. Tumbuhan bakau menghadapi salinitas, tanah miskin oksigen, dan pasang surut dengan akar napas (pneumatofor), akar tunjang, penyaringan garam, dan anakan yang berkecambah di pohon induk (vivipari).

Pertanian dan pangan: memahami pembentukan umbi, pembungaan, dan penyerapan hara menjadi dasar peningkatan hasil panen, pemupukan yang efisien, dan adaptasi tanaman terhadap perubahan iklim.

Poin kunci

Aktivitas

Rancang percobaan pengaruh etilen terhadap pematangan buah (misalnya pisang mentah disimpan bersama atau tanpa buah matang dalam wadah tertutup). Tentukan variabel respons yang terukur (warna kulit, kekerasan, kadar gula) dan rancangan statistiknya.

Spesies contoh

Materi terkait

Berlatih

Bacaan lanjutan