"Lestari Alamku, Lestari Taniku, Hijau Negeriku": Adaptasi Tanaman terhadap Cekaman Air

Tugas:

PENGELOLAAN AIR

(Adaptasi Tanaman Terhadap Cekaman Air)

OLEH:

LA ODE HASANUDIN

D1B1 09044

JURUSAN AGROTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS HALUOLEO

KENDARI

2011

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Air adalah salah satu komponen fisik yang sangat vital dan dibutuhkan dalam jumlah besar untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Sebanyak 85-90 % dari bobot segar sel-sel dan jaringan tanaman tinggi adalah air. Tanaman juga mengalami dehidrasi atau cekaman air tidak hanya karena kondisi kekeringan dan salinitas tinggi, tetapi juga karena suhu rendah (frost). Tanaman menanggapi dan beradaptasi terhadap cekaman air untuk mempertahankan diri dari cekaman lingkungan tersebut. Cekaman air sering menyebabkan hambatan pertumbuhan, produksi, dan bahkan menyebabkan kematian. Agar tetap dapat hidup dalam kondisi kekurangan air, maka tanaman harus memiliki sistem pertahanan terhadap cekaman lingkungan tersebut.

Cekaman biasanya didefinisikan sebagai faktor eksternal yang memberikan pengaruh tidak menguntungkan pada tumbuhan. Konsep cekaman secara sangat mudah dihubungkan dengan konsep toleransi terhadap cekaman (stress tolerance) yang artinya kebugaran dari tumbuhan untuk menghadapi lingkungan yang tidak bersahabat. Apabila toleransi bertambah sebagai akibat dari pemaparan sebelum cekaman, tumbuhan itu dikatakan teraklimasi (atau mengeras) . Aklimasi dapat dibedakan dari adaptasi, yang biasanya mengacu pada suatu tingkat resistensi yang ditentukan secara genetik yang diperoleh dari proses seleksi melalui banyak generasi.

Adaptasi dan aklimasi pada cekaman lingkungan akibat dari peristiwa terpadu yang terjadi pada semua tingkat organisasi, dari tingkat anatomi dan morfologi ke tingkat seluler, biokimia dan molekuler. Misalnya layunya daun sebagai respon terhadap kekurangan air mengurangi baik kehilangan air dari daun maupun paparan terhadap arah cahaya; dengan demikian mengurangi cekaman panas pada daun.

B. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari makalah ini yaitu :

1. Seberapa penting Fungsi air bagi tanaman?

2. Bagaimana respon tanaman ketika terjadi kekurangan dan kelebihan air?

3. Adaptasi seperti apa yang dilakukan tanaman ketika mengalami cekaman air?

C. Tujuan

Tujuan penyusunan makalah ini yaitu :

1. Mengetahui fungsi air bagi tanaman

2. Mengetahui dampak jika tumbuhan kekurangan dan kelebihan air

3. Mengetahui cara-cara tumbuhan beradaptasi ketika mengalami cekaman air

II. PEMBAHASAN

A. Peran Air Bagi Tumbuhan

Air merupakan sumber kehidupan, tanpa air tidak ada makhluk yang dapat hidup. Begitu juga tanaman, penyiraman harus dilakukan teratur agar tidak kekurangan. Jika tidak disiram,tanaman akan mati kekeringan.

Fungsi air bagi tanaman yaitu:

1. sebagai senyawa utama pembentuk protoplasma

2. sebagai senyawa pelarut bagi masuknya mineral-mineral dari larutan tanah ke tanaman dan sebagai pelarut mineral nutrisi yang akan diangkut dari satu bagian sel ke bagian sel yang lainnya.

3. sebagai media terjadinya reaksi-reaksi metabolik.

4. sebagai reaktan pada sejumlah siklus asam trikarboksilat.

5. sebagai penghasil hidrogen pada proses fotosintesis.

6. menjaga turgiditas sel dan berperan sebagai tenaga mekanik dalam pembesaran sel.

7. mengatur mekanisme gerakan tanaman seperti membuka dan menutupnya stomata, membuka dan menutupnya bunga serta melipatnya daun-daun tanaman tertentu.

8. berperan dalam perpanjangan sel.

9. sebagai bahan metabolisme dan produk akhir respirasi, serta.

Faktor yang Mempengaruhi Kebutuhan Air pada Tanaman

1. Jenis, Bentuk dan Umur Tanaman

Berdasarkan kebutuhan air, umumnya ada tiga jenis tanaman, yaitu:

a) Jenis Suka Air, memerlukan air yang cukup banyak untuk dapat hidup dengan baik, contohnya jenis Adiantum, Begonia, Calathea, Dracaena, Dieffenbachia, Monstera, Peperomia serta jenis pakis-pakisan.

b) Jenis menyukai air dalam jumlah sedang, memerlukan air yang cukup tapi tidak berlebih untuk tumbuh dalam kondisi yang sehat, contohnya adalah Aglaonema, Anthurium, Philodendron, dan lainnya

c) Jenis menyukai sedikit air, merupakan jenis tanaman yang dapat tumbuh dengan baik dalam keadaan sedikit air, contohnya berbagai jenis tanaman sukulen, kaktus, Sansiviera, Chryptanthus dan lainnya.

Bentuk daun juga harus diperhatikan, jika daunnya besar dan tipis, berarti tanaman tidak kuat kondisi kering dan membutuhkan relatif lebih banyak air dalam penyiraman. Jika daun ada lapisan lilinnya berarti sedikit tahan akan kondisi kering. Daun kecil akan menghindari penguapan air saat siang hari. Akan tetapi penting pula diketahui jenis tanamannya, apakah tanaman menyukai air atau tidak.

2) Lokasi dan Kondisi Sekitar Tanaman

Lokasi juga mempunyai peran dalam menentukan banyaknya air untuk penyiraman. Tanaman dalam pot yang diletakkan di bawah naungan dengan yang langsung di bawah sinar matahari akan mempunyai perbedaan kebutuhan air. Umumnya tanaman yang berada di daerah naungan membutuhkan jumlah air yang relatif lebih sedikit dari pada tanaman yang terkena sinar matahari langsung.

Peletakan tanaman pada sumber air membutuhkan air yang berbeda dengan yang diletakkan di tengah lapangan terbuka. Peletakan di dekat sumber air merupakan jenis tanaman yang menyukai kondisi air cukup banyak untuk pertumbuhannya. Jenisnya pun berbeda dengan tanaman yang tahan akan sinar matahari.

3) Jenis Media Tanam

Media merupakan material yang bersentuhan langsung dengan akar, bagian tanaman yang sangat penting untuk penyerapan air dan unsur hara lainnya. Media tanaman yang umum digunakan adalah tanah, humus, sekam, pasir malang, dan akar pakis. Masing-masing mempunyai daya ikat air yang berbeda. Humus mengandung banyak sisa-sisa bagian tanaman yang membusuk. Biasanya bersifat menahan air. Tetapi jika diletakkan di area terbuka, humus mudah kering dan berbentuk serpihan-serpihan/butiran-butiran halus.

Sekam yang umumnya digunakan adalah jenis sekam biasa dan sekam bakar. Bentuknya yang berupa butiran-butiran sekam kasar membantu tanah dalam memperbaiki struktur tanah hingga menjadi remah-remah tidak padat sehingga air dapat mengalir dengan lancar. Untuk itu media tanam sekam murni relatif cocok untuk tanaman hias pada pot, atau campuran media tanam pada musim hujan agar air tidak merusak akar yang akan mengakibatkan busuk akar.

4) Besar Kecilnya Pot

Terkait dengan tingkat kelembaban media dalam pot. Pot kecil akan mempunyai tingkat kelembaban yang lebih kecil jika dibandingkan dengan media pada pot yang besar. Tepai pot besar mempunyai kelebihan dalam pertumbuhan akar tanaman. Banyaknya ruang yang tersedia dapat memberikan ruang yang cukup untuk bernafasnya akar.

5) Musim

Dua musim utama di Indonesia, musim kering dan musim hujan, akan mempengaruhi penyiraman terhadap tanaman. Musim kering tanaman harus diperiksa apakah memerlukan penyiraman satu-dua hari sekali sedangkan musim hujan apakah harus disiram setiap hari atau tidak.

B. Respon Tanaman Saat Terjadi Kekurangan dan Kelebihan Air

Ø Respon tanaman saat terjadi kekurangan air

Selama siklus hidup tanaman, mulai dari perkecambahan sampai panen selalu. Tidak satu pun proses kehidupan tanaman yang dapat bebas dari air. Besarnya kebutuhan air setiap fase pertumbuhan selama siklus hidupnya tidak sama. Hal ini berhubungan langsung dengan proses fisiologis, morfologis dan kombinasi kedua faktor di atas dengan faktor-faktor lingkungan. Tanaman memperoleh energi, dan sebenarnya semua bahan penyusunannya melalui Fotosintesis. Umumnya tumbuh-tumbuhan darat mempunyai organ-organ fotosintesis yang dianggap hanya berupa daun-daun yang terbuka terhadap udara, yang seringkali mempunyai kemampuan tinggi untuk mengeluarkan air dari mana juga harus diambil karbondioksida. Daun juga seringkali terbuka terhadap tingkat penyinaran tinggi, yang melalui peningkatan suhu daun meningkatkan laju potensial kekurangan air.

Kebanyakan air yang hilang sebagai uap dari suatu daun menguap ke permukaan dinding epidermis bagian dalam yang basah dan mesofil yang berdekatan dengan rongga-rongga di bawah stomata, dan hilang ke udara melalui pori stomata (transpirasi stomata). Air juga hilang melalui transpirasi kutikula, yang walaupun perimbangannya dapat diabaikan terhadap transpirasi total pada tanaman yang cukup air dengan stomata terbuka, mungkin penting pada tumbuhan yang mengalami cekaman dengan stomata tertutup, biarpun jumlah kehilangannya sedikit.

Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi evapotranspirasi yaitu sebagai beriukut:

a) Radiasi matahari. Dari radiasi matahari yang diserap oleh daun, 1-5% digunakan untuk fotosintesis dan 75-85% digunakan untuk memanaskan daun dan untuk transpirasi.

b) Temperatur. Peningkatan temperatur meningkatkan kapasitas udara untuk menyimpan air, yang berarti tuntutan atmosfer yang lebih besar.

c) Kelembaban relatif. Makin besar kandungan air di udara, makin tinggi Y udara, yang berarti tuntutan atmosfer menurun dengan meningkatnya kelembapan relatif.

d) Angin. Transpirasi terjadi apabila air berdifusi melalui stomata. Apabila aliran udara (angin) menghembus udara lembab di permukaan daun, perbedaan potensial air di dalam dan tepat di luar lubang stomata akan meningkat dan difusi bersih air dari daun juga meningkat.

Respon tanaman terhadap kekurangan air tersebut relatif terhadap aktifitas metaboliknya, morfologinya, tingkat pertumbuhannya dan potensial hasil panennya. Dari banyak penyelidikan empiris disimpulkan bahwa kekurangan air pada tahap awal ontogeni reproduktif menyebabkan pengurangan terbesar dalam hasil. Pengaruh kekurangan air terhadap perkecambahan dan pengadaan semai seringkali terlupakan. Kekurangan air pada tahapan ini dapat sangat mengurangi keberhasilan pertanaman dan juga hasil pertanaman. Walaupun demikian kekurangan air tidak perlu mengakibatkan pengurangan hasil ekonomik. Beberapa jenis pohon (misalnya kopi) memperlihatkan suatu periode kekurangan air untuk mendorong pembuangan, dan hasil gula dari tanaman tebu meningkat oleh kekurangan air yang terjadi dekat sebelum pemasakan.

Ø Dampak terhadap tanaman saat terjadi kelebihan air

Kelebihan air pada tanaman biasanya terlihat /terjadi ketika awal musim hujan (akhir musim kemarau) dan pada saat pertengahan musim hujan. Yang sangat berdampak bagi pertumbuhan tanaman dapat di lihat sebagai berikut:

a) Awal musim hujan (akhir musim kemarau)

Ciri, sinar matahari cukup banyak, suhu udara panas, kelembaban udara absolute (Ah) tinggi, kelembaban udara relatif (Rh) tinggi, hujan masih jarang terjadi, dan sumber air tanah maupun air permukaan sedikit. Dampak bagi tanaman yaitu proses transpirasi (proses pendinginan) terganggu karena tingginya nilai Rh. Keadaan ini diperparah dengan sulitnya proses pendinginan secara konduksi lewat daun, karena bahan panas pada fase musim ini juga tinggi. Akibatnya tanaman akan kepanasan, daun dan batang tanaman nampak layu meski masih nampak hijau. Kalau kondisi parah ranting dan daun akan menguning dan rontok.

Kesalahan yang sering dilakukan pada fase ini, melihat tanaman nampak layu timbul anggapan tanaman kurang air. Padahal kelayuan muncul bukan karena kekurangan air (seperti pada musim panas), namun akibat terganggunya proses penyerapan air karena transpirasi terhambat. Dampak selanjutnya gampang diduga, zona akar akan kelebihan air dan mengundang penyakit.

b) Pertengahan musim hujan

Ciri, sinar matahari terhalangi mendung, suhu udara turun, kelembaban udara absolute (Ah) turun / rendah, kelembaban udara relatif (Rh) tinggi, frekwensi hujan tinggi, dan sumber air tanah maupun air permukaan melimpah.

Dampak bagi tanaman antara lain Kelembaban (Rh) tinggi pada suhu yang rendah merupakan kondisi ideal pertumbuhan spora jamur. Tanaman yang tidak sehat atau bagian tanaman yang tua menjadi rentan serangan jamur. Genangan-genangan air pada bagian batang, bonggol, dan daun (bagian-bagian yang kaya karbohidrat) cepat atau lambat akan diserbu jamur.

C. Cara Adaptasi Tanaman Pada Saat Kekurangan Air

Pada bagian ini kita akan mengulas beberapa mekanisme resistensi terhadap kekeringan, yang dibagi dalam beberapa tipe. Pertama, kita dapat membedakan antara penundaan desikasi – desiccation postponement (kemampuan untuk menjaga hidrasi jaringan) dan toleransi desikasi –desiccation tolerance (kemampuan berfungsi walaupun terdehidrasi), yang kadang kadang masing masing diacu sebagai toleran kekeringan pada potensi air tinggi dan rendah. Kedua, dalam literatur lama sering dipakai istilah penghindaran kekeringan (drought avoidance) –bukannya drought tolerance – toleransi kekeringan, tetapi istilah ini tidak tepat karena kekeringan (drought) adalah kondisi meteorologis yang ditolerir oleh semua tumbuhan yang mampu bertahan hidup dan tidak dihindari oleh siapapun. Ketiga , pelepasan diri dari kekeringan (drought escape) meliputi tumbuhan yang menyelesaikan siklus hidupnya selama musim basah, sebelum musim kering mulai. Ini termasuk yang benar benar drought avoider (penghindar kekeringan).

Kahat air (water defisit) dapat didefinisikan sebagai kandungan air jaringan atau sel yang berada dibawah kandungan air tertinggi yang ditunjukkan oleh status yang paling terhidrasi. Ketika kekurangan air terjadi cukup perlahan untuk memungkinkan perubahan dalam proses perkembangan, cekaman air mempunyai beberapa efek terhadap pertumbuhan, satu di antaranya adalah pembatasan perluasan daun. Luas daun adalah penting karena fotosintesis biasanya sebanding dengan itu. Tetapi perluasan daun yang cepat dapat merugikan ketersediaan air.

Apabila presipitasi terjadi hanya pada musim dingin dan semi, dan musim panasnya kering, pertumbuhan awal yang cepat dapat mengarah pada luas daun yang besar; pengurangan air yang cepat, menyisakan terlalu sedikit kelembaman tanah untuk tumbuhan menyelesaikan siklus hidupnya. Pada situasi yang demikian hanya tumbuhan yang mempunyai air tersedia untuk reproduksinya di akhir musim itu atau yang menyelesaikan siklus hidupnya dengan cepat sebelum mulai masa kekeringan (menunjukkan pelepaskan diri dari kekeringan) akan memproduksi biji untuk generasi berikutnya. Kedua strategi itu akan memungkinkan beberapa keberhasilan reproduksi.

Situasinya berbeda apabila cuarh hujan musim panas cukup walaupun tidak menentu. Dalam kasus demikian, tumbuhan dengan luas daun yang besar atau tumbuhan yang mampu mengembangkan luas daun yang besar dengan sangat cepat, lebih sesuai untuk mengambil manfaat musim panas yang kadang basah. Satu strategi aklimasi pada kondisi seperti ini adalah kapasitas untuk pertumbuhan vegetatif dan berbunga dalam rentang waktu yang panjang. Tumbuhan demikian disebut tumbuhan – tak berbatas (indeterminate) dalam kebiasaan tumbuhnya, berbeda dengan tumbuhan terbatas (determinate) yang mengembangkan jumlah daun yang telah ditentukan sebelumnya dan berbunga pada periode yang sangat pendek.

Beberapa cara tanaman beradaptasi terhadap kekurangan air yaitu sebagai berikut:

1. Penurunan Luas Daun adalah Respon Adaptasi Awal terhadap Kahat Air

Secara tipikal, ketika kandungan air dari tumbuhan turun, selnya mengerut dan dinding sel mengendor. Penurunan volume sel ini mengakibatkan tekanan turgor menjadi lebih rendah dan berikutnya konsentrasi solut dalam sel. Membran plasma menjadi lebih tebal dan lebih padat karena hanya menutup luasan yang lebih kecil daripada sebelumnya. Oleh karena penurunan turgor adalah pengaruh biofisika paling awal yang signifikan dari cekaman air , aktivitas yang tergantung turgor seperti perluasan daun dan perpanjangan akar adalah paling peka terhadap kahat air.

2. Kahat air menstimulir luruh daun

Total luas daun dari suatu tumbuhan (jumlah daun x luas permukaan tiap daun) tidak konstan setelah semua daun dewasa. Apabila tumbuhan menjadi tercekam air setelah sebagian besar daun telah terbentuk, daun akan menua dan akhirnya akan luruh. Pengaturan luas daun yang demikian ini adalah suatu perubahan jangka panjang yang penting, yang meningkatkan kebugaran tumbuhan pada lingkungan dengan air terbatas. Memang, banyak tumbuhan padang pasir, yang luruh daun–kekeringan (drought–deciduous), menggugurkan seluruh daunnya pada saat kekeringan, dan bertunas kembali setelah hujan. Siklus demikian dapat terjadi dua atau tiga kali dalam satu musim. Peluruhan daun ketika tercekam air terutama akibat dari sintesis yang menguat dari dan tanggap hormon endogen etilen.

3. Kahat air Mendorong Perpanjangan Akar masuk ke tanah lembab lebih dalam

Kekurangan air ringan juga mempengaruhi perkembangan sistem perakaran. Rasio biomassa akar terhadap tajuk nampak diatur oleh keseimbangan fungsional antara pengambilan air oleh akar dan fotosintesis dari tajuk. Secara sederhana dikatakan bahwa tajuk akan tumbuh sampai sedemikian besar sehingga pengambilan air oleh akar menjadi pembatas untuk pertumbuhan selanjutnya; sebaliknya akar akan tumbuh sampai permintaannya untuk hasil fotosintesis dari tajuk sama dengan suplai. Keseimbangan fungsional ini akan bergeser apabila suplai air menurun.

4. Kahat Air Menambah deposisi Lilin pada permukaan Daun

Respon perkembangan umum terhadap cekaman air adalah produksi kutikula yang tebal yang mengurangi kehilangan air dari epidermis ( transpirasi kutikula). Kutikula yang tebal juga menurunkan permiabilitas CO₂, tetapi fotosintesis daun tetap tidak terpengaruh, sebab sel epidermis dibawah kutikula non-fotosintetik. Tetapi transpirasi kutikula memberikan hanya 5-10% dari total transpirasi, dan hanya menjadi penting apabila cekaman amat ekstrem atau kalau kutikula rusak.

5. Kahat Air Merubah Disipasi Energi dari Daun

Menjaga suhu daun lebih rendah daripada suhu udara memerlukan evapotranspirasi sejumlah besar air. Inilah mengapa adaptasi yang mendinginkan daun dengan cara selain evaporasi ( misalnya : perubahan pada ukuran daun dan orientasi daun) amat efektif dalam menghemat air. Ketika transpirasi menurun dan suhu daun menjadi lebih hangat daripada suhu udara, sebagian dari energi lebih pada daun itu dilepas sebagai kehilangan panas sensible. Banyak tumbuhan zona kering (arid) mempunyai daun kecil sekali, yang memperkecil resistensi lapisan batas ( boundary layer) untuk transfer panas dari daun ke udara. Oleh karena rendahnya resistensi lapisan batas, suhu daun daun kecil cenderung tetap dekat pada suhu udara bahkan ketika transpirasi sangat diperlambat. Sebaliknya, daun yang besar mempunyai resitensi lapisan batas yang lebih tinggi dan melepaskan lebih sedikit energi termal (untuk setiap satuan luas daun) dengan transfer langsung panas ke udara. Pada daun yang besar, gerakan daun dapat memberikan proteksi tambahan melawan pemanasan selama dalam cekaman air.

III. PENUTUP

A. Kesimpulan

Seperti pembahasan diatas dapat disimpulkan pentingnya air serta akibat praktis dari adanya air terhadap tanah, ekosistem dan kesuburan tanah.

Di negeri-negeri bersahara, padang pasir yang gersang dan tandus, air mempunyai peranan yang sangat vital dan begitu didambakan dan merupakan unsur nomor satu yang mempengaruhi kehidupan manusia dan lingkungan di sekitarnya.

Dampak kelebihan air bagi tanaman dapat dilihat sebagai berikut :

1) Pada awal musim hujan (akhir musim kemarau) ; Dampak bagi tanaman yaitu proses transpirasi (proses pendinginan) terganggu karena tingginya nilai Rh (kelembaban).

2) Pada pertengahan musim hujan ; Dampak kelebihan air bagi tanaman antara lain Kelembaban (Rh) tinggi pada suhu yang rendah merupakan kondisi ideal pertumbuhan spora jamur.

Cara adaptasi tanaman pada saat cekaman air terjadi yaitu :

1. Memperkecil luas daun

2. Meluruhkan daun

3. Memperpanjang akar masuk lebih dalam ke tanah.

4. Menambah deposisi Lilin pada permukaan Daun

B. Saran