Bagaimana Mekanisme Pengangkutan Air dari Akar menuju Daun?

HermanAnis.com – Teman-teman semua dalam kesemptan ini kita akan membahas sati topik dalam pelajaran Biologi yakni bagaimana mekanisme pengangkutan air dari akar menuju daun?

Masih ingatkah Anda dengan susunan jaringan pada akar mulai dari jaringan terluar hingga terdalam? Jika ia, maka jaringan-jaringan itulah yang akan dilalui oleh air ketika masuk ke dalam tumbuhan.

Gambar 1 menunjukkan jalur pengangkutan air ketika masuk ke dalam akar. Silahkan anda cermati dengan baik gambar di bawah.

A. Mekanisme Pengangkutan Air dari Akar menuju Daun

Nah, untuk mengetahui Bagaimana mekanisme Pengangkutan Air dari Akar menuju Daun, berikut penjelasannya.

Pertama-tama, air diserap oleh rambut-rambut akar. Kemudian, air masuk ke sel epidermis melalui proses secara osmosis. Selanjutnya, air akan melalui korteks. Dari korteks, air kemudian melalui endodermis dan perisikel. Selanjutnya, air masuk ke jaringan xilem yang berada di akar. Setelah tiba di xilem akar, air akan bergerak ke xilem batang dan ke xilem daun!

Tumbuhan tidak mempunyai mekanisme pemompaan cairan seperti pada jantung manusia. Lalu, bagaimanakah air dapat naik dari akar ke bagian tumbuhan lain yang lebih tinggi?

Perhatikan Gambar 2 yang memperlihatkan pergerakan air dari akar menuju daun!

1. Bagaimana mekanisme pengangkutan air dari akar ke daun?

Mekanisme pengangkutan air dari akar ke daun pada tumbuhan di sebut sebagai transpor air melalui xilem. Proses ini terjadi melalui dua mekanisme, yaitu:

1. Transpirasi
   Proses penguapan air melalui stomata daun yang terjadi akibat adanya perbedaan tekanan uap antara dalam dan luar daun. Hal ini menyebabkan tekanan uap di dalam daun menjadi lebih rendah daripada tekanan uap di udara, sehingga air yang terdapat pada sel-sel daun akan menguap dan keluar dari daun. Proses ini menyebabkan terciptanya perbedaan tekanan antara daun dan akar, sehingga air dari akar akan bergerak naik menuju daun.
2. Kapilaritas
   Mekanisme ini terjadi akibat adanya interaksi antara molekul air dengan dinding xilem, sehingga air dapat naik ke atas melalui serangkaian sel-sel xilem. Fenomena kapilaritas terjadi karena adanya kekuatan kohesi dan adhesi yang terjadi antara molekul-molekul air dan dinding xilem. Kekuatan kohesi membuat molekul-molekul air saling menarik satu sama lain, sedangkan kekuatan adhesi membuat molekul-molekul air menempel pada dinding xilem. Kombinasi dari kedua kekuatan ini memungkinkan air untuk naik ke atas dari akar menuju daun.

Kedua mekanisme ini saling mendukung satu sama lain dalam proses pengangkutan air dari akar ke daun. Transpirasi memicu naiknya air dari akar menuju daun, sedangkan kapilaritas memungkinkan air untuk terus naik ke atas melalui xilem. Proses ini terjadi secara terus-menerus selama tanaman masih hidup dan membutuhkan air untuk tumbuh dan berkembang.

Air dapat di angkut naik dari akar ke bagian tumbuhan lain yang lebih tinggi dan di edarkan ke seluruh tubuh tumbuhan karena adanya daya kapilaritas batang. Sifat ini seperti yang terdapat pada pipa kapiler. Demikian ulasan tentang bagaimana mekanisme pengangkutan air dari akar menuju daun?

Baca Juga: Macam macam Sendi

a. Pipa Kapiler

Pipa kapiler memiliki bentuk yang hampir menyerupai sedotan akan tetapi diameternya sangat kecil. Apabila salah satu ujung pipa kapiler di masukkan ke dalam air, air yang berada pada pipa tersebut akan lebih tinggi daripada air yang berada di sekitar pipa kapiler.

Begitu pula pada batang tanaman, air yang berada pada batang tanaman akan lebih tinggi apabila di bandingkan dengan air yang berada pada tanah. Daya kapilaritas batang di pengaruhi oleh adanya gaya kohesi dan adhesi. Kohesi merupakan kecenderungan suatu molekul untuk dapat berikatan dengan molekul lain yang sejenis.

Adhesi adalah kecenderungan suatu molekul untuk dapat berikatan dengan molekul lain yang tidak sejenis. Melalui gaya adhesi, molekul air membentuk ikatan yang lemah dengan dinding pembuluh. Melalui gaya kohesi akan terjadi ikatan antara satu molekul air dengan molekul air lainnya.

Hal ini akan menyebabkan terjadinya tarik-menarik antara molekul air yang satu dengan molekul air lainnya di sepanjang pembuluh xilem. Gaya kohesi maupun gaya adhesi mempengaruhi bentuk permukaan zat cair dalam wadahnya. Misalkan ke dalam dua buah tabung reaksi masing-masing di isikan air dan air raksa.

Apa yang terjadi?

Permukaan air dalam tabung reaksi berbentuk cekung di sebut meniskus cekung sedangkan permukaan air raksa dalam tabung reaksi berbentuk cembung di sebut meniskus cembung.

b. Miniskus Cembung dan Cekung

Hal itu dapat di jelaskan bahwa gaya adhesi molekul air dengan molekul kaca lebih besar daripada gaya kohesi antar molekul air, sedangkan gaya adhesi molekul air raksa dengan molekul kaca lebih kecil daripada gaya kohesi antara molekul air raksa.

Meniskus cembung maupun meniskus cekung menyebabkan sudut kontak antara bidang wadah (tabung) dengan permukaan zat cair berbeda besarnya.

Meniskus cembung menimbulkan sudut kontak tumpul (>90⁰), sedangkan meniskus cekung menimbulkan sudut kontak lancip (<90⁰). Gaya kohesi dan gaya adhesi juga berpengaruh pada gejala kapilaritas.

2. Penyerapan air oleh akar tumbuhan

Berikut ini 3 tahapan dalam proses penyerapan air oleh akar tumbuhan:

1. Imbibisi
   Imbibisi adalah proses masuknya air ke dalam sel tumbuhan akibat adanya gaya adhesi dan kohesi pada dinding sel. Gaya adhesi terjadi karena molekul air menempel pada dinding sel, sedangkan gaya kohesi terjadi karena molekul air saling menempel satu sama lain. Kedua gaya tersebut membuat air masuk ke dalam sel-sel akar tumbuhan.
2. Osmosis
   Osmosis adalah proses masuknya air ke dalam sel melalui membran semipermeabel. Sel-sel akar tumbuhan memiliki membran semipermeabel yang hanya memperbolehkan masuknya air ke dalam sel, namun tidak memperbolehkan masuknya senyawa atau ion lain yang tidak di butuhkan oleh sel. Osmosis terjadi ketika konsentrasi air di dalam tanah lebih tinggi di bandingkan dengan konsentrasi air di dalam sel akar tumbuhan.
3. Arus masa
   Arus masa adalah proses masuknya air ke dalam akar tumbuhan melalui sel-sel rambut akar. Sel-sel rambut akar memiliki permukaan yang lebih besar di bandingkan dengan sel-sel akar lainnya sehingga dapat menyerap lebih banyak air dari tanah. Arus masa juga terjadi karena adanya perbedaan tekanan air antara tanah dan dalam sel-sel akar tumbuhan.

Penyerapan air oleh akar tumbuhan sangat penting untuk menjaga keseimbangan air dalam tumbuhan. Air yang di serap oleh akar akan di angkut ke seluruh bagian tumbuhan melalui xilem untuk memenuhi kebutuhan metabolisme dan pembentukan jaringan baru. Selain itu, air juga berperan dalam menjaga turgor sel dan membantu tumbuhan dalam proses fotosintesis.

3. Kapilaritas dalam Mekanisme Pengangkutan Air dari Akar menuju Daun

Sebuah pipa kapiler kaca bila di celupkan pada tabung berisi air akan di jumpai air dapat naik ke dalam pembuluh kaca pipa kapiler, sebaliknya bila pembuluh pipa kapiler di celupkan pada tabung berisi air raksa akan di jumpai bahwa air raksa di dalam pembuluh kaca pipa kapiler lebih rendah permukaannya di bandingkan permukaan air raksa dalam tabung.

Jadi kapilaritas sangat tergantung pada kohesi dan adhesi. Air naik dalam pembuluh pipa kapiler di karenakan adhesi sedangkan air raksa turun dalam pembuluh pipa kapiler di karenakan kohesi.

Perhatikan gambar berikut ini.

Pada air:

Permukaannya cekung, pada pipa kapiler permukaannya lebih tinggi, karena adhesinya lebih kuat dari kohesinya sendiri.

Pada raksa:

Permukaannya cembung, sedangkan pada pipa kapiler permukaannya lebih rendah, karena kohesi air raksa lebih besar dari adhesi antara air raksa dengan kaca.

Selain di sebabkan oleh gaya kohesi dan adhesi, naiknya air ke daun di sebabkan oleh penggunaan air di bagian daun atau yang disebut dengan daya isap daun.

Air di manfaatkan oleh tumbuhan dalam proses fotosintesis. Pada daun, air juga mengalami penguapan. Penguapan air oleh daun disebut transpirasi.

Penggunaan air oleh bagian daun akan menyebabkan terjadinya tarikan terhadap air yang berada pada bagian xilem sehingga air yang ada pada akar dapat naik ke daun. Semua bagian tumbuhan, yaitu akar, batang, daun, dan bagian lainnya memerlukan nutrisi.

Agar kebutuhan nutrisi di setiap bagian tumbuhan terpenuhi, maka di butuhkan suatu proses pengangkutan nutrisi hasil fotosintesis berupa gula dan asam amino ke seluruh tubuh tumbuhan.

B. Pengangkutan Nutrisi pada Tumbuhan

Pengangkutan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan terjadi melalui pembuluh floem. Dimana, pengangkutan zat-zat hasil fotosintesis di mulai dari sumbernya, yaitu daun (daerah yang memiliki konsentrasi gula tinggi) ke bagian tanaman lain yang dituju (daerah yang memiliki konsentrasi gula rendah) dengan di bantu oleh sirkulasi air yang mengalir melalui pembuluh xilem dan floem.

Perhatikanlah Gambar 6 di bawah ini!

Bagaimana proses pengangkutan nutrisi pada tumbuhan?

Proses pengangkutan nutrisi pada tumbuhan terjadi melalui dua mekanisme, yaitu:

1. Transpor aktif
   Proses ini terjadi ketika nutrisi diambil dari tanah oleh akar tumbuhan dan kemudian diangkut ke seluruh bagian tumbuhan melalui xilem. Nutrisi yang diambil dari tanah berupa ion-ion yang diambil oleh akar dengan bantuan pompa ion yang terdapat pada membran sel. Pompa ion ini membutuhkan energi dalam bentuk ATP untuk memompa ion-ion dari lingkungan dengan konsentrasi rendah ke lingkungan dengan konsentrasi yang lebih tinggi. Setelah ion-ion tersebut diangkut ke dalam sel akar, ion-ion tersebut akan diangkut ke xilem melalui sel-sel perisikel, dan kemudian akan diangkut ke seluruh bagian tumbuhan melalui xilem.
2. Transpor pasif
   Proses ini terjadi ketika nutrisi seperti air dan gula diangkut dari satu sel ke sel yang lainnya secara pasif tanpa memerlukan energi tambahan. Salah satu mekanisme transpor pasif adalah difusi, di mana nutrisi bergerak dari lingkungan dengan konsentrasi tinggi ke lingkungan dengan konsentrasi rendah melalui membran sel.
   Contohnya, gula yang diproduksi sel-sel fotosintesis di daun akan diangkut ke seluruh bagian tumbuhan melalui xilem dan floem melalui transpor pasif.

Proses pengangkutan nutrisi pada tumbuhan sangat penting untuk menjaga kelangsungan hidup dan pertumbuhan tumbuhan. Nutrisi yang dibutuhkan tumbuhan seperti air, mineral, dan gula harus dapat diangkut ke seluruh bagian tumbuhan untuk memenuhi kebutuhan metabolisme dan pembentukan jaringan baru. Proses ini terus berlangsung selama tumbuhan masih hidup dan membutuhkan nutrisi untuk tumbuh dan berkembang.

C. Faktor yang mempengaruhi proses pengangkutan air dari akar menuju ke daun

Jelaskan faktor apa saja yang mempengaruhi proses pengangkutan air dari akar menuju ke daun? Proses pengangkutan air dari akar menuju daun dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

1. Perbedaan Potensial Air

Proses pengangkutan air terjadi karena adanya perbedaan potensial air antara akar dan daun. Akar memiliki potensial air yang lebih tinggi dibandingkan dengan daun, sehingga air cenderung mengalir dari daerah dengan potensial air yang tinggi ke daerah dengan potensial air yang lebih rendah.

2. Tekanan Osmosis

Proses pengangkutan air juga dipengaruhi oleh tekanan osmosis. Konsentrasi garam dan mineral di dalam sel tumbuhan lebih tinggi daripada di lingkungan sekitarnya, sehingga air cenderung masuk ke dalam sel melalui proses osmosis.

3. Gradien Tekanan Hidrostatik

Proses pengangkutan air dipengaruhi oleh gradien tekanan hidrostatik di dalam tumbuhan. Tekanan hidrostatik di dalam tumbuhan dapat mempengaruhi laju aliran air.

4. Transpirasi

Proses transpirasi, yaitu penguapan air dari permukaan daun, dapat mempengaruhi laju pengangkutan air dari akar ke daun. Semakin tinggi laju transpirasi, semakin cepat pula laju pengangkutan air.

5. Kondisi Lingkungan

Faktor lingkungan seperti suhu, kelembaban udara, dan intensitas cahaya juga dapat mempengaruhi proses pengangkutan air. Misalnya, pada suhu yang tinggi, laju transpirasi dapat meningkat, sehingga laju pengangkutan air juga meningkat.

6. Struktur Jaringan Tumbuhan

Struktur jaringan tumbuhan juga dapat mempengaruhi laju pengangkutan air. Selain itu, adanya sel khusus seperti trakeid dan elemen berongga pada xilem juga dapat mempercepat laju pengangkutan air.

7. Ukuran dan Bentuk Stomata

Ukuran dan bentuk stomata juga mempengaruhi laju pengangkutan air. Semakin besar dan banyak jumlah stomata pada permukaan daun, semakin tinggi laju transpirasi, sehingga semakin cepat laju pengangkutan air.

8. Jenis Tanaman

Setiap jenis tanaman memiliki karakteristik yang berbeda dalam hal laju pengangkutan air. Tanaman yang tumbuh di lingkungan yang kering biasanya memiliki sistem akar yang lebih dalam dan kuat untuk menyerap air dengan lebih efektif, sedangkan tanaman yang tumbuh di lingkungan yang lembap biasanya memiliki sistem akar yang lebih dangkal.

9. Kondisi Tanah

Kondisi tanah seperti pH, kandungan bahan organik, dan jenis tanah juga dapat mempengaruhi laju pengangkutan air. Tanah yang lebih gembur dan banyak mengandung bahan organik cenderung dapat menyerap dan menyimpan lebih banyak air, sehingga memudahkan tanaman untuk mengambil air dari tanah. Sedangkan tanah yang lebih padat atau memiliki pH yang tidak sesuai dapat menghambat laju pengangkutan air.

10. Iklim

Iklim juga mempengaruhi laju pengangkutan air dalam tanaman. Pada lingkungan yang lebih panas dan kering, laju transpirasi cenderung lebih tinggi, sehingga tanaman memerlukan lebih banyak air untuk menggantikan air yang hilang melalui proses transpirasi. Sedangkan pada lingkungan yang lebih lembap, laju transpirasi cenderung lebih rendah, sehingga tanaman memerlukan air yang lebih sedikit.

11. Faktor Fisiologis

Beberapa faktor fisiologis pada tanaman seperti ketersediaan nutrisi, keberadaan patogen, dan keadaan umum tanaman juga dapat mempengaruhi laju pengangkutan air. Tanaman yang sehat dengan ketersediaan nutrisi yang cukup dan tidak terinfeksi oleh patogen biasanya memiliki laju pengangkutan air yang lebih baik dibandingkan dengan tanaman yang sakit atau terinfeksi oleh patogen.

12. Ketinggian Tempat

Ketinggian tempat juga mempengaruhi laju pengangkutan air. Pada ketinggian yang lebih tinggi, tekanan udara cenderung lebih rendah, sehingga laju transpirasi lebih rendah dan laju pengangkutan air dalam tanaman juga cenderung lebih lambat.

13. Intensitas Cahaya

Intensitas cahaya juga mempengaruhi laju pengangkutan air dalam tanaman. Tanaman yang menerima intensitas cahaya yang tinggi cenderung memiliki laju transpirasi yang lebih tinggi dan memerlukan air yang lebih banyak dibandingkan dengan tanaman yang menerima intensitas cahaya yang lebih rendah.

14. Kelembapan Udara

Kelembapan udara juga mempengaruhi laju pengangkutan air dalam tanaman. Pada udara yang lebih kering, laju transpirasi cenderung lebih tinggi, sehingga tanaman memerlukan air yang lebih banyak untuk menggantikan air yang hilang melalui proses transpirasi. Sedangkan pada udara yang lebih lembap, laju transpirasi cenderung lebih rendah, sehingga tanaman memerlukan air yang lebih sedikit.

15. Struktur dan Karakteristik Tanaman

Struktur dan karakteristik tanaman seperti jenis daun, ukuran daun, bentuk daun, dan kepadatan stomata juga dapat mempengaruhi laju pengangkutan air dalam tanaman. Tanaman dengan daun yang lebih besar, memiliki lebih banyak stomata, dan daun yang lebih tipis cenderung memiliki laju transpirasi yang lebih tinggi dan memerlukan air yang lebih banyak.

16. Waktu Penyiraman

Waktu penyiraman juga dapat mempengaruhi laju pengangkutan air dalam tanaman. Penyiraman yang terlalu sering atau terlalu sedikit dapat memengaruhi keseimbangan air dalam tanaman dan mempengaruhi laju pengangkutan air.

17. Jenis Tanah

Jenis tanah juga dapat mempengaruhi laju pengangkutan air dalam tanaman. Tanah yang lebih liat atau lebih berpasir cenderung memiliki kapasitas air yang lebih rendah, sehingga laju pengangkutan air dalam tanaman juga cenderung lebih rendah.

18. Kondisi Drainase Tanah

Drainase tanah juga mempengaruhi laju pengangkutan air dalam tanaman. Tanah yang terlalu lembab atau tergenang dapat memengaruhi laju pengangkutan air dalam tanaman dan dapat menyebabkan kerusakan pada akar tanaman. Sedangkan tanah yang terlalu kering juga dapat menyebabkan laju pengangkutan air dalam tanaman menjadi lebih lambat.

Jika anda menganggap tulisan ini bermanfaat, silahkan tinggalkan pesan di kolom komentar. Terima kasih telah membaca artikel bagaimana mekanisme pengangkutan air dari akar menuju daun ini.

Baca Juga : SOAL KSN IPA SMP 2021: Jadwal, Mekanisme, Silabus, dan Contoh Soal

Sumber rujukan:

Modul 4. Kinematika dan Dinamika Gerak, serta Suhu dan kalor, Kegiatan Belajar 3, Konsep dan Aplikasi Tekanan. Kemdikbud