Post on 30-Oct-2015
Fisiologi Tumbuhan
Sistem PerkuliahanStudent centered learning : dibagi dalam kelompok diskusi, mahasiswa presentasi, ditambah materi dari dosen Research university : mencari contoh hasil penelitian untuk bahan kuliahe Learning : bahan yang disiapkan maupun penunjang dapat diakses lewat internet
PustakaDevlin, R.M. and F.H. Witham. 1983. Plant Physiology.Salisbury, F.B. and C.W. Ross. 1978. Plant Physiology.Taiz, L. and E. Zeiger. 1998. Plant Physiology.Lakitan, B. 1993. Dasar-Dasar Fisiologi TumbuhanGardner dkk. Fisiologi Tanaman BudidayaBewley. Seeds
JadualMg Tgl Materi 1 Pendahuluan 2 Peranan air bagi tumbuhan 3 Fotosintesis 4 Respirasi 5 Transpirasi 6 Gerak pada tumbuhan 7 Unsur hara 8 Mid
Jadual (lanjutan)Mg Tgl Materi 9 Pertumbuhan dan Perkembangan vegetatif 10 Pembungaan dan Perkembangan biji 11 Perkecambahan dan Dormansi 12 Hormon tumbuh 13 Fiksasi N2 14 Fotoperiodisme dan Vernalisasi 15 Penuaan/Senescene 16 UAS
PendahuluanBatasanFisiologi Tumbuhan : ilmu yang membahas proses-proses yang terjadi di dalam tubuh tumbuhan pada tingkatan molekuler dan selulerFisiologi Tanaman : ilmu yang membahas proses-proses yang terjadi di dalam tubuh tanaman pada tingkatan individu dan populasiTanaman adalah tumbuhan yang dibudidayakan
Pembahasan dalam Fisiologi TumbuhanMacam proses : transpirasi, respirasi dllMekanisme proses : fotosintesis terdiri dari reaksi cahaya dan rekasi gelapDi mana terjadinya ; fotosintesis di dalam kloroplasFaktor yang berpengaruh : transpirasi dipengaruhi intensitas cahaya
Faktor Berpengaruh thd Tanaman Genetik Iklim Air,Chya,Suhu,CO2
Tanaman Orgme Tan. Hma, Peny,Glm
Proses Tanah Fisik, Kimia, Biol Fisiologis Macam, mekanisme. tempat Pertumbuhan Hasil
SejarahFisiologi Tumbuhan telah ada sangat lama, tetapi tidak bersamaan dengan adanya manusia maupun dimulainya pertanian
PENDAHULUAN Batasan PertanianSempit : pengelolaan tanaman dan lingkungannya agar memberikan suatu produk yang maksimalLuas : tanaman (pertanian), ternak (peternakan) dan ikan (perikanan)
Peran Tumbuhan-TanamanSumber pangan
Sandang
Papan
Obat dan Kosmetik
Bahan Industri
Keindahan dan Rekreasi
Daur hidrologi
Paru-paru Dunia
Ilmu PendukungAnatomi dan Morfologi : penyerapan air
Fisika dan Kimia reaksi cahaya dan gelap fotosintesis
Matematik
Sel dan Organela
AIR DAN PERANANNYAKarakteristik molekul airGerakan partikel air : difusi, osmosis, imbibisiSerapan dan Pengangkutan airTranspirasi
KARAKTERISTIK Stuktur molekul air (sifat kimia)- molekul sederhana dgn 1 atom O dan 2 atom H- BM 18 g/mol- rangkaian antar atom membentuk sudut 105- bermuatan netral- bersifat polar- terbentuk ikatan hidrogen
2. Sifat fisika- wujud padat, cair dan gas- berbentuk cair pada suhu ruang- panas spesifik yang tinggi- panas laten vaporisasi dan fusi yang tinggi- viskositas rendah- adanya gaya kohesi dan adhesi
AirTitik beku air 0oC, titik didih 100oC, memiliki sifat anomali. Molekul lain dengan BM kecil seperti itu, pada suhu < 0oC sudah menguapContoh H2S, titik bekunya 80oC, titik didihnya 61oC
Air adalah pelarut terbaik bagi 3 kelompok bahan biologis yang sangat penting bagi tanaman:Bahan organik, melalui ikatan hidrogen dengan asam amino (protein), karbohidrat dll, khususnya molekul yang mengandung ikatan hidroksil, amine, maupun gugus fungsional karboksilatIon-ion, unsur hara yang mampu diserap tanaman sebagian besar berupa ion yang terlarut dalam airGas di atmosfer yang BM-nya kecil seperti O2 dan N2
Peranan airAir sangat penting bagi kehidupan tanaman, peranannya:Merupakan 90 95% penyusun tubuh tanamanAktivator enzimPereaksi dalam reaksi hidrolisisSumber H dalam fotosintesisPenghasil O2 dalam fotosintesisPelarut dan pembawa berbagai senyawa
Lanjutan peranan airMenjaga p sel yang penting untuk pembelahan, pembesaran, pemanjangan sel, mengatur bukaan stomata, gerakan daun dan bunga (misal epinasti)Pemacu respirasiMengatur keluar masuknya zat terlarut ke dan dari selMendukung tegaknya tanaman, terutama pada tanaman herbaceusAgensia penyebaran benih tanamanMempertahankan suhu tanaman tetap konstan pada saat cahaya penuh
Macam-macam airAir gravitasi: berada di pori makro tanah, diikat sangat lemah oleh partikel tanah, dengan cepat turun ke lapisan yang lebih dalam, tidak dapat dimanfaatkan tanamanAir kapiler: terdapat di pori mikro tanah, melapisi butiran tanah, diikat longgar oleh partikel tanah, dapat dilepaskan oleh perakaran, dapat diserap akarAir higroskopis: air yang menempati posisi sangat dekat dengan partikel tanah, diikat sangat kuat, akar tidak mampu memutus ikatan, tidak dapat diserap akar
Gerakan Partikel CO2 O2 H2O
Ion H2O
Tanaman bertambah besar ukurannya karena adanya bahan tambahan berupa partikelPartikel berupa ion atau molekul yang masuk dan keluar dari dalam tubuh tanamanIon yang masuk antara lain berupa nutrisi misalnya NH4+, NO3- dllMolekul yang masuk misalnya : CO2 dan H2OMolekul yang keluar misalnya O2 dan H2OMasuk dan keluarnya partikel dengan proses gerakan partikel berupa difusi, osmosis dan imbibisi
Difusi gerakan partikel dari tempat dengan potensial kimia lebih tinggi ke tempat dengan potensial kimia lebih rendah karena energi kinetiknya sendiri sampai terjadi keseimbangan dinamis
Potensial kimia : energi bebas per molEnergi bebas : energi untuk melakukan kerja Energi kinetik : energi yang dimiliki partikel dengan suhu di atas 0o K untuk melakukan gerakan Keseimbangan dinamis : partikel tetap bergerak namun jumlah yang masuk seimbang dengan jumlah yang keluar, sehingga difusi berhenti
Laju gerakan partikelV = (8RT)1/2/ MV = laju (cm/det) T = suhu KR = tetapan gas M = BM = 3,14Faktor yg mempengaruhi difusi 1. Suhu, makin tinggi difusi makin cepat 2. BM makin besar difusi makin lambat 3. Kelarutan dalam medium, makin besar difusi makin cepat 4. Beda potensial kimia, makin besar beda difusi makin cepat
Difusi CO2, O2 dan H2O
CO2 O2 H2O
OsmosisOsmosis : gerakan air dari potensial air lebih tinggi ke potensial air lebih rendah melewati membran selektif permeabel sampai dicapai keseimbangan dinamis
Sifat MembranSifat membran solvent solut permeabel + + semi permeabel + - selektif permeabel + +/- impermeabel - -
+ = dapat lewat - = tidakContoh membran : membran plasma, membran vakuola, membran kloroplas
Membran
Arah gerakan airDari potensial air lebih tinggi ke potensial air lebih rendahDari larutan dengan konsentrasi lebih rendah ke konsentrasi lebih tinggiDari larutan lebih encer ke larutan lebih kental
Mengukur potensial airMetode Gravimetri
Metode Chardakov
Pressure Bomb Scholander sampel manometer gas N2
Pengukuran potensial air
ImbibisiImbibisi merupakan penyerapan air oleh imbibanContoh: penyerapan air oleh benihProses awal perkecambahanBenih akan membesar, kulit benih pecah, berkecambahDitandai oleh keluarnya radikula dari dalam benih
Syarat ImbibisiPerbedaan antara benih dengan larutan, dimana benih < larutanAda tarik menarik yang spesifik antara air dengan benihBenih memiliki partikel koloid yang merupakan matriks, bersifat hidrofil berupa protein, pati, seluloseBenih kering memiliki sangat rendah
Hubungan antara dengan komponen penyusun: = m + pVolume air yang diserap + volume biji mula-mula > volume biji setelah menyerap air, sebagian air telah digunakan untuk menjalankan proses metabolismeProses metabolime: aktivasi enzim, hidrolisis cadangan makanan, respirasi
PlasmolisisPeristiwa terlepasnya membran plasma dari dinding sel karena terjadinya eksoosmosis (sel ditempatkan dalam larutan yang hipertonik)Apakah sel yang mengalami plasmolisis bisa pulih kembali? Bisa, asalkan plasmolisis belum parah dan lingkungan sel segera berubah menjadi hipotonik terhadap cairan sel sehingga terjadi endoosmosis, yang akhirnya sel mengalami deplasmolisis
Plasmolisis
vacuolaMembran selCairan sel
Deplasmolisis
vacuolaMembran selCairan sel
Dampak kandungan lengas pada perkembangan sistem perakaranDari kiri ke kanan:Gambar 1. kondisi jenuh airGambar 2. kondisi kecukupan lengasGambar 3. kondisi kekurangan lengas
Dampak kandungan lengas pada perkembangan tajuk tanamanDari kiri ke kanan:Gambar 1. kondisi kecukupan lengasGambar 2. kondisi jenuh airGambar 3. kondisi kekurangan lengas
Kondisi air tanahZona Jenuh AirKapasitas LapanganZona Air KapilerTitik Layu PermanenZona Layu Permanen
Air tersedia bagi tanamanAir kapilerAir kapiler: batas atas kapasitas lapangan ( = - 0,3 bar), batas bawah titik layu permanen ( = - 15 bar)Batasan air kapiler bagi Agronom: batas atas sama seperti batasan air kapiler di atas (= - 0,3 bar), tetapi batas bawah tidak jelas karena tingkat ketahanan tanaman terhadap kekeringan berbeda tergantung jenis tanamannyaBagi tanaman yang tidak tahan kering (misal bayam), bisa saja batas bawahnya > - 15 barBagi tanaman yang tahan kering (misal kaktus, kurma, dll), bisa saja batas bawahnya < - 15 bar
Kapasitas lapangan adalah kandungan lengas tanah pada saat setelah semua air gravitasi terbuang, sehingga yang tersisa di dalam tanah tinggal air kapilerWaktu penghilangan air gravitasi dari partikel tanah berbeda-beda tergantung kepada komposisi fraksi penyusun tanah tersebutTanah yang didominasi fraksi lempung (misal tanah latosol) butuh waktu lama untuk menghilangkan air gravitasi (> 4 hari)Tanah yang didominasi fraksi pasir (misal tanah regosol) butuh waktu lebih singkat untuk menghilangkan air gravitasi (1 3 hari)
Titik layu tetap: kandungan lengas tanah yang menyebabkan tanaman yang tumbuh di atasnya mengalami layu tetap (tidak bisa segar kembali meskipun ke dalam tanah ditambah lengasnya/ tidak bisa segar kembali meskipun tanaman ditempatkan ke dalah ruangan yang jenuh uap air)Kenapa? Karena plasmolisis yang terjadi pada sel tanaman sudah lanjut dan sel terlanjur mati, meskipun tanaman disiram deplasmolisis tidak akan terjadi, tanaman mati