Rabu, 24 Oktober 2012
Sabtu, 01 September 2012
GERAK PADA TUMBUHAN
File Pendukung : Pdf
PPt
Video
Salah satu ciri mahluk hidup adalah bergerak. Dengan demikian tumbuhan sebagai mahluk hidup juga melakukan gerak. Jika hewan dan manusia dapat melakukan gerakan secara aktif dan berpindah tempat, gerakan pada tumbuhan sangat terbatas. Sehingga tumbuhan dikatakan melakukan gerak pasif. Gerakan yang dilakukan oleh tumbuhan hanya dilakukan pada bagian tertentu. Misalnya bagian ujung tunas, bagian ujung akar, ataupun pada bagian lembar daun tertentu.
Pada prinsipnya, gerakan tumbuhan terjadi karena adanya proses pertumbuhan dan adanya kepekaan terhadap rangsang atau irritabilitas yang dimiliki oleh tumbuhan tersebut. Sebagai tanggapan terhadap rangsang terebut, tumbuhan melakukan gerakan yang mungkin menuju kearah rangsang atau menjauhi, atau melakukan gerak tanpa menunjukan arah tertentu.
Gerak pada tumbuhan dibedakan menjadi dua, yaitu :
1. Gerak Endonom/Autonom
Gerak endonom adalah gerakan pada tumbuhan yang diakibatkan oleh rangsangan yang berasal dari dalam tumbuhan itu sendiri.
Gerak endonom ada 2 yaitu :
a. Endonom nutasi yang merupakan gerakan spontan (gerak aliran sitoplasma pada tanaman air Hydrilla verticillata).
b. Endonom higroskopis yaitu akibat kadar air yang rendah (contoh : pecah kacang polong-polongan saat kering).
2. Gerak Etionom / Gerak Esionom
Gerak etinom adalah gerakan pada tumbuhan yang disebabkan oleh rangsangan yang berasal dari luar tumbuhan tersebut. Faktor penyebab gerakan etionom bisa berasal dari faktor rangsang sentuhan, air, cahaya, temperatur/suhu, zat kimia, gravitasi, dan lain sebagainya.
Beberapa jenis gerakan etionom yaitu tropisme, taksis, dan nasti.
a. Tropisme
Tropisme adalah gerakan tumbuhan yang arah geraknya dipengaruhi oleh arah datangnya rangsang. Rangsang dari luar yang mempengaruhi gerak tumbuhan ada bermacam-macam. Misalnya cahaya, gravitasi, air atau kelembaban, dan sentuhan atau singgungan. Berdasarkan jenis rangsangan tersebut, tropisme dibedakan menjadi fototropisme, geotropisme, hidrotropisme, dan tigmotropisme.
a)Fototropisme
adalah gerak bagian tumbuhan yang dipengaruhi oleh rangsang cahaya. Apabila gerak tumbuhan tersebut menuju kearah cahaya, berarti tumbuhan tersebut melakukan gerak fototropisme positif. Apabila gerakan tumbuhan ini menjauhi arah cahaya, maka disebut fototropisme negatif. Contoh gerak fototropisme positif adalah tanaman biji-bijian yang sedang tumbuh tunas.
b) Geotropisme
adalah gerakan bagian tumbuhan karena pengaruh gravitasi (gaya tarik) bumi. Apabila arah pertumbuhan tersebut ke atas, maka termasuk geotropisme negatif. Akan tetapi, apabila arah pertumbuhan menuju kebawah berarti termasuk gerak geotropisme positif. Contoh geotropisme positif adalah pertumbuhan akar yang selalu menuju kebawah atau kedalam tanah.
c) Hidrotropisme
adalah gerak bagian tumbuhan menuju kearah yang basah atau berair. Arah pertumbuhan menuju temapt yang berair disebut gerak hidrotropisme positif. Apabila araah pertumbuhan tanaman menjauhi tempat yang berair disebut gerakan hidrotropisme negatif. Contoh hidrotropisme positif adalah arah pertumbuhan ujung akar didalam tanah yang selalu menuju ketempat yang mengandung air.
d) Tigmotropisme
adalah gerak tumbuhan dari bagian tumbuhan akibat persinggungan. Contohnya sulur markisa dan batang mentimun yang membelit tanaman lain.
B. Taksis
Tumbuhan umumnya hanya mampu melalukan gerak pada sebagian anggota tubuhnya, misalnya akar yang mendekati air atau pucuk yang mendekati cahaya. Namun, pada tumbuhan tingkat rendah mampu melakukan gerak berpindah tempat. Seluruh tubuhnya berpindah. Misalnya, tumbuhan euglena dan bakteri besi. Gerak seluruh tubuh tumbuhan yang disebabkan oleh datangnya rangsang disebut gerak taksis.
Berdasarkan rangsang penyebabnya, taksis dibedakan menjadi fototaksis dan kemotaktis.
a) Fototaksis
merupakan gerak seluruh tubuh tumbuhan yang disebabkan oleh rangsang cahaya. Misalnya gerakan euglena yang selalu mendekati cahaya.
b) Kemotaksis
adalah gerak taksis yang disebabkan oleh rangsang berupa zat kimia. Contohnya Spermatozoid pada Arkegonium lumut-lumutan dan paku-pakuan yang bergerak karena tertarik oleh zat gula atau protein.
C. Nasti
Gerak nasti adalah gerak pada tumbuhan yang arah geraknya tidak dipengaruhi oleh arah datangnya rangsang. Sama halnya dengan gerak tropisme, gerak nasti juga dipengaruhi oleh rangsang dari luar seperti cahaya, suhu, sentuhan/singgungan, bahan kimia, serta kondisi gelap.
Macam-macam gerak nasti:
a) Fotonasti
Fotonasti adalah gerak nasti yang dipengaruhi oleh rangsang berupa cahaya. Contoh fotonasti adalah gerak mekarnya bunga pukul empat (Mirabilis jalapa) pada sore hari.
b) Thermonasti
Thermonasti adalah gerak nasti yang dipengaruhi rangsang berupa suhu. Contohnya mekarnya bunga tulip pada suhu tertentu.
c) Niktinasti
Niktinasti adalah gerak nasti karena kondisi gelap. Contohnya gerak menutupnya daun majemuk (lamtoro, turi) karena cahaya gelap.
d) Seismonasti
Seismonasti adalah gerak nasti karena pengaruh rangsang berupa sentuhan. Contoh seismonasti adalah gerak menutupnya daun putri malu (Mimosa pudica) karena sentuhan. Daun putri malu akan menutup apabila disentuh. Dan setelah didiamkan agak lama, daun tersebut akan membuka kembali. Gerak tersebut sebagai tanggapan atas reaksi yang datang dari luar, sedangkan arah gerakannya tidak ditentukan oleh arah datangnya rangsang.
e) Kemonasti
Kemonasti adalah gerak nasti karena pengaruh rangsang berupa zat kimia. Contohnya adalah membukanya mulut daun (stomata) pada siang hari karena adanya karbondioksida.
f) Nasti kompleks
Nasti kompleks adalah gerak nasti yang dipengaruhi lebih dari satu macam rangsang. Contohnya gerak membuka dan menutupnya mulut daun (stomata) karena cahaya matahari, zat kimia, air dan suhu.
PPt
Video
Salah satu ciri mahluk hidup adalah bergerak. Dengan demikian tumbuhan sebagai mahluk hidup juga melakukan gerak. Jika hewan dan manusia dapat melakukan gerakan secara aktif dan berpindah tempat, gerakan pada tumbuhan sangat terbatas. Sehingga tumbuhan dikatakan melakukan gerak pasif. Gerakan yang dilakukan oleh tumbuhan hanya dilakukan pada bagian tertentu. Misalnya bagian ujung tunas, bagian ujung akar, ataupun pada bagian lembar daun tertentu.
Pada prinsipnya, gerakan tumbuhan terjadi karena adanya proses pertumbuhan dan adanya kepekaan terhadap rangsang atau irritabilitas yang dimiliki oleh tumbuhan tersebut. Sebagai tanggapan terhadap rangsang terebut, tumbuhan melakukan gerakan yang mungkin menuju kearah rangsang atau menjauhi, atau melakukan gerak tanpa menunjukan arah tertentu.
Gerak pada tumbuhan dibedakan menjadi dua, yaitu :
1. Gerak Endonom/Autonom
Gerak endonom adalah gerakan pada tumbuhan yang diakibatkan oleh rangsangan yang berasal dari dalam tumbuhan itu sendiri.
Gerak endonom ada 2 yaitu :
a. Endonom nutasi yang merupakan gerakan spontan (gerak aliran sitoplasma pada tanaman air Hydrilla verticillata).
b. Endonom higroskopis yaitu akibat kadar air yang rendah (contoh : pecah kacang polong-polongan saat kering).
2. Gerak Etionom / Gerak Esionom
Gerak etinom adalah gerakan pada tumbuhan yang disebabkan oleh rangsangan yang berasal dari luar tumbuhan tersebut. Faktor penyebab gerakan etionom bisa berasal dari faktor rangsang sentuhan, air, cahaya, temperatur/suhu, zat kimia, gravitasi, dan lain sebagainya.
Beberapa jenis gerakan etionom yaitu tropisme, taksis, dan nasti.
a. Tropisme
Tropisme adalah gerakan tumbuhan yang arah geraknya dipengaruhi oleh arah datangnya rangsang. Rangsang dari luar yang mempengaruhi gerak tumbuhan ada bermacam-macam. Misalnya cahaya, gravitasi, air atau kelembaban, dan sentuhan atau singgungan. Berdasarkan jenis rangsangan tersebut, tropisme dibedakan menjadi fototropisme, geotropisme, hidrotropisme, dan tigmotropisme.
a)Fototropisme
adalah gerak bagian tumbuhan yang dipengaruhi oleh rangsang cahaya. Apabila gerak tumbuhan tersebut menuju kearah cahaya, berarti tumbuhan tersebut melakukan gerak fototropisme positif. Apabila gerakan tumbuhan ini menjauhi arah cahaya, maka disebut fototropisme negatif. Contoh gerak fototropisme positif adalah tanaman biji-bijian yang sedang tumbuh tunas.
b) Geotropisme
adalah gerakan bagian tumbuhan karena pengaruh gravitasi (gaya tarik) bumi. Apabila arah pertumbuhan tersebut ke atas, maka termasuk geotropisme negatif. Akan tetapi, apabila arah pertumbuhan menuju kebawah berarti termasuk gerak geotropisme positif. Contoh geotropisme positif adalah pertumbuhan akar yang selalu menuju kebawah atau kedalam tanah.
c) Hidrotropisme
adalah gerak bagian tumbuhan menuju kearah yang basah atau berair. Arah pertumbuhan menuju temapt yang berair disebut gerak hidrotropisme positif. Apabila araah pertumbuhan tanaman menjauhi tempat yang berair disebut gerakan hidrotropisme negatif. Contoh hidrotropisme positif adalah arah pertumbuhan ujung akar didalam tanah yang selalu menuju ketempat yang mengandung air.
d) Tigmotropisme
adalah gerak tumbuhan dari bagian tumbuhan akibat persinggungan. Contohnya sulur markisa dan batang mentimun yang membelit tanaman lain.
B. Taksis
Tumbuhan umumnya hanya mampu melalukan gerak pada sebagian anggota tubuhnya, misalnya akar yang mendekati air atau pucuk yang mendekati cahaya. Namun, pada tumbuhan tingkat rendah mampu melakukan gerak berpindah tempat. Seluruh tubuhnya berpindah. Misalnya, tumbuhan euglena dan bakteri besi. Gerak seluruh tubuh tumbuhan yang disebabkan oleh datangnya rangsang disebut gerak taksis.
Berdasarkan rangsang penyebabnya, taksis dibedakan menjadi fototaksis dan kemotaktis.
a) Fototaksis
merupakan gerak seluruh tubuh tumbuhan yang disebabkan oleh rangsang cahaya. Misalnya gerakan euglena yang selalu mendekati cahaya.
b) Kemotaksis
adalah gerak taksis yang disebabkan oleh rangsang berupa zat kimia. Contohnya Spermatozoid pada Arkegonium lumut-lumutan dan paku-pakuan yang bergerak karena tertarik oleh zat gula atau protein.
C. Nasti
Gerak nasti adalah gerak pada tumbuhan yang arah geraknya tidak dipengaruhi oleh arah datangnya rangsang. Sama halnya dengan gerak tropisme, gerak nasti juga dipengaruhi oleh rangsang dari luar seperti cahaya, suhu, sentuhan/singgungan, bahan kimia, serta kondisi gelap.
Macam-macam gerak nasti:
a) Fotonasti
Fotonasti adalah gerak nasti yang dipengaruhi oleh rangsang berupa cahaya. Contoh fotonasti adalah gerak mekarnya bunga pukul empat (Mirabilis jalapa) pada sore hari.
b) Thermonasti
Thermonasti adalah gerak nasti yang dipengaruhi rangsang berupa suhu. Contohnya mekarnya bunga tulip pada suhu tertentu.
c) Niktinasti
Niktinasti adalah gerak nasti karena kondisi gelap. Contohnya gerak menutupnya daun majemuk (lamtoro, turi) karena cahaya gelap.
d) Seismonasti
Seismonasti adalah gerak nasti karena pengaruh rangsang berupa sentuhan. Contoh seismonasti adalah gerak menutupnya daun putri malu (Mimosa pudica) karena sentuhan. Daun putri malu akan menutup apabila disentuh. Dan setelah didiamkan agak lama, daun tersebut akan membuka kembali. Gerak tersebut sebagai tanggapan atas reaksi yang datang dari luar, sedangkan arah gerakannya tidak ditentukan oleh arah datangnya rangsang.
e) Kemonasti
Kemonasti adalah gerak nasti karena pengaruh rangsang berupa zat kimia. Contohnya adalah membukanya mulut daun (stomata) pada siang hari karena adanya karbondioksida.
f) Nasti kompleks
Nasti kompleks adalah gerak nasti yang dipengaruhi lebih dari satu macam rangsang. Contohnya gerak membuka dan menutupnya mulut daun (stomata) karena cahaya matahari, zat kimia, air dan suhu.
METABOLISME NITROGEN
File Pendukung: Pdf 1
Pdf 2
PPt
Video
1. Fiksasi nitrogen
N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 + H2
Mikro organisme yang melakukan fiksasi nitrogen antara lain : Cyanobacteria, Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, dan Frankia. Selain itu ganggang hijau biru juga dapat memfiksasi nitrogen. Beberapa tanaman yang lebih tinggi, dan beberapa hewan (rayap), telah membentuk asosiasi (simbiosis) dengan diazotrof. Selain dilakukan oleh
mikroorganisme, fiksasi nitrogen juga terjadi pada proses non-biologis, contohnya sambaran petir. Lebih jauh, ada empat cara yang dapat mengkonversi unsur nitrogen di atmosfer menjadi bentuk yang lebih reaktif :
a. Fiksasi biologis:
beberapa bakteri simbiotik (paling sering dikaitkan dengan tanaman polongan) dan beberapa bakteri yang hidup bebas dapat memperbaiki nitrogen sebagai nitrogen organik. Sebuah contoh dari bakteri pengikat nitrogen adalah bakteri Rhizobium mutualistik, yang hidup dalam nodul akar kacang-kacangan. Spesies ini diazotrophs. Sebuah contoh dari hidup bebas bakteri Azotobacter.
b. Industri fiksasi nitrogen :
Di bawah tekanan besar, pada suhu 600 C, dan dengan penggunaan katalis besi, nitrogen atmosfer dan hidrogen (biasanya berasal dari gas alam atau minyak bumi) dapat dikombinasikan untuk membentuk amonia (NH3). Dalam proses Haber-Bosch, N2 adalah diubah bersamaan dengan gas hidrogen (H2) menjadi amonia (NH3), yang digunakan untuk membuat pupuk dan bahan peledak.
c. Pembakaran bahan bakar fosil :
mesin mobil dan pembangkit listrik termal, yang melepaskan berbagai nitrogen oksida (NOx).
d. Proses lain:
Selain itu, pembentukan NO dari N2 dan O2 karena foton dan terutama petir, dapat memfiksasi nitrogen.
2. Asimilasi
Tanaman mendapatkan nitrogen dari tanah melalui absorbsi akar baik dalam bentuk ion nitrat atau ion amonium. Sedangkan hewan memperoleh nitrogen dari tanaman yang mereka makan.Tanaman dapat menyerap ion nitrat atau amonium dari tanah melalui
rambut akarnya. Jika nitrat diserap, pertama-tama direduksi menjadi ion nitrit dan kemudian ion amonium untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam nukleat, dan klorofil. Pada tanaman yang memiliki hubungan mutualistik dengan rhizobia, nitrogen dapat berasimilasi dalam bentuk ion amonium langsung dari nodul. Hewan, jamur, dan organisme heterotrof lain mendapatkan nitrogen sebagai asam amino, nukleotida dan molekul organik kecil.
3. Amonifikasi
Jika tumbuhan atau hewan mati, nitrogen organik diubah menjadi amonium (NH4+) oleh bakteri dan jamur.
4. Nitrifikasi
Konversi amonium menjadi nitrat dilakukan terutama oleh bakteri yang hidup di dalam tanah dan bakteri nitrifikasi lainnya. Tahap utama nitrifikasi, bakteri nitrifikasi seperti spesies Nitrosomonas mengoksidasi amonium (NH4 +) dan mengubah amonia menjadi nitrit (NO2-). Spesies bakteri lain, seperti Nitrobacter, bertanggung jawab untuk oksidasi nitrit menjadi dari nitrat (NO3-). Proses konversi nitrit menjadi nitrat sangat penting karena
nitrit merupakan racun bagi kehidupan tanaman. Proses nitrifikasi dapat ditulis dengan reaksi berikut ini :
a. NH3 + CO2 + 1.5 O2 + Nitrosomonas → NO2- + H2O + H+
b. NO2- + CO2 + 0.5 O2 + Nitrobacter → NO3-
c. NH3 + O2 → NO2−+ 3H++ 2e−
d. NO2- + H2O → NO3- + 2H+ + 2e
note : "Karena kelarutannya yang sangat tinggi, nitrat dapat memasukkan air tanah. Peningkatan nitrat dalam air tanah merupakan masalah bagi air minum, karena nitrat dapat mengganggu tingkat oksigen darah pada bayi dan menyebabkan sindrom methemoglobinemia atau bayi biru. Ketika air tanah mengisi aliran sungai, nitrat yang memperkaya air tanah dapat berkontribusi untuk eutrofikasi, sebuah proses dimana populasi alga meledak, terutama populasi alga biru-hijau. Hal ini juga dapat menyebabkan kematian kehidupan akuatik karena permintaan yang berlebihan untuk oksigen. Meskipun tidak secara langsung beracun untuk ikan hidup (seperti amonia), nitrat dapat memiliki efek tidak langsung pada ikan jika berkontribusi untuk eutrofikasi ini."
5. Denitrifikasi
Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas nitrogen (N2), untuk menyelesaikan siklus nitrogen. Proses ini dilakukanoleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi anaerobik. Mereka menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron di hidup dalam kondisi aerobik.
Denitrifikasi umumnya berlangsung melalui beberapa kombinasi dari bentuk peralihan sebagai berikut:
NO3- → NO2− → NO + N2O → N2 (g)
Proses denitrifikasi lengkap dapat dinyatakan sebagai reaksi redoks:
2 NO3- + 10 e− + 12 H+ → N2 + 6 H2O
6. Oksidasi Amonia Anaerobik
Dalam proses biologis, nitrit dan amonium dikonversi langsung ke elemen (N2) gas nitrogen. Proses ini membentuk sebagian besar dari konversi nitrogen unsur di lautan. Reduksi dalam kondisi anoxic juga dapat terjadi melalui proses yang disebut oksidasi amonia anaerobik
NH4- + NO2- → N2 + 2 H2O
Pdf 2
PPt
Video
1. Fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen adalah proses alam, biologis atau abiotik yang mengubah nitrogen di udara menjadi ammonia (NH3). Mikroorganisme yang memfiksasi nitrogen disebut diazotrof. Mikroorganisme ini memiliki enzim nitrogenaze yang dapat menggabungkan hidrogen dan nitrogen. Reaksi untuk fiksasi nitrogen biologis ini dapat ditulis sebagai berikut :
Mikro organisme yang melakukan fiksasi nitrogen antara lain : Cyanobacteria, Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, dan Frankia. Selain itu ganggang hijau biru juga dapat memfiksasi nitrogen. Beberapa tanaman yang lebih tinggi, dan beberapa hewan (rayap), telah membentuk asosiasi (simbiosis) dengan diazotrof. Selain dilakukan oleh
mikroorganisme, fiksasi nitrogen juga terjadi pada proses non-biologis, contohnya sambaran petir. Lebih jauh, ada empat cara yang dapat mengkonversi unsur nitrogen di atmosfer menjadi bentuk yang lebih reaktif :
a. Fiksasi biologis:
beberapa bakteri simbiotik (paling sering dikaitkan dengan tanaman polongan) dan beberapa bakteri yang hidup bebas dapat memperbaiki nitrogen sebagai nitrogen organik. Sebuah contoh dari bakteri pengikat nitrogen adalah bakteri Rhizobium mutualistik, yang hidup dalam nodul akar kacang-kacangan. Spesies ini diazotrophs. Sebuah contoh dari hidup bebas bakteri Azotobacter.
b. Industri fiksasi nitrogen :
Di bawah tekanan besar, pada suhu 600 C, dan dengan penggunaan katalis besi, nitrogen atmosfer dan hidrogen (biasanya berasal dari gas alam atau minyak bumi) dapat dikombinasikan untuk membentuk amonia (NH3). Dalam proses Haber-Bosch, N2 adalah diubah bersamaan dengan gas hidrogen (H2) menjadi amonia (NH3), yang digunakan untuk membuat pupuk dan bahan peledak.
c. Pembakaran bahan bakar fosil :
mesin mobil dan pembangkit listrik termal, yang melepaskan berbagai nitrogen oksida (NOx).
d. Proses lain:
Selain itu, pembentukan NO dari N2 dan O2 karena foton dan terutama petir, dapat memfiksasi nitrogen.
2. Asimilasi
Tanaman mendapatkan nitrogen dari tanah melalui absorbsi akar baik dalam bentuk ion nitrat atau ion amonium. Sedangkan hewan memperoleh nitrogen dari tanaman yang mereka makan.Tanaman dapat menyerap ion nitrat atau amonium dari tanah melalui
rambut akarnya. Jika nitrat diserap, pertama-tama direduksi menjadi ion nitrit dan kemudian ion amonium untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam nukleat, dan klorofil. Pada tanaman yang memiliki hubungan mutualistik dengan rhizobia, nitrogen dapat berasimilasi dalam bentuk ion amonium langsung dari nodul. Hewan, jamur, dan organisme heterotrof lain mendapatkan nitrogen sebagai asam amino, nukleotida dan molekul organik kecil.
3. Amonifikasi
Jika tumbuhan atau hewan mati, nitrogen organik diubah menjadi amonium (NH4+) oleh bakteri dan jamur.
4. Nitrifikasi
Konversi amonium menjadi nitrat dilakukan terutama oleh bakteri yang hidup di dalam tanah dan bakteri nitrifikasi lainnya. Tahap utama nitrifikasi, bakteri nitrifikasi seperti spesies Nitrosomonas mengoksidasi amonium (NH4 +) dan mengubah amonia menjadi nitrit (NO2-). Spesies bakteri lain, seperti Nitrobacter, bertanggung jawab untuk oksidasi nitrit menjadi dari nitrat (NO3-). Proses konversi nitrit menjadi nitrat sangat penting karena
nitrit merupakan racun bagi kehidupan tanaman. Proses nitrifikasi dapat ditulis dengan reaksi berikut ini :
a. NH3 + CO2 + 1.5 O2 + Nitrosomonas → NO2- + H2O + H+
b. NO2- + CO2 + 0.5 O2 + Nitrobacter → NO3-
c. NH3 + O2 → NO2−+ 3H++ 2e−
d. NO2- + H2O → NO3- + 2H+ + 2e
note : "Karena kelarutannya yang sangat tinggi, nitrat dapat memasukkan air tanah. Peningkatan nitrat dalam air tanah merupakan masalah bagi air minum, karena nitrat dapat mengganggu tingkat oksigen darah pada bayi dan menyebabkan sindrom methemoglobinemia atau bayi biru. Ketika air tanah mengisi aliran sungai, nitrat yang memperkaya air tanah dapat berkontribusi untuk eutrofikasi, sebuah proses dimana populasi alga meledak, terutama populasi alga biru-hijau. Hal ini juga dapat menyebabkan kematian kehidupan akuatik karena permintaan yang berlebihan untuk oksigen. Meskipun tidak secara langsung beracun untuk ikan hidup (seperti amonia), nitrat dapat memiliki efek tidak langsung pada ikan jika berkontribusi untuk eutrofikasi ini."
5. Denitrifikasi
Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas nitrogen (N2), untuk menyelesaikan siklus nitrogen. Proses ini dilakukanoleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi anaerobik. Mereka menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron di hidup dalam kondisi aerobik.
Denitrifikasi umumnya berlangsung melalui beberapa kombinasi dari bentuk peralihan sebagai berikut:
NO3- → NO2− → NO + N2O → N2 (g)
Proses denitrifikasi lengkap dapat dinyatakan sebagai reaksi redoks:
2 NO3- + 10 e− + 12 H+ → N2 + 6 H2O
6. Oksidasi Amonia Anaerobik
Dalam proses biologis, nitrit dan amonium dikonversi langsung ke elemen (N2) gas nitrogen. Proses ini membentuk sebagian besar dari konversi nitrogen unsur di lautan. Reduksi dalam kondisi anoxic juga dapat terjadi melalui proses yang disebut oksidasi amonia anaerobik
NH4- + NO2- → N2 + 2 H2O
PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN TUMBUHAN
File Pendukung: Pdf
- Pertumbuhan
Proses pertambahan biomassa atau ukuran (berat, volume atau jumlah) yang bersifat irreversibel
Pertumbuhan merupakan proses kuantitatif
Alat untuk mengukur pertumbuhan disebut auksanometer
Jenis pertumbuhan dan perkembangan
- Pertumbuhan Primer
Pertumbuhan yang menyebabkan batang batang dan akar tumbuhan bertambah tinggi atau panjang.
~ diawali dengan pembelahan sel di daerah meristem apikal
~ meristem apikal terbagi atas 3 daerah yaitu daerah pembelajan, daerah pemanjangan dan daerah differensiasi
a. teori tunika korpus
teori yang menyatakan bahwa titik tumbuh akar dan batang pada tumbuhan terdiri atas 2 zona yang terpisah susunannya, yaitu tunika dan korpus.
Tunika merupak lapisan terluar, yang selanjutnya berkembang menjadi jaringan primer. Korpus adalah bagian pusat titik tumbuh yang memiliki kemampuan membelah ke segala arah
teori tunika korpus dikemukakan oleh ahli botani Schmidt
b. Teori histogen
Titik tumbuh akar dan batang pada tumbuhan disebut dengan histogen. Histogen terdiri dari plerom (bagian pusat akar dan batang yang akan menjadi empulur dan fasis), germatogen (Lapisan terluar yang akan menjadi epidermis) dan periblem (lapisan yang akan menjadi korteks).
Ada dua macam meristem lateral yaitu Kambium vaskuler (terletak diantara xilem dan floem, yang menyebabkan pembelahan sel ke arah dalam membentuk sekunder, dan membelah ke arah luar membentuk floem sekunder sehingga batang tambah membesar) dan kambium gabus (disebut juga felogen terletak dibawah epidermis dekar kolenkima yang berfungsi menebalkan batang, sehingga epidermis lebih kedap terhadap air).
- Perkembangan
Merupakan proses perubahan yang menyertai pertumbuhan, menuju tingkat pemetangan atau kedewasaan makhluk hidup. proses perubahan secara berurutan adalah dari spesialiasi, diferensiasi, histogenesis, organogenesis dan gametogenesis)
Perkembangan merupakan proses kualitatif yang tidak dapat di ukur.
- Struktur biji
Biji terdapat dalam buah, biji berkembang dari bakal biji yang dibuahi dan mengandung embrio serta cadangan makanan.
Berdasarkan letak cadangan makanan, ada biji berendosperm atau beralbumin (jagung) dan ada yang tak berendosperm atau biji eksalbumin (biji bunga matahari)
- Perkecambahan
Tahapan pertumbuhan dan perkembangan
Pembelahan sel (cleavage) : Jumlah bertambah banyak
Spesialisasi: sel-sel yang sejenis berkelompok
Diferensiasi sel : Sel-sel mengalami perbedaan bentuk dan fungsi
Organogenesis sel: proses pembentukkan organ-organ tumbuhan
Morfogenesis sel: Organ satu dengan yang yang lain memiliki kekhususan dalam bentuk dan fungsi
Perkecambahan; proses pertumbuhan biji menjadi makhluk hidup baru
- Jenis perkecambahan:
Berdasarkan letak kotiledonnya, perkecambahan dibedakan atas:
1. Perkecambahan tipe epigaeal
Perkecambahan yang ditandai dengan posisi kotiledon berada di atas permukaan tanah. Biasanya terjadi pada tanaman dikotil
2. Perkecambahan tipe hipogaeal
Perkecambahan yang ditandai dengan posisi kotiledon (biji) tetap berada di dalam tanah. Biasanya terjadi pada tanaman monokotil
- Perkecambahan
Perkecambahan adalah tumbuhnya embrio dalam biji secara perlahan menjadi tumbuhan dewasa.
Perkecambahan dipengaruhi oleh faktor eksternal (kadar air, suhu, oksigen, dan cahaya) dan faktor internal (hormon, kematangan embrio, dann sifat dormansi biji)
- Urutan proses perkecambahan:
Masuknya air kedalam biji à imbibisi
Aktifnya enzim-enzim untuk proses metabolisme , membongkar cadangan makanan dalam kotiledon / endosperm
Hasil pembongkaran berupa sumber energi sebagai bahan penyusun komponen sel, dan pertumbuhan embrio.
Embrio tumbuh dann berkembang
1. Genetik (hereditas)
Gen adalah faktor pembawa sifat menurun yang terdapat dalam sel makhluk hidup.
Gen bekerja untuk mengkodekan aktivitas dan sifat yang khusus dalam pertumbuhan dan perkembangan
2. Enzim
Enzim merupakan suatu makromolekul (protein) yang mempercepat suatu reaksi kimia dalam tubuh makhluk hidup(Biokatalisator).
Suatu rangkaian reaksi dalam tubuh makhluk hidup tidak dapat berlangsung hanya melibatkan satu jenis enzim.Perbedaan jenis gen menyebabkan terjadinya perbedaan respons pertumbuhan terhadap kondisi lingkungan yang sama
3. Hormon (fitohormon)
Hormon merupakan zat pengatur tumbuh, yaitu molekul organik yang dihasilkan oleh satu bagian tumbuhan dan ditransportasikan ke bagian lain yang dipengaruhinya.Hormon dalam konsentrasi rendah menimbulkan respons fisiologis. Terdapat 2 kelompok hormon yaitu
a. Hormon pemicu pertumbuhan (auksin, Giberelin dan sitokinin)
b. Hormon penghambat pertumbuhan (asam absisat, gas etilen, hormon kalin dan asam traumalin
1. Hormon Auksin
Asal kata : Bahasa Latin
Penemu : Fritz Went (peneliti asal belanda)
Objek penelitian : Rumput (Avena sativa)
Hasil penelitian : mengekstraks zat pengatur fototropisme pada tumbuhan rumput
Kesimpulan : auksin banyak diproduksi di jaringan meristem. Kadar auksin dipengaruhi oleh cahaya matahari, dan auksin mempengaruhi percepatan pembelahan sel pada daerah meristem apikal
Struktur auksin
Struktur yang paling dikenal adalah IAA (Indol Acetik acid), yang mirip dengan asam amino triptophan. Aktivitasnya dihambat oleh cahaya matahari
Auksin disintesis di meristem apikal, daun-daun muda dan biji
Fungsi hormon Auksin
Merangsang pemanjangn sel pada daerah titik tumbuh
Merangsang pembentukkan akar
Merangsang pembentukkan buah tanpa biji (partenokarpi)
Merangsang differensiasi jaringan pembuluh
Merangsang absisi ( pengguguran pada daun)
Berperan dalam dominansi apikal
2. Hormon Giberelin
Asal kata : Bahasa Latin
Penemu : Ewiti. Kurosawa
Objek penelitian : Tanaman padi (Oryza sativa) yang terkena penyakit foolish seedling (tanaman pucat dan luar biasa panjang) dan jamur Gibberella fujikuroi
Hasil penelitian : mengisolasi giberelin dari jamur Gibberella fujikuroi, yang diberi nama giberelin (GA/Giberelic acid)
Kesimpulan : pemanfaatan giberelin secara umum menyebabkan pertumbuhan raksasa
Fungsi Giberelin
Merangsang pemanjangan batang dan pembelahan sel
Merangsang perkecambahan biji
Memecah dormansi biji
Merangsang pembungaan dan pembuahan
3. Hormon Sitokinin
Asal kata : Bahasa Latin
Penemu : Van Overbeek
Objek penelitian : pertumbuhan embrio dan air kelapa muda
Hasil penelitian : mengisolasi zat yang menyebabkan pembelahan sel (sitokinesis) yang disebut kinetin
Jenis : Kinetin, Zeatin (pada jagung) benzil amino purin
Kesimpulan : pemanfaatan sitokinin secara umum menyebabkan pertumbuhan tunas-tunas samping (lateral) sehingga tanaman menjadi rimbun
Fungsi Sitokinin
Bersama auksin, dan giberelin merangsang pembelahan dan pemanjangan sel
Menghambat dominansi apikal oleh auksin
Merangsang pertumbuhan kuncup lateral
Merangsang pemanjangan titik tumbuh
Mematahkan dormansi biji serta merangsang pertumbuhan embrio
Merangsang pembentukan akar cabang
Menghambat pertumbuhan akar adventive
Menghambat proses penuaan (senescence) daun, bunga dan buah dengan cara mengontrol proses kemunduran yang menyebabkan kematian sel-sel daun
4.Hormon Asam Absisat (ABA)
Asal kata : Bahasa Latin
Penemu : P.F. Wareing dan F.T. Addicott
Objek penelitian : buah kapas
Hasil penelitian : Mendorong terjadinya perontokkan (absisi) pada tumbuhan
Jenis : Kinetin, Zeatin (pada jagung) benzil amino purin
Kesimpulan : hormon yang menyebabkan kerontokan ada saun dan buah
Fungsi Hormon Asam Absisat (ABA)
Mengurangi kecepatan pembelahan dan pemanjangan di daerah titik tumbuh
Memacu pengguguran daun pada saat kemarau untuk mengurangi penguapan air
Membantu menutup stomata daun untuk mengurangi penguapan
Mengurangi kecepatan pembelahan dan pemanjangan sel bahkan menghentikannya
Memicu berbagai jenis sel tumbuhan untuk menghasilkan gas etilen
Memacu dormansi biji agar tidak berkecambah
5. Hormon gas etilen
Asal kata : Bahasa Latin
Penemu : R. gene (1934)
Objek penelitian : buah yang masak
Hasil penelitian : Gas etilen mempercepat pemasakan buah
Jenis : hormon tumbuhan yang berbentuk gas
Kesimpulan : Pembentukkan gas etilen dipengaruhi oleh O2 dan dihambat oleh CO2
Fungsi hormon gas etilen
Mempercepat pematangan buah
Menghambat pemanjangan akar, batang dan pembungaan
Menyebabkan pertumbuhan batang menjadi kokoh dann tebal
Merangsang proses absisi
Interaksi antara etilen dengan auksin memacu proses pembungaan
Interaksi antara etilen dengan giberelin mengontrol rasio bunga jantan dengan bunga betina pada tumbuhan monoceus
6. Hormon Luka/Kambium luka/Asam traumalin
Hormon yang merangsang sel-sel daerah luka menjadi bersifat meristematik sehingga mampu mengadakan penutupan bagian yang luka
Vitamin B12 9riboflavin), piridoksin (vit. B6) asam ascorbat (vit. C), thiamin (vitamin B1), asam nikotinat merupakan jenis vitamin yang dapat mempengaruhi pertumbuhan dan pertumbuhan dan perkembangan
Vitamin berperan sebagai kofaktor
7. Hormon Kalin
Dihasilkan pada jaringan meristem.
Memacu pertumbuhan organ tubuh tumbuhan
Jenisnya adalah:
a. Fitokalin : memacu pertumbuhan daun
b. Kaulokalin: memacu pertumbuhan batang
c. Rhizokalin: memacu pertumbuhan akar
d. Anthokalin: memacu pertumbuhan bunga dan buah
Florigen hormon tumbuhan yang khusus merangsang pembentukan bunga
- Faktor eksternal yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan
1. Unsur hara
Kebutuhan unsur hara untuk proses pertumbuhan dan perkembangan:
Unsur makro
Unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah banyak: C, H, O, N, S, P K, S, Ca, dan Mg
Unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit: Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mo, Cl dan Ni
Unsur karbon diambil tumbuhan dalam bentuk CO2
Unsur hidrogen diambil tumbuhan dalam bentuk H2O
Oksigen diambil tumbuhan dalam bentuk CO2. H2O dan O2
Unsur C, H, dan O merupakan unsur utama penyusun Karbohidrat, lemak dan protein
Gejala Kekurangan unsur hara disebut defisiensi
2.Suhu
Pertumbuhan dan perkembangan dipengaruhi oleh suhu
Suhu yang baik untuk pertumbuhan adalah sushu optimum
Pertumbuhan dan perkembangan akan terhambat bila berada pada suhu minimum dan maksimum
Vernalisasi adalah peningkatan perkecambahan atau pembungaan oleh suhu rendah
Istilah vernalisasi diperkenalkan oleh Trofim Denisovich Lysako tahun 1920
3.Kelembaban
Kelembaban tanah dan kelembaban udara mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan
Tanah yang lembab dan udara yang kering mempercepat pertumbuhan dan perkembangan
4.Cahaya
Cahaya (merah, biru, nila dan violet) berperan sebagai sumber energi dalam proses fotosintesis.
Pertumbuhan kecambah ditempat yang teduh akan berlangsung cepat, tetapi abnormal à etiolasi
Daun tanaman yang terkena cahaya lebih kecil dan mesofilnya lebih tebal dibandingkan yang sedikit mendapat cahaya.
Stomata tanaman yang terkena cahaya ukurannya kecil dengan jumlah yang banyak dibandingkan yang sedikit mendapat cahaya
Akar tanaman yang terkena cahaya lebih lebat dibandingkan yang sedikit mendapat cahaya
Efek fotoperiodisme, merupakan respon tumbuhan terhadap panjang pendek sinar matahari.
Fotoperiodisme pada tumbuhan dikendalikan oleh fitokrom (sterling B. Hendrik)
Berdasarkan respos tumbuhan terhadap panjang pendeknya waktu penyinaran, tumbuhan dibedakan atas:
Tumbuhan hari pendek ) short day plant)
Tumbuhan yang berbunga ketika siang hari kurang dari 12 jam
Tumbuhan hari panjang (long day plant)
Tumbuhan yang berbunga ketika siang hari lebih panjang dari 12 jam
Tumbuhan hari netral (neutral day plant)
Tumbuhan yang berbunga tidak dipengaruhi oleh panjang pendeknya penyinaran matahari
5. Air
Air merupakan senyawa yang penting untuk pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan
Air sebagai pelarut unsur hara dalam tanah, dan memelihara temperatur tanah.
Pertumbuhan berlangsung efektif pada malam hari, karena kandungan air dalam tumbuhan lebih tinggi dari pada siang hari
6. pH
pH sangat berpengaruh pada proses pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.
Pada kondisi pH normal, kandungan unsur-unsur yang diperlukan seperti Ca, Mg, P dan K cukup tersedia.
pH asam memiliki kandungan unsur Al, Mo, Zn yang dapat meracuni tumbuhan.
TANAH DAN NUTRISI
File Pendukung: Pdf
PPt
TANAH DAN NUTRISI PADA TUMBUHAN
A.Tanah
Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuan organisme , membentuk tubuh unik yang menutupi batuan. Proses pembentukan tanah dikenal sebagai ''pedogenesis'' . Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alam yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon tanah . Setiap horizon menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika , kimia , dan biologi yang telah dilalui tubuh tanah tersebut.
Hans Jenny (1899-1992), seorang pakar tanah asal Swiss yang bekerja di Amerika Serikat , menyebutkan bahwa tanah terbentuk dari bahan induk yang telah mengalami modifikasi/pelapukan akibat dinamika faktor iklim , organisme (termasuk manusia), dan relief permukaan bumi (topografi ) seiring dengan berjalannya waktu .
1.1.Karateristik Tanah
Tubuh tanah (solum ) tidak lain adalah batuan yang melapuk dan mengalami proses pembentukan lanjutan. Usia tanah yang ditemukan saat ini tidak ada yang lebih tua daripada periode Tersier dan kebanyakan terbentuk dari masa Pleistosen . Tubuh tanah terbentuk dari campuran bahan organik dan mineral. Tanah non-organik atau tanah mineral terbentuk dari batuan sehingga ia mengandung mineral. Sebaliknya, tanah organik (organosol /humosol ) terbentuk dari pemadatan terhadap bahan organik yang terdegradasi .
Tanah organik berwarna hitam dan merupakan pembentuk utama lahan gambut dan kelak dapat menjadi batu bara . Tanah organik cenderung memiliki keasaman tinggi karena mengandung beberapa asam organik (substansi humik) hasil dekomposisi berbagai bahan organik. Kelompok tanah ini biasanya miskin mineral , pasokan mineral berasal dari aliran air atau hasil dekomposisi jaringan makhluk hidup. Tanah organik dapat ditanami karena memiliki sifat fisik gembur (sarang) sehingga mampu menyimpan cukup air namun karena memiliki keasaman tinggi sebagian besar tanaman pangan akan memberikan hasil terbatas dan di bawah capaian optimum . Tanah non-organik didominasi oleh mineral. Mineral ini membentuk partikel pembentuk tanah. Tekstur tanah demikian ditentukan oleh komposisi tiga partikel pembentuk tanah: pasir , lanau (debu), dan lempung . Tanah pasiran didominasi oleh pasir, tanah lempungan didominasi oleh lempung. Tanah dengan komposisi pasir, lanau, dan lempung yang seimbang dikenal sebagai geluh (loam).
Warna tanah merupakan ciri utama yang paling mudah diingat orang. Warna tanah sangat bervariasi, mulai dari hitam kelam, coklat, merah bata, jingga, kuning, hingga putih. Selain itu, tanah dapat memiliki lapisan-lapisan dengan perbedaan warna yang kontras sebagai akibat proses kimia (pengasaman) atau pencucian (leaching). Tanah berwarna hitam atau gelap seringkali menandakan kehadiran bahan organik yang tinggi, baik karena pelapukan vegetasi maupun proses pengendapan di rawa-rawa . Warna gelap juga dapat disebabkan oleh kehadiran mangan , belerang , dan nitrogen . Warna tanah kemerahan atau kekuningan biasanya disebabkan kandungan besi teroksidasi yang tinggi; warna yang berbeda terjadi karena pengaruh kondisi proses kimia pembentukannya.
1.3.Peran Bahan Organik Tanah
Secara umum bahan-bahan organic dapat berperan bagi tanah dalam memperbaiki sipat fisik,kimia dan biologi tanah
· Sifat fisik
Peranan sifat organic terhadap sifat fisik tanah adalah memancing pengumpalan tanah dalam bentuk granula,menurunkan tingkat plastisitas tanah,mempertahankan tampungan air,memperbaiki stuktur sehingga dapat mengurangi resiko terkena erosi dan mempengaruhi warna dasar tanah.
· Sifat kimia
Peranan bahan organic terhadap sifat kimia tanah adalah meningkatkan unur hara tanah sehingga mempermudah pembentukan mineral tanah, meningkatkan persediaan kandungan fosfor dalam tanah dan meningkatkan tukar kation (KTK) tanah.
· Sifat Biologi
Peranan sifat bahan organic terhadap sifat biologis tanah adalah meningkatkan populasi tanah,meningkatkan cadangan makanan bagi organism yang ada dalam tanah, dan meningkatkan keanekaragaman hayati dalam tanah.
Bahan organik memiliki peran penting dalam menentukan kemampuan tanah untuk mendukung tanaman, sehingga jika kadar bahan organik tanah menurun, kemampuan tanah dalam mendukung produktivitas tanaman juga menurun. Menurunnya kadar bahan organik merupakan salah satu bentukkerusakan tanah yang umum terjadi. Kerusakan tanah merupakan masalah penting bagi negara berkembang karena intensitasnya yang cenderung meningkat, sehingga tercipta tanah-tanah rusak yang jumlah maupun intensitasnya meningkat. Kerusakan tanah secara garis besar dapat digolongkan menjadi tiga kelompok utama, yaitu kerusakan sifat kimia, fisika danbiologi tanah. Kerusakan kimia tanah dapat terjadi karena proses pemasaman tanah, akumulasi garam - garam (salinisasi), tercemar logam berat, dan tercemar senyawa-senyawa organic dan xenobiotik seperti pestisida atau tumpahan minyak bumi (Djajakirana, 2001). Fungsi bahan organik di dalam tanah sangat banyak, baik terhadap sifat fisik, kimia maupun biologi tanah, antara lain sebagai berikut (Stevenson,1994):
1. Berpengaruh langsung maupun tidak langsung terhadap ketersediaan hara. Bahan organik secara langsung merupakan sumber hara N, P, S, unsur mikro maupun unsur hara esensial lainnya. Secara tidak langsung bahanorganic membantu menyediakan unsur hara N melalui fiksasi N2dengan caramenyediakan energi bagi bakteri penambat N2, membebaskan fosfat yang difiksasi secara kimiawi maupun biologi dan menyebabkan pengkhelatan unsur mikro sehingga tidak mudah hilang dari zona perakaran.
2.Membentuk agregat tanah yang lebih baik dan memantapkan agregat yang telah terbentuk sehingga aerasi, permeabilitas dan infiltrasi menjadi lebih baik. Akibatnya adalah daya tahan tanah terhadap erosi akan meningkat
3.Meningkatkan retensi air yang dibutuhkan bagi pertumbuhan tanaman.
4.Meningkatkan retensi unsur hara melalui peningkatan muatan di dalam tanah.
5.Mengimmobilisasi senyawa antropogenik maupun logam berat yang masuk ke dalam tanah .
6. Meningkatkan kapasitas sangga tanah
7.Meningkatkan suhu tanah
8.Mensuplai energi bagi organisme tanah
9. Meningkatkan organisme saprofit dan menekan organisme parasit bagi tanaman.
1.3. komponen Tanah
Ada lima komponen yang dapat kita kategorikan sebagai komponen tanah
· Mineral Tanah
Mineral tanah berasal dari batu-batuan induk,yang oleh berbagai macam proses mengalami penghancuran sehingga menjadi partikel-partikel yang lebih kecil. Penghancuran batuan induk dialam dapat terjadi karena iklim (perubahan panas dan dingin,hujan,angin),oleh aktivitas tumbuhan pionir (lumut kerak atau lichen) atau kegiatan mekanik seperti terjadinya gesekan-gesekan antar batuan dan oleh adanya aktivitas manusia
· Organik Tanah
Bahan organik didalam tanah berasal dari tumbuhan dan hewan-hewan yang telah mati,yang setelah mengalami penghancuran dan pembusukan oleh serangga dan mikroba,komponen organiknya akan masuk kedalam tanah dan merupakan bagian dari tanah tersebut. bahan organik tanah adalah semua jenis senyawa organik yang terdapat di dalam tanah, termasuk serasah, fraksi bahan organik ringan, biomassa mikroorganisme, bahan organik terlarut di dalam air, dan bahan organik yang stabil atau humus.
· Air dan larutan Tanah
Air dalam tanah merupakan komponen yang penting bagi kehidupan tumbuhan yang tumbuh diatasnya,air dalam tanah berkisar mulai dari kurang sekali sampai jenuh dengan air,didalam air tanah biasanya terlarut banyak mineral dan senyawa lainya,yang secara keseluruhan disebut larutan tanah dan merupakan sumber nutrisi bagi tumbuhan.
· Amosfir Tanah
Udara yang mengisi rongga-rongga antar partikel tanah disebut atmosfir tanah.kandungan udara antar partikel tanah disebut atmosfir tanah.kandungan udara antar partikel tanah ini sangat ditentukan oleh ukuran tanah yang membangunnya dan berkisar antara 30% untuk tanah pasir sampai 50% untuk tanah liat. Kandungan udara tanah ini akan lebih besar lagi pada tanah-tanah yang kaya akan bahan organik. pada tanah yang kandungan airnya berlebihan,sehingga mengisi seluruh rongga antar partikel tanah, kandungan udara tanahnya dapat mendekati 0%.
· Organisme Tanah
Organisme yang hidup dalam tanah dapat dimasukkan sebagai bagian dari tanah itu sendiri,organism tanah yang terdiri dari flora dan fauna tanah,banyak membantu dalam menentukan struktur dan sipat tanah,seperti tingkat kegemburan tanah,kandungan organic dan mineral tanah serta udara tanah,termasuk kedalam flora tanah adalah bakteri,jamur dan ganggang,sedangkan yang termasuk kedalam fauna tanah adalah protozoa,insekta dan hewan-hewan tinggi yang membuat lubang didalam tanah.
1.4.Unsur Hara Dalam Tanah
Beberapa Unsur Hara Yang Dibutuhkan Tanaman : Karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogen (N), Fosfor (P), Kalium (K), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Belerang (S), Besi (Fe), Mangan (Mn), Boron (B), Mo, Tembaga (Cu), Seng (Zn) dan Klor (Cl).
Unsur hara tersebut tergolong unsur hara Essensial. Berdasarkan jumlah kebutuhannya bagi tanaman, dikelompokkan menjadi dua, yaitu: Unsur Hara Makro Unsur hara yang diperlukan tanaman dalam jumlah besar Unsur Hara Mikro Unsur hara yang diperlukan tanaman dalam jumlah kecil Unsur Hara Makro Unsur hara makro meliputi:N,P,K,Ca,Mg,S Unsur Hara Mikro
Unsur hara mikro meliputi :Fe,Mn,B,Mo,Cu,Zn,Cl, Fungsi Unsur Hara Makro (n-p-k)
Banyak para hobiis dan pencinta tanaman hias, bertanya tentang komposisi kandungan pupuk dan prosentase kandungan N, P dan K yang tepat untuk tanaman yang bibit, remaja atau dewasa/indukan. Berikut ini adalah fungsi-fungsi masing-masing unsur tersebut :
· Nitrogen ( N )
- Merangsang pertumbuhan tanaman secara keseluruhan
- Merupakan bagian dari sel ( organ ) tanaman itu sendiri
- Berfungsi untuk sintesa asam amino dan protein dalam tanaman
- Merangsang pertumbuhan vegetatif ( warna hijau ) seperti daun
- Tanaman yang kekurangan unsur N gejalanya : pertumbuhan lambat/kerdil, daun hijau kekuningan, daun sempit, pendek dan tegak, daun-daun tua cepat menguning dan mati.
· Phospat ( P )
- Berfungsi untuk pengangkutan energi hasil metabolisme dalam tanaman
- Merangsang pembungaan dan pembuahan
- Merangsang pertumbuhan akar
- Merangsang pembentukan biji
- Merangsang pembelahan sel tanaman dan memperbesar jaringan sel
- Tanaman yang kekurangan unsur P gejaalanya : pembentukan buah/dan biji berkurang, kerdil, daun berwarna keunguan atau kemerahan ( kurang sehat )
· Kalium ( K )
- Berfungsi dalam proses fotosintesa, pengangkutan hasil asimilasi, enzim dan mineral termasuk air.
- Meningkatkan daya tahan/kekebalan tanaman terhadap penyakit
- Tanaman yang kekurangan unsur K gejalanya : batang dan daun menjadi lemas/rebah, daun berwarna hijau gelap kebiruan tidak hijau segar dan sehat, ujung daun menguning dan kering, timbul bercak coklat pada pucuk daun.
1.5.Tanah Dan Ketersediaan Hara
Tanah merupakan campuran yang heterogen dan beragam dari partikel mineral anorganik, hasil rombakan bahan organic, dan berbagai jenis mikroorganisme, bersama-sama dengan udara dan air yang didalamnya terlarut berbagai garam-garam anorganik dan senyawa organic. Partikel mineral terdiri dari pasair, lempung, dan liat yang terutama tersusun dari silicon, oksigen, dan aluminium.
Partikel liat dan koloid organic penting artinya bagi kesuburan tanah, karena kemampuan bahan ini dalam mengadsorpsi kation. Permukaan mineral liat akan bermuatan negative jika beberapa atom Si4+ digantikan oleh atom Al3+ dan beberapa atom Al3+ digantikan oleh Mg2+ atau Fe2+. Jika pergantian ini terjadi, maka sisi negative mineral liat ini akan tersedia untuk menyerap kation-kation yang terlarut didalam air tanah. Urutan liotropik (lyotropic series) dari kation yang akan teradopsis adalah H+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ = NH4+ > Na+. Ion hidrogen akan teradsorpsi lebih kuat dibandingkan dengan kation lainnya dan yang terlemah adalah ion natrium. Kation-kation yang terikat pada partikel tanah ini tidak akan mudah tercuci, sehingga tetap tersedia bagi tanaman. Senyawa organik dapat pula memiliki muatan negative karena ionisasi gugus karboksil (-COOHà - COO- + H+) dan gugus hidroksil (-OH) dari senyawa fenoloik dari penguraian lignin kayu. Dengan demikian senyawa organik dapat mengadsorpsi kation-kation tersebut.
Kation yang terikat pada partikel liat atau senyawa organic dapat dipertukarkan dengan kation yang terlarut dalam larutan tanah. Proses ini disebut pertukaran kation dan kemampuan tanah untuk mempertukarkan kation, yang sering disingkat KTK. Pertukaran kation yang teradsorpsi dengan ion H+ sangat penting artinya, karena menyebabkan ketersediaan dari kation tersebut bagi akar tanaman. Ion H+ dibebaskan oleh akar dari asam malat dan senyawa organik lainnya kedalam tanah. Ion H+ juga dibebaskan jika CO2 juga bereaksi dengan air membentuk H2CO3..
Karena partikel tanah dan bahan organic tanah lebih bermuatan negative, maka unsure hara yang tersedia dalam entuk anion, seperti fosfat (H2PO4- atau HPO42- tergantung pH), nitrat (NO3-), tersedia bagi tanaman. Nitrogen memang dapat tersedia dalam bentuk ammonium (NH4+) tetapi bentuk ini segera teroksidasi membentuk nitrat oleh bakteri didalam tanah. Oleh sebab itu, sebagian besar tanaman (kecuali keluarga leguminosa) akan membutuhkan pemupukan nitrogen untuk memacu pertumbuhannya.
1.6. Prinsip Penyerapan Hara
Perlu ditekankan kembali bahwa serapan ion dikendalikan oleh membrane (paling tidak membrane sel endodermis). Sehubungan dengan peranan membran ini, maka ada 4 prinsip penyerapan ion, yakni:
1. Jika sel tidak melangsungkan metabolism atau mati, maka membrannya akan lebih mudah dilalui oleh bahan-bahan yang terlarut (solute).
2. Molekul air dan gas-gasyang terlarut didalamnya, seperti N2, O2, dan CO2 dapat melalui membran dengan mudah.
3. Bahan terlarut yang bersifat hidrofobik menembus membran dengan kemudahan sebanding dengan tingkat kelarutannya dalam lemak.
4. Ion-ion atau molekul-molekul yang bersifat hidrofilik dengan tingkat kelarutan dalam lemak yang sama akan menembus membran dengan tingkat kemudahan yang berbanding terbalik denga ukurannya (berat molekulnya).
Jika sel dimatikan dengan perlakuan suhu tinggiatau dengan menggunakan senyawa racun, atau jika proses metabolismenya dihambat dengan perlakuan suhu rendah atau dengan menggunakan senyawa penghambat reaksi metabolismenya, maka sebagia ion (atau bahan terlarut) akann keluar dengan mudahdari dalam sitoplasma sel. Hal ini merupakan bukti, bahwa permeabilitas membrane terhadap ion tersebuat menjadi meningkat.
Belum dapat dijelaskan secara memuaskan bagaimana air (dan gas-gas tertentu) dapat keluar-masuk melalui membrane dengan leluasa. Tetapi jelas fenomena ini memberikan keuntungan bagi metabolisme tanaman. Dari hasil percobaan terbukti bahwa air dapat lebih cepat menembus suatu membrane artifisial yang tersusun dari hanya fosfolipida, dibandingkan melalui membrane alami sel tumbuhan. Hasil pembuktian ini memberikan indikasi bahwa air agaknya menembus membrane sel tumbuhan melalui bagian lipida dari membrane, bukan melalui protein membrane sebagaimana sebelumnya diasumsikan.
B.NUTRISI PADA TUMBUHAN
Tumbuhan memerlukan kombinasi yang tepat dari berbagai nutrisi untuk tumbuh, berkembang, dan bereproduksi. Ketika tumbuhan mengalami malnutrisi, tumbuhan menunjukkan gejala-gejala tidak sehat. Nutrisi yang terlalu sedikit atau yang terlalu banyak dapat menimbulkan masalah. Nutrisi tumbuhan dikategorikan menjadi 2 kelompok, yaitu :
· Makronutrien.
Makronutrien adalah elemen-elemen yang dibutuhkan tumbuhan dalam jumlah banyak, yaitu nitrogen, kalsium, potasium, sulfur, magnesium, dan fosfor.
· Mikronutrien
Mikronutrien adalah elemen-elemen yang dibutuhkan tumbuhan dalam jumlah sedikit, seperti besi, boron, mangan, seng, tembaga, klor, dan molybdenum. Baik makro dan mikronutrien diperoleh akar tumbuhan melalui tanah. Akar tumbuhan memerlukan kondisi tertentu untuk dapat mengambil nutrisi-nutrisi tersebut dari dalam tanah. Pertama, tanah harus lembap sehingga nutrien dapat diambil dan ditransport oleh akar. Kedua, pH tanah harus berada dalam rentang dimananutrien dapat dilepaskan dari molekul tanah. Ketiga, suhu tanah harus berada dalam rentang dimana pengambilan nutrien oleh akar dapat terjadi. Suhu, pH, dan kelembapan optimum untuk tiap spesies tumbuhan berbeda. Hal ini menyebabkan nutrien tidak dapat dipergunakan oleh tumbuhan meskipun nutrien tersebut tersedia di dalam tanah. Pertumbuhan tanaman tidak hanya dikontrol oleh faktor dalam (internal), tetapi juga ditentukan oleh faktor luar (eksternal). Salah satu faktor eksternal tersebut adalah unsur hara esensial. Unsur hara esensial adalah unsur-unsur yang diperlukan bagi pertumbuhan tanaman. Apabila unsur tersebut tidak tersedia bagi tanaman, maka tanaman akan menunjukkan gejala kekurangan unsur tersebut dan pertumbuhan tanaman akan terhambat. Berdasarkan jumlah yang diperlukan kita mengenal adanya unsur hara makro dan unsur hara mikro.
2.1. Kebutuhan Nutrisi Tumbuhan
Komposisi Kimia Tumbuhan Memberikan Petunjuk Mengenai Kebutuhan Nutrisi
Aristoteles berpendapat bahwa tanah menyediakan bahan-bahan untuk pertumbuhan tumbuhan,karena tumbuhan muncul dari tanah.daun menurut aristoteles,hanya berfungsi untuk meneduhi buah yang sedang berkembang pada abad ketujuh belas seorang dokter belgia bernama jean-baptise wan helmont melakukan sebuah percobaan untuk membuktikan hipotesis yang menyatakan bahwa tumbuhan tumbuh karena menyerap tanah,ia menanam sebuah benih semaian dari pohon willow didalam sebuah pot yang mengandung 90.9 kg tanah,setelah lima tahun pohon willow itu tumbuh hingga mencapai berat 76,8 kg,akan tetapi hanya 0,06 kg tanah yang menghilang dari pot itu.van halmont mengambil kesimpulan bahwa pohon willow tersebut tumbuh sebagian besar air yang ia tambahkan secara teratur ,satu abad kemudian ,Stephen hales,seorang ahli fisiologi dari inggris,mempostulatkan bahwa tumbuhan diberi makan sebagian besar oleh udara.
Nutrient mineral adalah unsur kimia essensial yan diserap dari tanah dalam bentuk ion organic,sebagai contoh,tumbuhan membutuhkan nitrogen yang mereka peroleh dari tanah teutama dalam bentuk ion-ion nitrat (NO3-). Namun demikian,seperti yang dapat kita simpulkan dari data van Helmont,nutrient mineral dari tanah hanya member kontribusi kecil pada masa keseluruhan tumbuhan tersebut,sekitar 80% sampai 85% dari herba (tumbuhan yang tidak berkayu) adalah air dan sebagian besar tumbuhan tumbuh dengan cara mengakumulasi air didalam vakoula tengah sel-selnya.selain itu,air sesungguhnya dapat dianggap sebagai nutrient karena air menyediakan sebagian besar atom hydrogen dan beberapa dari atom-atom oksigen yang digabungkan kedalam senyawa organic pada peristiwa fotosintesis.namun demikian hanya sebagian kecil saja dari air yang masuk kedalam suatu tumbuhan yang menyumbangkan atom kepada molekul organic.umumnya lebih dari 90% air yang diserap oleh tumbuhan hilang melalui transpirasi,dan sebagian besar dari air yang dipertahankan oleh tumbuhan ternyata berfungsi sebagai bahan pelarut,memungkinkan terjadinya pemanjangan sel,an bertugas mempertahankan bentuk jaringan yang lunak dengan cara menjaga agar sel-sel tetap turgid.
Dengan demikian, karbon, oksigen, hydrogen, unsure pembentuk karbohidrat, adalah unsure yang paling berlimpah didalam bahan kering tumbuhan. Karena beberapa molekul organic mengandung nitrogen sulpur atau fosfor, unsur-unsur ini relative berlimpah dalam tumbuhan.
Lebih dari 50% unsure kimia didalam bahan-bahan an organic yang membentuk tumbuhan itu, akan tetapi tidak mungkin semua unsur ini esensial. Akan mampu menyerap dengan cara yang agak selektif, memungkinkan tumbuhan itu mengakumulasi unsu-unsur esensial yang sangat kecil jumlahnya yang mungkin ada didalam tanah namun demikian sampai pada keadaan tertentu minera-mineral didalam suatu tumbuhan memperlihatkan komposisi yang sama denga komposisi tanah dimana tumbuhan itu tumbuh. Tumbuhan yang ditanam dibekas-bekas tambang misalnya bias mengandung emas atau perak. Mempelajari komposisi kimia tumbuhan akan member petunjuk mengenai kebutuhan nutrisi tumbuhan tersebut, akan tetapi kita harus mampu membedakan unsu-unsur yang esensial dari unsure-unsur yang hanya sekedar ditemukan saja didalam tumbuhan itu.
2.2. Peranan Tanah Dalam Nutrisi Tumbuhan
Karakteristik Tanah Merupakan Fakor Lingkungan Yang Penting Dalam Ekosistem Darat
Tekstur dan komposisi kimia tanah merupakan factor utama yang menentukan jenis tumbuhan apa yang dapat tumbuh dengan baik pada suatu lokasi tertentu,apakah itu suatu ekosistem alam atau daerah pertanian.tumbuhan yang tumbuh secara alamiah pada jenis tertentu dapat beradaftasi terhadap kandungan mineral dan struktur tanah tersebut dan mampu menyerap air dan mengekstraksi nutrient essential dari tanah itu.pada waktu berinteraksi dengan tanah yang mendukung pertumbuhannya,hubungan antara dan tumbuhan merupakan komponen kritis dari siklus-siklus nutrient yang menopang ekosistem darat.
Tekstur Dan Komposisi Tanah
Tanah berasal dari pelapukan bantuan padat,air merembes kedalam celah batu dan membeku selama musim dingin akan merekatkan batu tersebut,dan asam yang terlarut dalam air tersebut juga membantu memecahkan batu.begitu memasuki batu,organism-organisme akan mempercepat perombakan.lichen,fungi,bakteri,lumut,dan akar tumbuhan vaskuler semuanya mensekresi asam,dan perluasan akar yang tumbuh dalam celah batu dan kerikil,hasil akhir dari semua aktivitas ini adalah bunga tanah (topsoil),suatu campuran pertikel yang diperoleh dari batu,organism hidup dan humus suatu residu bahan organic yang dibusukkan secara bertahap. Bunga tanah dan lapisan-lapisan tanah lain yang berbeda atau horizon.
Tekstur bunga tanah bergantung dari ukuran partikelnya yang diklafikasikan dalam suatu rentang dari pasir kasar sampai partikel tanah liat mikroskopis.tanah yang subur umumnya adalah lempung (loam),yang terbuat hamper dalam jumlah yang hampir berimbang antara pasir,silt (partikel dengan ukuran sedang),dan tanah liat.tanah lempung memiliki cukup partikel halus untuk menyediakan luas permukaan yang besar untuk menahan mineral dan air,yang menempel ke patikel tersebut. akan tetapi lempung juga memiliki cukup partikel kasar untuk menyediakan ruangan udaa yang mengandung oksigen yang dapat digunakan oleh akar untuk respirasi seluler.jika tanah tidak dikeringkan secara mencukupi ,akar akan lemas karena ruangan udara digantikan oleh air,akar bisa juga terserang oleh jamur yang akan tumbuh subur pada tanah yang terendam,hal inilah bahaya bagi tumbuhan rumah yang diberikan air secara berlebihan dalam pot yang tidak memiliki system lubang drainase secara memadai,namun demikian,beberapa tumbuhan beradaptasi dengan tanah yang penuh dengan air,sebagai contoh pohon bakau dan banyak jenis tumbuhan lain yang menempati rawa dan lumpur memiliki akar yang telah termodifikasi ebagi pembuluh berlubang yang tumbuh kearah atas dan berfungsi sebagai snorkel (pipa udara),yang membawa oksigen turun kebawah dari udara.
Bunga tanah merupakan tempat bagi organisme dengan jumlah dan keragaman yang menabjubkan.satu sendok the tanah memiliki sekitar lima milliard bakteri yang tinggal bersama berbagai fungi,ganggang,protista lainnya,serangga,cacing tanah,misalnya,mengaerasi tanah melalui sarang lubang dalam tanah,dan menambahkan lendir yang menahan partikel tanah yang halus menjadi mengumpul.metabolisme bakteri mengubah komposisi mineral tanah.akar tumbuhan mengestraksi air dan mineral,juga mempengaruhi pH tanah dan memperkuat tanah melawan erosi.
Humus adalah pembusukan bahan organic yang terbentuk oleh kerja bakteri dan fungi pada organism yang telah mati,seperti feses,daun-daun yang gugur,dan buangan organik lainya.humus mencegah tanah liat menjadi lengket satu sama lain dan membentuk tanah gembur yang menahan air namun masih cukup berpori untuk terjadinnya aerasi akar yang mencukupi.humus juga merupakan cadangan nutrient mineral yang kembali secara perlahan-lahan ke tanah ketika mikroorganisme menguraikan bahan organik
Ketersedian Air Dan Mineral Tanah
Setelah curah hujan yang tinggi,air akan mengalir menuju ruangan yang lebih besar dalam tanah,akan tetapi ruangan yang lebih kecil masih tetap menahan air karena tertarik oleh partikel tanah,yang memiliki permukaan yang bermuatan listrik.beberapa air ini menempel sangat erat
Banyak mineral dalam tanah,khususnya mineral yang bermuatan positif,seperti kalium (K),kalsium (Ca),dan magnesium (Mg) menempel melalui daya tarik listrik kepermukan partikel tanah liat pada tanah liat yang bermuatan negatif.
Konservasi Tanah Merupakan Salah Satu Tahap Menuju Yang Berkelanjutan
Untuk memahami konservasi tanah,kita harus memulai dengan pendapat bahwa pertanian adalah tidak alamiah.dihutan,padang rumput,dan ekosistem alami lainnya,nutrient mineral umumnya didaur ulang melalui penguraian bahan organic yang mati dalam tanah,sebaliknya,ketika kita memanen tanaman,unsur-unsur essensial dialihkan dari siklus kimia yang berlangsung dilokasi tersebut.umumnya,pertanian akan menguras kandungan mineral tanah
· pupuk
Pupuk umumnya diperkaya dengan nitrogen, fosfor, dan kalium, ketiga unsur mineral yang paling umum kurang terdapat pada tanah, lading, dan kebun. Pupuk komersil, seperti pupuk yang dapat dibeli pada toko keperluan taman, dilabel dengan kode tiga angka yang menandakan kandungan mineralnya. Pupuk yang ditandai dengan “10-12-8” misalnya, adalah 10% nitrogen (sebagai ammonium atau nitrat), 12% fosfor (sebagai asam fosfat), dan 8% kalium (sebagai mineral kalium).
· Irigasi
Ketersediaan air sering kali membatasi pertumbuhan tumbuhan bahkan lebih dari defesiensi mineral. irigasi dapat merubah bentuk suatu gurun menjadi taman. Akan tetapi bercocok tanam di daerah kering adalah suatu pemborosan besar dalam sumber daya air. Metode irigasi baru bisa mengurangi resiko kehabisan air atau kehilangan tanah pertanian akibat salinisasi (kumulsi garam). Sebagai contoh,irigasi tetes sekarang digunakan sebagai alternative untuk menggenangi tanah pada banyak tanaman.
PPt
TANAH DAN NUTRISI PADA TUMBUHAN
A.Tanah
Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuan organisme , membentuk tubuh unik yang menutupi batuan. Proses pembentukan tanah dikenal sebagai ''pedogenesis'' . Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alam yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon tanah . Setiap horizon menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika , kimia , dan biologi yang telah dilalui tubuh tanah tersebut.
Hans Jenny (1899-1992), seorang pakar tanah asal Swiss yang bekerja di Amerika Serikat , menyebutkan bahwa tanah terbentuk dari bahan induk yang telah mengalami modifikasi/pelapukan akibat dinamika faktor iklim , organisme (termasuk manusia), dan relief permukaan bumi (topografi ) seiring dengan berjalannya waktu .
1.1.Karateristik Tanah
Tubuh tanah (solum ) tidak lain adalah batuan yang melapuk dan mengalami proses pembentukan lanjutan. Usia tanah yang ditemukan saat ini tidak ada yang lebih tua daripada periode Tersier dan kebanyakan terbentuk dari masa Pleistosen . Tubuh tanah terbentuk dari campuran bahan organik dan mineral. Tanah non-organik atau tanah mineral terbentuk dari batuan sehingga ia mengandung mineral. Sebaliknya, tanah organik (organosol /humosol ) terbentuk dari pemadatan terhadap bahan organik yang terdegradasi .
Tanah organik berwarna hitam dan merupakan pembentuk utama lahan gambut dan kelak dapat menjadi batu bara . Tanah organik cenderung memiliki keasaman tinggi karena mengandung beberapa asam organik (substansi humik) hasil dekomposisi berbagai bahan organik. Kelompok tanah ini biasanya miskin mineral , pasokan mineral berasal dari aliran air atau hasil dekomposisi jaringan makhluk hidup. Tanah organik dapat ditanami karena memiliki sifat fisik gembur (sarang) sehingga mampu menyimpan cukup air namun karena memiliki keasaman tinggi sebagian besar tanaman pangan akan memberikan hasil terbatas dan di bawah capaian optimum . Tanah non-organik didominasi oleh mineral. Mineral ini membentuk partikel pembentuk tanah. Tekstur tanah demikian ditentukan oleh komposisi tiga partikel pembentuk tanah: pasir , lanau (debu), dan lempung . Tanah pasiran didominasi oleh pasir, tanah lempungan didominasi oleh lempung. Tanah dengan komposisi pasir, lanau, dan lempung yang seimbang dikenal sebagai geluh (loam).
Warna tanah merupakan ciri utama yang paling mudah diingat orang. Warna tanah sangat bervariasi, mulai dari hitam kelam, coklat, merah bata, jingga, kuning, hingga putih. Selain itu, tanah dapat memiliki lapisan-lapisan dengan perbedaan warna yang kontras sebagai akibat proses kimia (pengasaman) atau pencucian (leaching). Tanah berwarna hitam atau gelap seringkali menandakan kehadiran bahan organik yang tinggi, baik karena pelapukan vegetasi maupun proses pengendapan di rawa-rawa . Warna gelap juga dapat disebabkan oleh kehadiran mangan , belerang , dan nitrogen . Warna tanah kemerahan atau kekuningan biasanya disebabkan kandungan besi teroksidasi yang tinggi; warna yang berbeda terjadi karena pengaruh kondisi proses kimia pembentukannya.
1.3.Peran Bahan Organik Tanah
Secara umum bahan-bahan organic dapat berperan bagi tanah dalam memperbaiki sipat fisik,kimia dan biologi tanah
· Sifat fisik
Peranan sifat organic terhadap sifat fisik tanah adalah memancing pengumpalan tanah dalam bentuk granula,menurunkan tingkat plastisitas tanah,mempertahankan tampungan air,memperbaiki stuktur sehingga dapat mengurangi resiko terkena erosi dan mempengaruhi warna dasar tanah.
· Sifat kimia
Peranan bahan organic terhadap sifat kimia tanah adalah meningkatkan unur hara tanah sehingga mempermudah pembentukan mineral tanah, meningkatkan persediaan kandungan fosfor dalam tanah dan meningkatkan tukar kation (KTK) tanah.
· Sifat Biologi
Peranan sifat bahan organic terhadap sifat biologis tanah adalah meningkatkan populasi tanah,meningkatkan cadangan makanan bagi organism yang ada dalam tanah, dan meningkatkan keanekaragaman hayati dalam tanah.
Bahan organik memiliki peran penting dalam menentukan kemampuan tanah untuk mendukung tanaman, sehingga jika kadar bahan organik tanah menurun, kemampuan tanah dalam mendukung produktivitas tanaman juga menurun. Menurunnya kadar bahan organik merupakan salah satu bentukkerusakan tanah yang umum terjadi. Kerusakan tanah merupakan masalah penting bagi negara berkembang karena intensitasnya yang cenderung meningkat, sehingga tercipta tanah-tanah rusak yang jumlah maupun intensitasnya meningkat. Kerusakan tanah secara garis besar dapat digolongkan menjadi tiga kelompok utama, yaitu kerusakan sifat kimia, fisika danbiologi tanah. Kerusakan kimia tanah dapat terjadi karena proses pemasaman tanah, akumulasi garam - garam (salinisasi), tercemar logam berat, dan tercemar senyawa-senyawa organic dan xenobiotik seperti pestisida atau tumpahan minyak bumi (Djajakirana, 2001). Fungsi bahan organik di dalam tanah sangat banyak, baik terhadap sifat fisik, kimia maupun biologi tanah, antara lain sebagai berikut (Stevenson,1994):
1. Berpengaruh langsung maupun tidak langsung terhadap ketersediaan hara. Bahan organik secara langsung merupakan sumber hara N, P, S, unsur mikro maupun unsur hara esensial lainnya. Secara tidak langsung bahanorganic membantu menyediakan unsur hara N melalui fiksasi N2dengan caramenyediakan energi bagi bakteri penambat N2, membebaskan fosfat yang difiksasi secara kimiawi maupun biologi dan menyebabkan pengkhelatan unsur mikro sehingga tidak mudah hilang dari zona perakaran.
2.Membentuk agregat tanah yang lebih baik dan memantapkan agregat yang telah terbentuk sehingga aerasi, permeabilitas dan infiltrasi menjadi lebih baik. Akibatnya adalah daya tahan tanah terhadap erosi akan meningkat
3.Meningkatkan retensi air yang dibutuhkan bagi pertumbuhan tanaman.
4.Meningkatkan retensi unsur hara melalui peningkatan muatan di dalam tanah.
5.Mengimmobilisasi senyawa antropogenik maupun logam berat yang masuk ke dalam tanah .
6. Meningkatkan kapasitas sangga tanah
7.Meningkatkan suhu tanah
8.Mensuplai energi bagi organisme tanah
9. Meningkatkan organisme saprofit dan menekan organisme parasit bagi tanaman.
1.3. komponen Tanah
Ada lima komponen yang dapat kita kategorikan sebagai komponen tanah
· Mineral Tanah
Mineral tanah berasal dari batu-batuan induk,yang oleh berbagai macam proses mengalami penghancuran sehingga menjadi partikel-partikel yang lebih kecil. Penghancuran batuan induk dialam dapat terjadi karena iklim (perubahan panas dan dingin,hujan,angin),oleh aktivitas tumbuhan pionir (lumut kerak atau lichen) atau kegiatan mekanik seperti terjadinya gesekan-gesekan antar batuan dan oleh adanya aktivitas manusia
· Organik Tanah
Bahan organik didalam tanah berasal dari tumbuhan dan hewan-hewan yang telah mati,yang setelah mengalami penghancuran dan pembusukan oleh serangga dan mikroba,komponen organiknya akan masuk kedalam tanah dan merupakan bagian dari tanah tersebut. bahan organik tanah adalah semua jenis senyawa organik yang terdapat di dalam tanah, termasuk serasah, fraksi bahan organik ringan, biomassa mikroorganisme, bahan organik terlarut di dalam air, dan bahan organik yang stabil atau humus.
· Air dan larutan Tanah
Air dalam tanah merupakan komponen yang penting bagi kehidupan tumbuhan yang tumbuh diatasnya,air dalam tanah berkisar mulai dari kurang sekali sampai jenuh dengan air,didalam air tanah biasanya terlarut banyak mineral dan senyawa lainya,yang secara keseluruhan disebut larutan tanah dan merupakan sumber nutrisi bagi tumbuhan.
· Amosfir Tanah
Udara yang mengisi rongga-rongga antar partikel tanah disebut atmosfir tanah.kandungan udara antar partikel tanah disebut atmosfir tanah.kandungan udara antar partikel tanah ini sangat ditentukan oleh ukuran tanah yang membangunnya dan berkisar antara 30% untuk tanah pasir sampai 50% untuk tanah liat. Kandungan udara tanah ini akan lebih besar lagi pada tanah-tanah yang kaya akan bahan organik. pada tanah yang kandungan airnya berlebihan,sehingga mengisi seluruh rongga antar partikel tanah, kandungan udara tanahnya dapat mendekati 0%.
· Organisme Tanah
Organisme yang hidup dalam tanah dapat dimasukkan sebagai bagian dari tanah itu sendiri,organism tanah yang terdiri dari flora dan fauna tanah,banyak membantu dalam menentukan struktur dan sipat tanah,seperti tingkat kegemburan tanah,kandungan organic dan mineral tanah serta udara tanah,termasuk kedalam flora tanah adalah bakteri,jamur dan ganggang,sedangkan yang termasuk kedalam fauna tanah adalah protozoa,insekta dan hewan-hewan tinggi yang membuat lubang didalam tanah.
1.4.Unsur Hara Dalam Tanah
Beberapa Unsur Hara Yang Dibutuhkan Tanaman : Karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogen (N), Fosfor (P), Kalium (K), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Belerang (S), Besi (Fe), Mangan (Mn), Boron (B), Mo, Tembaga (Cu), Seng (Zn) dan Klor (Cl).
Unsur hara tersebut tergolong unsur hara Essensial. Berdasarkan jumlah kebutuhannya bagi tanaman, dikelompokkan menjadi dua, yaitu: Unsur Hara Makro Unsur hara yang diperlukan tanaman dalam jumlah besar Unsur Hara Mikro Unsur hara yang diperlukan tanaman dalam jumlah kecil Unsur Hara Makro Unsur hara makro meliputi:N,P,K,Ca,Mg,S Unsur Hara Mikro
Unsur hara mikro meliputi :Fe,Mn,B,Mo,Cu,Zn,Cl, Fungsi Unsur Hara Makro (n-p-k)
Banyak para hobiis dan pencinta tanaman hias, bertanya tentang komposisi kandungan pupuk dan prosentase kandungan N, P dan K yang tepat untuk tanaman yang bibit, remaja atau dewasa/indukan. Berikut ini adalah fungsi-fungsi masing-masing unsur tersebut :
· Nitrogen ( N )
- Merangsang pertumbuhan tanaman secara keseluruhan
- Merupakan bagian dari sel ( organ ) tanaman itu sendiri
- Berfungsi untuk sintesa asam amino dan protein dalam tanaman
- Merangsang pertumbuhan vegetatif ( warna hijau ) seperti daun
- Tanaman yang kekurangan unsur N gejalanya : pertumbuhan lambat/kerdil, daun hijau kekuningan, daun sempit, pendek dan tegak, daun-daun tua cepat menguning dan mati.
· Phospat ( P )
- Berfungsi untuk pengangkutan energi hasil metabolisme dalam tanaman
- Merangsang pembungaan dan pembuahan
- Merangsang pertumbuhan akar
- Merangsang pembentukan biji
- Merangsang pembelahan sel tanaman dan memperbesar jaringan sel
- Tanaman yang kekurangan unsur P gejaalanya : pembentukan buah/dan biji berkurang, kerdil, daun berwarna keunguan atau kemerahan ( kurang sehat )
· Kalium ( K )
- Berfungsi dalam proses fotosintesa, pengangkutan hasil asimilasi, enzim dan mineral termasuk air.
- Meningkatkan daya tahan/kekebalan tanaman terhadap penyakit
- Tanaman yang kekurangan unsur K gejalanya : batang dan daun menjadi lemas/rebah, daun berwarna hijau gelap kebiruan tidak hijau segar dan sehat, ujung daun menguning dan kering, timbul bercak coklat pada pucuk daun.
1.5.Tanah Dan Ketersediaan Hara
Tanah merupakan campuran yang heterogen dan beragam dari partikel mineral anorganik, hasil rombakan bahan organic, dan berbagai jenis mikroorganisme, bersama-sama dengan udara dan air yang didalamnya terlarut berbagai garam-garam anorganik dan senyawa organic. Partikel mineral terdiri dari pasair, lempung, dan liat yang terutama tersusun dari silicon, oksigen, dan aluminium.
Partikel liat dan koloid organic penting artinya bagi kesuburan tanah, karena kemampuan bahan ini dalam mengadsorpsi kation. Permukaan mineral liat akan bermuatan negative jika beberapa atom Si4+ digantikan oleh atom Al3+ dan beberapa atom Al3+ digantikan oleh Mg2+ atau Fe2+. Jika pergantian ini terjadi, maka sisi negative mineral liat ini akan tersedia untuk menyerap kation-kation yang terlarut didalam air tanah. Urutan liotropik (lyotropic series) dari kation yang akan teradopsis adalah H+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ = NH4+ > Na+. Ion hidrogen akan teradsorpsi lebih kuat dibandingkan dengan kation lainnya dan yang terlemah adalah ion natrium. Kation-kation yang terikat pada partikel tanah ini tidak akan mudah tercuci, sehingga tetap tersedia bagi tanaman. Senyawa organik dapat pula memiliki muatan negative karena ionisasi gugus karboksil (-COOHà - COO- + H+) dan gugus hidroksil (-OH) dari senyawa fenoloik dari penguraian lignin kayu. Dengan demikian senyawa organik dapat mengadsorpsi kation-kation tersebut.
Kation yang terikat pada partikel liat atau senyawa organic dapat dipertukarkan dengan kation yang terlarut dalam larutan tanah. Proses ini disebut pertukaran kation dan kemampuan tanah untuk mempertukarkan kation, yang sering disingkat KTK. Pertukaran kation yang teradsorpsi dengan ion H+ sangat penting artinya, karena menyebabkan ketersediaan dari kation tersebut bagi akar tanaman. Ion H+ dibebaskan oleh akar dari asam malat dan senyawa organik lainnya kedalam tanah. Ion H+ juga dibebaskan jika CO2 juga bereaksi dengan air membentuk H2CO3..
Karena partikel tanah dan bahan organic tanah lebih bermuatan negative, maka unsure hara yang tersedia dalam entuk anion, seperti fosfat (H2PO4- atau HPO42- tergantung pH), nitrat (NO3-), tersedia bagi tanaman. Nitrogen memang dapat tersedia dalam bentuk ammonium (NH4+) tetapi bentuk ini segera teroksidasi membentuk nitrat oleh bakteri didalam tanah. Oleh sebab itu, sebagian besar tanaman (kecuali keluarga leguminosa) akan membutuhkan pemupukan nitrogen untuk memacu pertumbuhannya.
1.6. Prinsip Penyerapan Hara
Perlu ditekankan kembali bahwa serapan ion dikendalikan oleh membrane (paling tidak membrane sel endodermis). Sehubungan dengan peranan membran ini, maka ada 4 prinsip penyerapan ion, yakni:
1. Jika sel tidak melangsungkan metabolism atau mati, maka membrannya akan lebih mudah dilalui oleh bahan-bahan yang terlarut (solute).
2. Molekul air dan gas-gasyang terlarut didalamnya, seperti N2, O2, dan CO2 dapat melalui membran dengan mudah.
3. Bahan terlarut yang bersifat hidrofobik menembus membran dengan kemudahan sebanding dengan tingkat kelarutannya dalam lemak.
4. Ion-ion atau molekul-molekul yang bersifat hidrofilik dengan tingkat kelarutan dalam lemak yang sama akan menembus membran dengan tingkat kemudahan yang berbanding terbalik denga ukurannya (berat molekulnya).
Jika sel dimatikan dengan perlakuan suhu tinggiatau dengan menggunakan senyawa racun, atau jika proses metabolismenya dihambat dengan perlakuan suhu rendah atau dengan menggunakan senyawa penghambat reaksi metabolismenya, maka sebagia ion (atau bahan terlarut) akann keluar dengan mudahdari dalam sitoplasma sel. Hal ini merupakan bukti, bahwa permeabilitas membrane terhadap ion tersebuat menjadi meningkat.
Belum dapat dijelaskan secara memuaskan bagaimana air (dan gas-gas tertentu) dapat keluar-masuk melalui membrane dengan leluasa. Tetapi jelas fenomena ini memberikan keuntungan bagi metabolisme tanaman. Dari hasil percobaan terbukti bahwa air dapat lebih cepat menembus suatu membrane artifisial yang tersusun dari hanya fosfolipida, dibandingkan melalui membrane alami sel tumbuhan. Hasil pembuktian ini memberikan indikasi bahwa air agaknya menembus membrane sel tumbuhan melalui bagian lipida dari membrane, bukan melalui protein membrane sebagaimana sebelumnya diasumsikan.
B.NUTRISI PADA TUMBUHAN
Tumbuhan memerlukan kombinasi yang tepat dari berbagai nutrisi untuk tumbuh, berkembang, dan bereproduksi. Ketika tumbuhan mengalami malnutrisi, tumbuhan menunjukkan gejala-gejala tidak sehat. Nutrisi yang terlalu sedikit atau yang terlalu banyak dapat menimbulkan masalah. Nutrisi tumbuhan dikategorikan menjadi 2 kelompok, yaitu :
· Makronutrien.
Makronutrien adalah elemen-elemen yang dibutuhkan tumbuhan dalam jumlah banyak, yaitu nitrogen, kalsium, potasium, sulfur, magnesium, dan fosfor.
· Mikronutrien
Mikronutrien adalah elemen-elemen yang dibutuhkan tumbuhan dalam jumlah sedikit, seperti besi, boron, mangan, seng, tembaga, klor, dan molybdenum. Baik makro dan mikronutrien diperoleh akar tumbuhan melalui tanah. Akar tumbuhan memerlukan kondisi tertentu untuk dapat mengambil nutrisi-nutrisi tersebut dari dalam tanah. Pertama, tanah harus lembap sehingga nutrien dapat diambil dan ditransport oleh akar. Kedua, pH tanah harus berada dalam rentang dimananutrien dapat dilepaskan dari molekul tanah. Ketiga, suhu tanah harus berada dalam rentang dimana pengambilan nutrien oleh akar dapat terjadi. Suhu, pH, dan kelembapan optimum untuk tiap spesies tumbuhan berbeda. Hal ini menyebabkan nutrien tidak dapat dipergunakan oleh tumbuhan meskipun nutrien tersebut tersedia di dalam tanah. Pertumbuhan tanaman tidak hanya dikontrol oleh faktor dalam (internal), tetapi juga ditentukan oleh faktor luar (eksternal). Salah satu faktor eksternal tersebut adalah unsur hara esensial. Unsur hara esensial adalah unsur-unsur yang diperlukan bagi pertumbuhan tanaman. Apabila unsur tersebut tidak tersedia bagi tanaman, maka tanaman akan menunjukkan gejala kekurangan unsur tersebut dan pertumbuhan tanaman akan terhambat. Berdasarkan jumlah yang diperlukan kita mengenal adanya unsur hara makro dan unsur hara mikro.
2.1. Kebutuhan Nutrisi Tumbuhan
Komposisi Kimia Tumbuhan Memberikan Petunjuk Mengenai Kebutuhan Nutrisi
Aristoteles berpendapat bahwa tanah menyediakan bahan-bahan untuk pertumbuhan tumbuhan,karena tumbuhan muncul dari tanah.daun menurut aristoteles,hanya berfungsi untuk meneduhi buah yang sedang berkembang pada abad ketujuh belas seorang dokter belgia bernama jean-baptise wan helmont melakukan sebuah percobaan untuk membuktikan hipotesis yang menyatakan bahwa tumbuhan tumbuh karena menyerap tanah,ia menanam sebuah benih semaian dari pohon willow didalam sebuah pot yang mengandung 90.9 kg tanah,setelah lima tahun pohon willow itu tumbuh hingga mencapai berat 76,8 kg,akan tetapi hanya 0,06 kg tanah yang menghilang dari pot itu.van halmont mengambil kesimpulan bahwa pohon willow tersebut tumbuh sebagian besar air yang ia tambahkan secara teratur ,satu abad kemudian ,Stephen hales,seorang ahli fisiologi dari inggris,mempostulatkan bahwa tumbuhan diberi makan sebagian besar oleh udara.
Nutrient mineral adalah unsur kimia essensial yan diserap dari tanah dalam bentuk ion organic,sebagai contoh,tumbuhan membutuhkan nitrogen yang mereka peroleh dari tanah teutama dalam bentuk ion-ion nitrat (NO3-). Namun demikian,seperti yang dapat kita simpulkan dari data van Helmont,nutrient mineral dari tanah hanya member kontribusi kecil pada masa keseluruhan tumbuhan tersebut,sekitar 80% sampai 85% dari herba (tumbuhan yang tidak berkayu) adalah air dan sebagian besar tumbuhan tumbuh dengan cara mengakumulasi air didalam vakoula tengah sel-selnya.selain itu,air sesungguhnya dapat dianggap sebagai nutrient karena air menyediakan sebagian besar atom hydrogen dan beberapa dari atom-atom oksigen yang digabungkan kedalam senyawa organic pada peristiwa fotosintesis.namun demikian hanya sebagian kecil saja dari air yang masuk kedalam suatu tumbuhan yang menyumbangkan atom kepada molekul organic.umumnya lebih dari 90% air yang diserap oleh tumbuhan hilang melalui transpirasi,dan sebagian besar dari air yang dipertahankan oleh tumbuhan ternyata berfungsi sebagai bahan pelarut,memungkinkan terjadinya pemanjangan sel,an bertugas mempertahankan bentuk jaringan yang lunak dengan cara menjaga agar sel-sel tetap turgid.
Dengan demikian, karbon, oksigen, hydrogen, unsure pembentuk karbohidrat, adalah unsure yang paling berlimpah didalam bahan kering tumbuhan. Karena beberapa molekul organic mengandung nitrogen sulpur atau fosfor, unsur-unsur ini relative berlimpah dalam tumbuhan.
Lebih dari 50% unsure kimia didalam bahan-bahan an organic yang membentuk tumbuhan itu, akan tetapi tidak mungkin semua unsur ini esensial. Akan mampu menyerap dengan cara yang agak selektif, memungkinkan tumbuhan itu mengakumulasi unsu-unsur esensial yang sangat kecil jumlahnya yang mungkin ada didalam tanah namun demikian sampai pada keadaan tertentu minera-mineral didalam suatu tumbuhan memperlihatkan komposisi yang sama denga komposisi tanah dimana tumbuhan itu tumbuh. Tumbuhan yang ditanam dibekas-bekas tambang misalnya bias mengandung emas atau perak. Mempelajari komposisi kimia tumbuhan akan member petunjuk mengenai kebutuhan nutrisi tumbuhan tersebut, akan tetapi kita harus mampu membedakan unsu-unsur yang esensial dari unsure-unsur yang hanya sekedar ditemukan saja didalam tumbuhan itu.
2.2. Peranan Tanah Dalam Nutrisi Tumbuhan
Karakteristik Tanah Merupakan Fakor Lingkungan Yang Penting Dalam Ekosistem Darat
Tekstur dan komposisi kimia tanah merupakan factor utama yang menentukan jenis tumbuhan apa yang dapat tumbuh dengan baik pada suatu lokasi tertentu,apakah itu suatu ekosistem alam atau daerah pertanian.tumbuhan yang tumbuh secara alamiah pada jenis tertentu dapat beradaftasi terhadap kandungan mineral dan struktur tanah tersebut dan mampu menyerap air dan mengekstraksi nutrient essential dari tanah itu.pada waktu berinteraksi dengan tanah yang mendukung pertumbuhannya,hubungan antara dan tumbuhan merupakan komponen kritis dari siklus-siklus nutrient yang menopang ekosistem darat.
Tekstur Dan Komposisi Tanah
Tanah berasal dari pelapukan bantuan padat,air merembes kedalam celah batu dan membeku selama musim dingin akan merekatkan batu tersebut,dan asam yang terlarut dalam air tersebut juga membantu memecahkan batu.begitu memasuki batu,organism-organisme akan mempercepat perombakan.lichen,fungi,bakteri,lumut,dan akar tumbuhan vaskuler semuanya mensekresi asam,dan perluasan akar yang tumbuh dalam celah batu dan kerikil,hasil akhir dari semua aktivitas ini adalah bunga tanah (topsoil),suatu campuran pertikel yang diperoleh dari batu,organism hidup dan humus suatu residu bahan organic yang dibusukkan secara bertahap. Bunga tanah dan lapisan-lapisan tanah lain yang berbeda atau horizon.
Tekstur bunga tanah bergantung dari ukuran partikelnya yang diklafikasikan dalam suatu rentang dari pasir kasar sampai partikel tanah liat mikroskopis.tanah yang subur umumnya adalah lempung (loam),yang terbuat hamper dalam jumlah yang hampir berimbang antara pasir,silt (partikel dengan ukuran sedang),dan tanah liat.tanah lempung memiliki cukup partikel halus untuk menyediakan luas permukaan yang besar untuk menahan mineral dan air,yang menempel ke patikel tersebut. akan tetapi lempung juga memiliki cukup partikel kasar untuk menyediakan ruangan udaa yang mengandung oksigen yang dapat digunakan oleh akar untuk respirasi seluler.jika tanah tidak dikeringkan secara mencukupi ,akar akan lemas karena ruangan udara digantikan oleh air,akar bisa juga terserang oleh jamur yang akan tumbuh subur pada tanah yang terendam,hal inilah bahaya bagi tumbuhan rumah yang diberikan air secara berlebihan dalam pot yang tidak memiliki system lubang drainase secara memadai,namun demikian,beberapa tumbuhan beradaptasi dengan tanah yang penuh dengan air,sebagai contoh pohon bakau dan banyak jenis tumbuhan lain yang menempati rawa dan lumpur memiliki akar yang telah termodifikasi ebagi pembuluh berlubang yang tumbuh kearah atas dan berfungsi sebagai snorkel (pipa udara),yang membawa oksigen turun kebawah dari udara.
Bunga tanah merupakan tempat bagi organisme dengan jumlah dan keragaman yang menabjubkan.satu sendok the tanah memiliki sekitar lima milliard bakteri yang tinggal bersama berbagai fungi,ganggang,protista lainnya,serangga,cacing tanah,misalnya,mengaerasi tanah melalui sarang lubang dalam tanah,dan menambahkan lendir yang menahan partikel tanah yang halus menjadi mengumpul.metabolisme bakteri mengubah komposisi mineral tanah.akar tumbuhan mengestraksi air dan mineral,juga mempengaruhi pH tanah dan memperkuat tanah melawan erosi.
Humus adalah pembusukan bahan organic yang terbentuk oleh kerja bakteri dan fungi pada organism yang telah mati,seperti feses,daun-daun yang gugur,dan buangan organik lainya.humus mencegah tanah liat menjadi lengket satu sama lain dan membentuk tanah gembur yang menahan air namun masih cukup berpori untuk terjadinnya aerasi akar yang mencukupi.humus juga merupakan cadangan nutrient mineral yang kembali secara perlahan-lahan ke tanah ketika mikroorganisme menguraikan bahan organik
Ketersedian Air Dan Mineral Tanah
Setelah curah hujan yang tinggi,air akan mengalir menuju ruangan yang lebih besar dalam tanah,akan tetapi ruangan yang lebih kecil masih tetap menahan air karena tertarik oleh partikel tanah,yang memiliki permukaan yang bermuatan listrik.beberapa air ini menempel sangat erat
Banyak mineral dalam tanah,khususnya mineral yang bermuatan positif,seperti kalium (K),kalsium (Ca),dan magnesium (Mg) menempel melalui daya tarik listrik kepermukan partikel tanah liat pada tanah liat yang bermuatan negatif.
Konservasi Tanah Merupakan Salah Satu Tahap Menuju Yang Berkelanjutan
Untuk memahami konservasi tanah,kita harus memulai dengan pendapat bahwa pertanian adalah tidak alamiah.dihutan,padang rumput,dan ekosistem alami lainnya,nutrient mineral umumnya didaur ulang melalui penguraian bahan organic yang mati dalam tanah,sebaliknya,ketika kita memanen tanaman,unsur-unsur essensial dialihkan dari siklus kimia yang berlangsung dilokasi tersebut.umumnya,pertanian akan menguras kandungan mineral tanah
· pupuk
Pupuk umumnya diperkaya dengan nitrogen, fosfor, dan kalium, ketiga unsur mineral yang paling umum kurang terdapat pada tanah, lading, dan kebun. Pupuk komersil, seperti pupuk yang dapat dibeli pada toko keperluan taman, dilabel dengan kode tiga angka yang menandakan kandungan mineralnya. Pupuk yang ditandai dengan “10-12-8” misalnya, adalah 10% nitrogen (sebagai ammonium atau nitrat), 12% fosfor (sebagai asam fosfat), dan 8% kalium (sebagai mineral kalium).
· Irigasi
Ketersediaan air sering kali membatasi pertumbuhan tumbuhan bahkan lebih dari defesiensi mineral. irigasi dapat merubah bentuk suatu gurun menjadi taman. Akan tetapi bercocok tanam di daerah kering adalah suatu pemborosan besar dalam sumber daya air. Metode irigasi baru bisa mengurangi resiko kehabisan air atau kehilangan tanah pertanian akibat salinisasi (kumulsi garam). Sebagai contoh,irigasi tetes sekarang digunakan sebagai alternative untuk menggenangi tanah pada banyak tanaman.
Jumat, 31 Agustus 2012
FOTOSINTESIS
File Pendukung: Pdf
Fotosintesis
Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Daun, tempat berlangsungnya fotosintesis pada tumbuhan.
Fotosintesis (dari bahasa Yunani φώτο- [fó̱to-], "cahaya," dan σύνθεσις [sýnthesis], "menggabungkan", "penggabungan") adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan karbohidrat yang dilakukan oleh tumbuhan, terutama tumbuhan yang mengandung zat hijau daun atau klorofil. Selain tumbuhan berklorofil, makhluk hidup non-klorofil lain yang berfotosintesis adalah alga dan beberapa jenis bakteri. Organisme ini berfotosintesis dengan menggunakan zat hara, karbon dioksida, dan air serta bantuan energi cahaya matahari.
Organisme fotosintesis disebut fotoautotrof karena mereka dapat membuat makanannya sendiri. Pada tanaman, alga, dan cyanobacteria, fotosintesis dilakukan dengan memanfaatkan karbondioksida dan air serta menghasilkan produk buangan oksigen. Fotosintesis sangat penting bagi semua kehidupan aerobik di Bumi karena selain untuk menjaga tingkat normal oksigen di atmosfer, fotosintesis juga merupakan sumber energi bagi hampir semua kehidupan di Bumi, baik secara langsung (melalui produksi primer) maupun tidak langsung (sebagai sumber utama energi dalam makanan mereka), kecuali pada organisme kemoautotrof yang hidup di bebatuan atau di lubang angin hidrotermal di laut yang dalam. Tingkat penyerapan energi oleh fotosintesis sangat tinggi, yaitu sekitar 100 terawatt, atau kira-kira enam kali lebih besar daripada konsumsi energi peradaban manusia. Selain energi, fotosintesis juga menjadi sumber karbon bagi semua senyawa organik dalam tubuh organisme. Fotosintesis mengubah sekitar 100–115 petagram karbon menjadi biomassa setiap tahunnya.
Meskipun fotosintesis dapat berlangsung dalam berbagai cara pada berbagai spesies, beberapa cirinya selalu sama. Misalnya, prosesnya selalu dimulai dengan energi cahaya diserap oleh protein berklorofil yang disebut pusat reaksi fotosintesis. Pada tumbuhan, protein ini tersimpan di dalam organel yang disebut kloroplas, sedangkan pada bakteri, protein ini tersimpan pada membran plasma. Sebagian dari energi cahaya yang dikumpulkan oleh klorofil disimpan dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP). Sisa energinya digunakan untuk memisahkan elektron dari zat seperti air. Elektron ini digunakan dalam reaksi yang mengubah karbondioksia menjadi senyawa organik. Pada tumbuhan, alga, dan cyanobacteria, ini dilakukan dalam suatu rangkaian reaksi yang disebut siklus Calvin, namun rangkaian reaksi yang berbeda ditemukan pada beberapa bakteri, misalnya siklus Krebs terbalik pada Chlorobium. Banyak organisme fotosintesis memiliki adaptasi yang mengonsentrasikan atau menyimpan karbondioksida. Ini membantu mengurangi proses boros yang disebut fotorespirasi yang dapat menghabiskan sebagian dari gula yang dihasilkan selama fotosintesis.
Organisme fotosintesis pertama kemungkinan berevolusi sekitar 3.500 juta tahun silam, pada masa awal sejarah evolusi kehidupan ketika semua bentuk kehidupan di Bumi merupakan mikroorganisme dan atmosfer memiliki sejumlah besar karbondioksida. Makhluk hidup ketika itu sangat mungkin memanfaatkan hidrogen atau hidrogen sulfida--bukan air--sebagai sumber elektron. Cyanobacteria muncul kemudian, sekitar 3.000 juta tahun silam, dan secara drastis mengubah Bumi ketika mereka mulai mengoksigenkan atmosfer pada sekitar 2.400 juta tahun silam. Atmosfer baru ini memungkinkan evolusi kehidupan kompleks seperi protista. Pada akhirnya, tidak kurang dari satu miliar tahun silam, salah satu protista membentuk hubungan simbiosis dengan satu cyanobacteria dan menghasilkan nenek moyang dari seluruh tumbuhan dan alga. Kloroplas pada Tumbuhan modern merupakan keturunan dari cyanobacteria yang bersimbiosis ini
- Sejarah penemuan
Meskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum dipahami, persamaan umum fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-a. Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont, seorang Flandria (sekarang bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu. Dari penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air. Namun, pada tahun 1727, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia mengemukakan bahwa sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya yang terlibat dalam proses tertentu. Pada saat itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan.
Pada tahun 1771, Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan pendeta berkebangsaan Inggris, menemukan bahwa ketika ia menutupi sebuah lilin menyala dengan sebuah toples terbalik, nyalanya akan mati sebelum lilinnya habis terbakar. Ia kemudian menemukan bila ia meletakkan tikus dalam toples terbalik bersama lilin, tikus itu akan mati lemas. Dari kedua percobaan itu, Priestley menyimpulkan bahwa nyala lilin telah "merusak" udara dalam toples itu dan menyebabkan matinya tikus. Ia kemudian menunjukkan bahwa udara yang telah “dirusak” oleh lilin tersebut dapat “dipulihkan” oleh tumbuhan. Ia juga menunjukkan bahwa tikus dapat tetap hidup dalam toples tertutup asalkan di dalamnya juga terdapat tumbuhan.
Pada tahun 1778, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan Austria, mengulangi eksperimen Priestley. Ia memperlihatkan bahwa cahaya Matahari berpengaruh pada tumbuhan sehingga dapat "memulihkan" udara yang "rusak". Ia juga menemukan bahwa tumbuhan juga 'mengotori udara' pada keadaan gelap sehingga ia lalu menyarankan agar tumbuhan dikeluarkan dari rumah pada malam hari untuk mencegah kemungkinan meracuni penghuninya.
Akhirnya di tahun 1782, Jean Senebier, seorang pastor Perancis, menunjukkan bahwa udara yang "dipulihkan" dan "merusak" itu adalah karbon dioksida yang diserap oleh tumbuhan dalam fotosintesis. Tidak lama kemudian, Theodore de Saussure berhasil menunjukkan hubungan antara hipotesis Stephen Hale dengan percobaan-percobaan "pemulihan" udara. Ia menemukan bahwa peningkatan massa tumbuhan bukan hanya karena penyerapan karbon dioksida, tetapi juga oleh pemberian air. Melalui serangkaian eksperimen inilah akhirnya para ahli berhasil menggambarkan persamaan umum dari fotosintesis yang menghasilkan makanan (seperti glukosa).
Cornelis Van Niel menghasilkan penemuan penting yang menjelaskan proses kimia fotosintesis. Dengan mempelajari bakteri sulfur ungu dan bakteri hijau, dia menjadi ilmuwan pertama yang menunukkan bahwa fotosintesis merupakan reaksi redoks yang bergantung pada cahaya, yang mana hidrogen mengurangi karbondioksida.
Robert Emerson menemukan dua reaksi cahaya dengan menguji produktivitas Tumbuhan menggunakan cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Dengan hanya cahaya merah, reaksi cahayanya dapat ditekan. Ketika cahaya biru dan merah digabungkan, hasilnya menjadi lebih banyak. Dengan demikian, ada dua protosistem, yang satu menyerap sampai panjang gelombang 600 nm, yang lainnya sampai 700 nm. Yang pertama dikenal sebagai PSII, yang kedua PSI. PSI hanya mengandung klorofil a, PAII mengandung terutama klorofil a dan klorofil b, di antara pigmen lainnya. Ini meliputi fikobilin, yang merupakan pigmen merah dan biru pada alga merah dan biru, serta fukoksantol untuk alga coklat dan diatom. Proses ini paling produktif ketika penyerapan kuantanya seimbang untuk PSII dan PSI, menjamin bahwa masukan energi dari kompleks antena terbagi antara sistem PSI dan PSII, yang pada gilirannya menggerakan fotosintesis.
Robert Hill berpikir bahwa suatu kompleks reaksi terdiri atas perantara ke kitokrom b6 (kini plastokinon), yang lainnya dari kitokrom f ke satu tahap dalam mekanisme penghasilan karbohidrat. Semua itu dihubungkan oleh plastokinon, yang memerlukan energi untuk mengurangi kitokrom f karena itu merupakan reduktan yang baik. Percobaan lebih lanjut yang membuktikan bahwa oksigen berkembang pada fotosintesis Tumbuhan hijau dilakukan oleh Hill pada tahun 1937 dan 1939. Dia menunjukkan bahwa kloroplas terisolasi melepaskan oksigen ketika memperleh agen pengurang tak alami seperti besi oksalat, ferisianida atau benzokinon setelah sebelumnya diterangi oleh cahaya. Reaksi Hill adalah sebagai berikut:
2 H2O + 2 CO2 + (cahaya, kloroplas) → C6H12O62 + O2
yang mana A adalah penerima elektron. Dengan demikian, dalam penerangan, penerima elektron terkurangi dan oksigen berkembang.
Samuel Ruben dan Martin Kamen menggunakan isotop radioaktif untuk menunjukkan bahwa oksigen yang dilepaskan dalam fotosintesis berasal dari air.
Melvin Calvin dan Andrew Benson, bersama dengan James Bassham, menjelaskan jalur asimilasi karbon (siklus reduksi karbon fotosintesis) pada Tumbuhan. Siklus reduksi karbon kini dikenal sebagai siklus Calvin, yang mengabaikan kontribusi oleh Bassham dan Benson. Banyak ilmuwan menyebut siklus ini sebagai Siklus Calvin-Benson, Benson-Calvin, dan beberapa bahkan menyebutnya Siklus Calvin-Benson-Bassham (atau CBB).
Ilmuwan pemenang Hadiah Nobel, Rudolph A. Marcus, berhasil menemukan fungsi dan manfaat dari rantai pengangkutan elektron.
Otto Heinrich Warburg dan Dean Burk menemukan reaksi fotosintesis I-kuantum yang membagi CO2, diaktifkan oleh respirasi.
Louis N.M. Duysens dan Jan Amesz menemukan bahwa klorofil a menyerap satu cahaya, mengoksidasi kitokrom f, klorofil a (dan pigmen lainnya) akan menyerap cahaya lainnya, namun akan mengurangi kitokrom sama yang telah teroksidasi.
a. Penangkapan Energi Cahaya (Fotosistem)
Fotosistem merupakan tahap pertama dari proses fotosintesis. Ketika klorofil menyerap energi foton dari cahaya, elektron pada klorofil akan terlepas ke orbit luar (tereksitasi). Elektron ini akan ditangkap oleh penerima elektron yaitu plastokuinon. Jadi unit penangkapan elektron inilah yang disebut dengan fotosistem.
Ketika elektron ditangkap oleh plastokuinon, akibatnya jumlah elektron di dalam klorofil menjadi tidak stabil. Untuk itu klorofil harus disuplai elektron dari molekul lain. Dalam waktu yang bersamaan H2O terpecah menjadi 2H+, OH- dan elektron (fotolisis). Elektron dari air inilah yang dipakai untuk menstabilkan klorofil.
Jadi secara sederhana, Unit yang mampu untuk menangkap energi cahaya matahari, yaitu klorofil yang melepaskan elektron dan menyerap foton (energi cahya dengan panjang gelombang yang sesuai), disebut dengan fotosistem.
Dikenal ada 2 macam fotosistem di dalam tilakoid, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.
1. Fotosistem I
Di dalam fotosistem I, terdapat molekul klorofil yang berada pada pusat reaksi dari fotosistem I dinamakan P700. Di sebut demikian karena sangat baik menyerap energi cahaya dengan panjang gelombang 700nanometer.
2. Fotosistem II
Di dalam fotosistem II, terdapat molekul klorofil yang berada pada pusat reaksi fotosistem II dan dinamakan P680, karena sangat baik menyerap energi cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer.
Proses penyerapan cahaya yang selanjutnya berdampak pada lepasnya elektron dari klorofil, untuk selanjutnya di salurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron. Proses ini merupakan awal dari proses fotosintesis. Berdasarkan aliran elektron, fotosistem I bersifat siklis dan fotosistem II bersifat nonsiklis. Untuk jelasnya semua ini akan diuraikan pada tahap selanjutnya yaitu Aliran atau siklus elektron.
Ketika terjadinya proses fotosistem atau penyerapan energi cahaya, klorofil yang dapat diserap adalah klorofil a (P700), yaitu klorofil yang mampu menyerap terutama cahaya merah dan biru-ungu. Klorofil a berperan langsung dalam fotosintesis (reaksi terang).
Respirasi Tumbuhan
File Pendukung: PPt
Video
Respirasi berasal dari kata latin yaitu respirare yang berarti bernafas.
Reaksi respirasi merupakan reaksi katabolisme yang memecah molekul-molekul gula menjadi molekul anorganik berupa CO2 dan H2O (Salisbury, 1995).
Respirasi adalah suatu proses pengambilan O2 untuk memecah senyawa-senyawa organik menjadi CO2, H2O dan energi. Namun demikian respirasi pada hakikatnya adalah reaksi redoks, dimana substrat dioksidasi menjadi CO2 sedangkan O2 yang diserap sebagai oksidator mengalami reduksi menjadi H2O.
Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.
Respirasi sudah diketahui sejak abad XVIII :
• 1772 J.Priestley : Tumbuhan dapat memurnikan udara kotorkotor
• Lavoisier : RespirasiO2CO2+ H2O
• Ingenhousz : Tumbuhan dan hewan terjadi pertukaranO2danCO2dengan atmosfir.
Secara umum, respirasi karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut:
C6H12O6 + O2 → 6CO2 + H2O + energi
Reaksi di atas merupakan persamaan rangkuman dari reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses respirasi. Reaksi tersebut terlihat sangat sederhana, terlihat seakan respirasi merupakan reaksi tunggal, sehingga mungkin dapat agak menyesatkan karena respirasi yang sebenarnya bukanlah reaksi tunggal. Respirasi merupakan rangkaian dari banyak reaksi komponen, yang masing-masingnya dikatalisis oleh enzim yang berbeda.
Substrat Respirasi:
Substrat respirasi adalah setiap senyawa organik yang dioksidasikan dalam respirasi, atau senyawa-senyawa yang terdapat dalam sel tumbuhan yang secara relatif banyak jumlahnya dan biasanya direspirasikan menjadi CO2 dan air. Sedangkan metabolit respirasi adalah intermediat-intermediat yang terbentuk dalam reaksi-reaksi respirasi.
Substrat respirasi terdiri dari:
Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi.
Beberapa jenis gula seperti Glukosa, fruktosa dan sukrosa
Pati
Lipid
Asam-asam Organik
Protein (digunakan dalam keadaan dan spesies tertentu)
Bagian tumbuhan yang aktif melakukan respirasi yaitu bagian yang sedang tumbuh seperti:
Kuncup bunga
Tunas
Biji yang berkecambah
Ujung batang
Ujung akar
Penggolongan Respirasi
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob.
Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 dari udara.
Prosesnya meliputi :
Absorbsi oksigen,
Memecah senyawa organik, misal glukosa (KH) menjadi senyawa yang lebih sederhana (CO2 & H2O),
Membebaskan energy. Sebagian energi dipakai untuk proses kehidupan,sebagian hilang sebagai panas.
Membebaskan CO2 dan H2O
Pada sel yang masih hidup respirasi terjadi pada sitoplasma & mitokondria.
Respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2. Respirasi anaerob sering disebut juga dengan nama fermentasi. Respirasi anaerob biasanya terdapat pada tanaman tinggi hanya terjadi jika persediaan O2 bebas di bawah minimum., pada biji-bijian yang tampak kering (jagung, padi, biji bunga matahari), buah-buahan yang berdaging seperti buah apel & peer dapat bertahan berbulan-bulan di dalam penyimpanan, dimana hanya terdapat H & N saja, buah terus menghasilkan CO2. Hasil respirasi anaerob pd tanaman tingkat tinggi adalah asam sitrat, asam malat, asam oksalat, asam lartarat, asam susu.
Kurangnya O2 atau kelebihan CO2 tampak pada kegiatan respirasi biji- bijian, akar & batang yang terpendam dalam tanah. Jika kadar CO2 naik sampai 10 % & kadar O2 turun sampai 0 % maka respirasi terhenti.
Kuosien Respirasi (KR)
Kuosien Respirasi (KR) : angka perbandingan antara volume CO2 yang dibebaskan dengan volume O2 yang diabsorpsi secara simultan oleh jaringan dalamperiode waktu tertentu pada suhu & tekanan tertentu.
KR = Vol CO2 : Vol O2
KR : Glukosa = 1, Lemak = 0,7, Protein = 0,7 < KR < 1
Titik kompensasi : titik yang menunjukkan kecepatan Fotosintesis yang dilakukan tumbuhan sama dengan kecepatan respirasinya
Contoh Perhitungan Nilai Kuosien Respirasi(KR):
Gula : C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 +H2O, KR = 6 mol CO2 = 1.06 mol O2
Asam lemak (asam palmitat): C16H32O2 + 11O2 →C12H22O11 + 4CO2 + 5H2O
KR = 4 mol CO2 = 0.36, 11 mol O2
KR memberi petunjuk tentang jenis substrat yang dioksidasikan & jenis metabolisme yang sedang berlangsung.
KR > 1 : sel kekurangan O2, repirasi aerob dibantu respirasi anaerob agar menambah energy
KR < 1 : sebagian / semua CO2 yang dihasilkan dalam respirasi digunakan langsung oleh organisme ybs, misal untuk fotosintesis.
Manfaat Respirasi Bagi Tumbuhan
Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan. Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik, dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai ”Building Block”. Building Block merupakan senyawa-senyawa yang penting sebagai pembentuk tubuh. Senyawa-senyawa tersebut meliputi asam amino untuk protein; nukleotida untuk asam nukleat; dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom), lemak, sterol, karotenoid, pigmen flavonoid seperti antosianin, dan senyawa aromatik tertentu lainnya, seperti lignin.
Telah diketahui bahwa hasil akhir dari respirasi adalah CO2 dan H2O, hal ini terjadi bila substrat secara sempurna dioksidasi, namun bila berbagai senyawa di atas terbentuk, substrat awal respirasi tidak keseluruhannya diubah menjadi CO2 dan H2O. Hanya beberapa substrat respirasi yang dioksidasi seluruhnya menjadi CO2 dan H2O, sedangkan sisanya digunakan dalam proses anabolik, terutama di dalam sel yang sedang tumbuh. Sedangkan energi yang ditangkap dari proses oksidasi sempurna beberapa senyawa dalam proses respirasi dapat digunakan untuk mensintesis molekul lain yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.
Faktor- faktor yang mempengaruhi laju respirasi
Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi adalah suhu, kelembaban, ketersediaan jumlah dan jenis subsrat, ketersediaan O2 (Salisbury, 1995)
Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:
Ketersediaan substrat
Tersedianya substrat pada tanaman merupakan hal yang penting dalam melakukan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Demikian sebliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat.
Ketersediaan Oksigen
Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada tumbuhan yang sama. Fluktuasi normal kandungan oksigen di udara tidak banyak mempengaruhi laju respirasi, karena jumlah oksigen yang dibutuhkan tumbuhan untuk berrespirasi jauh lebih rendah dari oksigen yang tersedia di udara.
Suhu
Pengaruh faktor suhu bagi laju respirasi tumbuhan sangat terkait dengan faktor Q10, dimana umumnya laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.
Tipe dan umur tumbuhan
Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolsme, dengan demikian kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-masing spesies. Tumbuhan muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi dibanding tumbuhan yang tua. Demikian pula pada organ tumbuhan yang sedang dalam masa pertumbuhan.
Proses Respirasi
Proses respirasi diawali dengan adanya penangkapan O2 dari lingkungan. Proses transport gas-gas dalam tumbuhan secara keseluruhan berlangsung secara difusi. Oksigen yang digunakan dalam respirasi masuk ke dalam setiap sel tumbuhan dengan jalan difusi melalui ruang antar sel, dinding sel, sitoplasma dan membran sel. Demikian juga halnya dengan CO2 yang dihasilkan respirasi akan berdifusi ke luar sel dan masuk ke dalam ruang antar sel. Hal ini karena membran plasma dan protoplasma sel tumbuhan sangat permeabel bagi kedua gas tersebut.
Setelah mengambil O2 dari udara, O2 kemudian digunakan dalam proses respirasi dengan beberapa tahapan, diantaranya yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus asam sitrat, dan transpor elektron.
Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap :
Glikolisis, yaitu tahapan pengubahan glukosa menjadi dua molekul asam piruvat (beratom C3), peristiwa ini berlangsung di sitosol. As. Piruvat yang dihasilkan selanjutnya akan diproses dalam tahap dekarboksilasi oksidatif. Selain itu glikolisis juga menghasilkan 2 molekul ATP sebagai energi, dan 2 molekul NADH yang akan digunakan dalam tahap transport elektron.Dalam keadaan anaerob, As. Piruvat hasil glikoisis akan diubah menjadi karbondioksida dan etil alkohol. Proses pengubahan ini dikatalisis oleh enzim dalam sitoplasma. Dalam respirasi anaerob jumlah ATP yang dihasilkan hanya dua molekul untuk setiap satu molekul glukosa, hasil ini berbeda jauh dengan ATP yang dihasilkan dari hasil keseluruhan respirasi aerob yaitu 36 ATP.
Peristiwa perubahan :
Glukosa berubah menjadi Glukosa – 6 – fosfat berubah menjadi Fruktosa 1,6 difosfat berubah menjadi 3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Þ Asam piravat.
Jadi hasil dari glikolisis : 2 molekul asam piravat, 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi tinggi dan 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.
Enzim-enzim yang berperan dalam GLikolisis yaitu Heksokinase, Fosfoheksokinase, Fosfofruktokinase, Aldolase, triosa fosfat isomerase, triosa fosfat dehidrogenase, fosfogliseril kinase, fosfoglisero mutase, Enolase, dan piruvat kinase.
Manfaat glikolisis:
Mereduksi 2 molekul NAD+ menjadi NADH untuk setiap molekul heksosa yang dirombak.
Setiap molekul heksosa yang dirombak akan dihasilkan 2 molekul ATP, jika substratnya berupa glukosa- P-, glukosa 6-P, atau fruktosa-6-P maka akan dihasilkan 3 molekul ATP.
Melalui glikolisis akan dihasilkan senyawa- senyawa antara yang dapat menjadi bahan baku untuk sintesis berbagai senyawa yang terdapat dalam tumbuhan.
Dekarboksilasi oksidatif, yaitu pengubahan asam piruvat (beratom C3) menjadi Asetil KoA (beratom C2) dengan melepaskan CO2, peristiwa ini berlangsung di sitosol. Asetil KoA yang dihasilkan akan diproses dalam siklus asam sitrat. Hasil lainnya yaitu NADH yang akan digunakan dalam transpor elektron.
Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia. Siklus asam sitrat (daur krebs) terjadi di dalam matriks dan membran dalam mitokondria, yaitu tahapan pengolahan asetil KoA dengan senyawa asam sitrat sebagai senyawa yang pertama kali terbentuk. Beberapa senyawa dihasilkan dalam tahapan ini, diantaranya adalah satu molekul ATP sebagai energi, satu molekul FADH dan tiga molekul NADH yang akan digunakan dalam transfer elektron, serta dua molekul CO2.
Fungsi utama Siklus Krebs adalah:
Mereduksi NAD+ dan FAD menjadi NADH dan FADH2 yang kemudian dioksidasi untuk menghasilkan ATP.
Sintesis ATP secara langsung, yakni 1 molekul ATP untuk setiap molekul piruvat yang dioksidasi
Pembentukan kerangka karbon yang dapat digunakan untuk sintesis asam- asam amino tertentu, yang kemudian dapat dikonversi untuk membentuk senyawa yang lebih besar.
Transfer elektron, yaitu serangkaian reaksi yang melibatkan sistem karier elektron (pembawa elektron). Proses ini terjadi di dalam membran dalam mitokondria. Dalam reaksi ini elektron ditransfer dalam serangkaian reaksi redoks dan dibantu oleh enzim sitokrom, quinon, piridoksin, dan flavoprotein. Reaksi transfer elektron ini nantinya akan menghasilkan H2O.
Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO2.
Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.
Lintasan Pentosa Fosfat
Lintasan reaksi yang berbeda dengan glikolisis dan Siklus Krebs ini disebut Lintasan Pentosa fosfat (LPF) karena terbentuk senyawa yang terdiri dari 5 atom karbon. Lintasan ini juga disebut sebagai Lintasan Fosfoglukonat. Berlangsung di sitosol.
Rangkaian reaksi: reaksi pertama pada LPF melibatkan glukosa-6-P( hasil penguraian pati oleh enzim fosforilase yang diikuti oleh enzim fosfoglukomutase pada glikolisis atau hasil penambahan fosfat terminal ATP pada glukosa atau hasil langsung reaksi fotosintesis). Glukosa-6-P segera dioksidasi(didehidrogenasi) oleh enzim dehidrogenase untuk membentuk senyawa 6-fosfogluko-nonlakton, yang kemudian dihidrolisis menjadi 6-fosfoglukonat oleh suatu enzim laktonase. Senyawa 6-fosfoglukonat kemudian mengalami dekarboksilasi oksidatif untuk menghasilkan ribulosa-5-P oleh enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase.
Reaksi-reaksi selanjutnya dari LPF akan menghasilkan pentose posfat. Reaksi- reaksi ini dipacu oleh enzimisomeras, epimerase, transketolase dan transaldolase
Fungsi LPF:
Produksi NADPH, dimana senyawa ini kemudian dapat dioksidasi untuk menghasilkan ATP
Terbentuknya senyawa erithrosa-4-P, dimana senyawa ini merupakan bahan baku esensial untuk pembentukan senyawa fenolik seperti sianin dan lignin
Menghasilkan ribulosa-5-P yang merupakan bahan baku unit ribosa dan deoksiribosa pada nukleotida pada RNA dan DNA.
Zat penghambat respirasi
Zat yang dapat menghambat proses respirasi yaitu
sianida,
fluoride,
Iodo asetat,
CO diberikan pd jaringan
Eter, kloroform, aseton, formaldehida dapat menambah respirasi dlm waktu pendek.
Langganan:
Postingan (Atom)