LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHANPENGARUH CAHAYA (SUHU) TERHADAP KECEPATAN TRANSPIRASIDisusun Bachtiar NIM 103204077Oleh : Adi SaputraJURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA 2012BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Tumbuhan dalam aktivitas hidupnya, mengeluarkan sejumlah besar air yang diserap (90%) ke atmosfer dalam bentuk uap air. Hilangnya air dari tubuh tanaman dalam bentuk uap air ini dinamakan transpirasi dan hampir semua air yang ditranspirasikan keluar melalui stomata. Hanyalah 1 2% dari seluruh air yang digunakan oleh tumbuhan dalam proses fotosintesis atau didalam kegiatan metabolik sel-sel daunnya. Sisanya menguap dari daun dalam proses transpirasi. Air menguap ke dalam ruang udara pada lapisan bunga karang. Bila stomata terbuka, uap air keluar dari daun. Jika daun itu harus terus berfungsi dengan baik, maka air segar harus disediakan kepada daun untuk menggantikan air yang hilang pada waktu transpirasi. Transpirasi dimulai dengan penguapan air oleh sel-sel mesofil ke rongga antar sel yang ada dalam daun. Penguapan air ke rongga antar sel akan terus berlangsung sampai rongga antar sel jenuh akan uap air. Sel-sel yang menguapkan airnya ke rongga antar sel, tentu akan mengalami kekurangan air sehingga potensial airnya menurun. Kekurangan air ini akan diisi oleh air yang berasal dari xylem tulang daun, yang selanjutnya akan menerima dari batang dan batang akan menerima dari akar dan seterusnya. Apabila stomata membuka, uap air dari rongga antar sel akan keluar ke atmosfer. Secara umum, proses transpirasi berlangsung dalam 2 tahap, yaitu evaporasi air dan difusi air. Pada dasarnya transpirasi ditentukan oleh seberapa besar antara dua sel penutup stomata, sehingga proses-proses yang menyebabkan membuka dan menutupnya stomata juga menentukan besarnya transpirasi. Beberapa faktor lingkungan yang mempengaruhi proses transpirasi diantaranya adalah radiasi cahaya, kelembaban, suhu, angin dan keadaan air tanah. Berdasarkan hal diatas maka dilakukan eksperimen tentang pengaruh intensitas cahaya terhadap kecepatan transpirasi dengan menggunakan tanaman pacar air (Impatien balsemia).B. Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah yang dapat diambil dari latar belakang diatas adalah : Bagaimanakah pengaruh lingkungan (cahaya atau suhu) terhadap kecepatan transpirasi dengan metode penimbangan? C. Tujuan Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui bagaimanakah pengaruh lingkungan (cahaya atau suhu) terhadap kecepatan transpirasi dengan metode penimbangan.BAB II LANDASAN TEORI Transpirasi Transpirasi merupakan proses hilangnya air dari tubuh tumbuhan dalam bentuk uap air. Teori apapun yang menejelaskan gerak ke atas air dalam xylem harus memperhatikan volume air yang diangkut serta kecepatannya. Tumbuhan herba dapat menyerap suatu volume air setiap hari yang sama dengan beberapa kali volume tanaman itu sendiri. Air yang mengandung petanda (misalnya buerupa isotop radioaktif) dapat diperlihatkan bergerak keatas dalam batang sebanyak 75 cm setiap menitnya. Kandungan air dalam tubuh tumbuhan, hanya 1 dari 2 % dari seluruh air digunakan untuk fotosintesis atau di dalam kegiatan metabolik sel-sel daunnya. Sedangkan sisanya menguap melalui melalui proses yang disebut transpirasi. Pada tumbuhan, transpirasi dilakukan oleh tumbuhan melalui stomata, kutikula dan lentisel. Berdasarkan sarana yang digunakan tersebut maka dikenal dengan istilah transpirasi stomata, transpirasi kutikula dan transpirasi lentisel. Organ tumbuhan yang paling utama dalam melaksanakan proses transpirasi adalah daun karena pada daun banyak dijumpai stomata yang membantu meningkatkan laju angkutan air dan garam mineral serta mengatur suhu tubuh dengan cara melepaskan kelebihan panas dari tubuh dan mengatur turgor optimum di dalam sel. Proses proses transpirasi terjadi melalui 2 tahapan, yaitu : Evaporasi air dari dinding sel ke ruang antar sel yang ada dalam daun. Proses ini akan terus berlangsung sampai rongga antar sel jenuh dengan uap air. Sel-sel yang menguapkan air ke rongga antar sel akan kekurangan air sehingga potensial airnya menurun. Pada tahap inilah air yang diserap oleh akar akan dibawa naik melalui pembuluh xylem sampai bagian daun. Difusi air dari ruang antar sel ke atmosfer melalui stomata, kutikula ataupun lentisel.Di samping mengeluarkan air dalam bentuk uap air, tumbuhan dapat pula mengeluarkan air dalam bentuk tetesan air yang prosesnya disebut gutasi dengan melalui alat yang disebut hidatoda, yaitu yaitu suatu lubang yang terdapat pada ujung urat daun yang sering kita jumpai pada spesies tumbuhan tertentu. B. Mekanisme Transpirasi Melalui Stomata Daun tersusun atas sel-sel epidermis atas, jaringan mesofil yang terdiri atas jaringan palisade dan jaringan bunga karang dengan ikatan pembuluh diantara sel epidermis bawah dengan stomata. Transpirasi dimulai dengan penguapan air oleh sel-sel mesofil ke rongga antar sel yang ada dalam daun. Dalam hal ini rongga antar sel jaringan bunga karang merupakan rongga yang besar, sehingga dapat menampung uap air dalam jumlah yang banyak. Penguapan air ke rongga antar sel akan terus berlangsung selama rongga antar sel belum jenuh dengan uap air. Selsel yang menguapkan airnya kerongga antar sel tentu akan mengalami kekurangan air sehingga potensial airnya menurun. Kekurangan air ini akan diisi oleh air yang berasal dari xylem tulang daun yang selanjutnya tulang daun akan menerima air dari batang dan batang menerima dari akar. Uap air yang terkumpul dalam rongga antar sel akan tetap berada dalam rongga antar sel tersebut selama stomata pada epidermis daun tidak membuka. Kalaupun ada uap air yang keluar menembus epidermis dan kutikula, jumlahnya hanya sedikit dan dapat diabaikan. Agar transpirasi dapat berjalan, maka stomata pada epidermis tadi harus membuka. Apabila stomata membuka, maka akan ada penghubung antara rongga antar sel dengan atmosfer. Stomata tumbuhan pada umumnya membuka pada saat matahari terbit dan menutup saat hari gelap sehingga memungkinkan masuknya CO2 yang diperlukan untuk fotosintesis pada siang hari. Umumnya, proses pembukaan memerlukan waktu 1 jam dan penutupan berlangsung secara bertahap sepanjang sore. Stomata menutup lebih cepat jika tumbuhan ditempatkan dalam gelap secara tiba-tiba (Salisbury dan Ross, 1995). Loveless (1991) dalam literaturnya menyebutkan terbukanya stomata pada siang hari tidak terhambat jika tumbuhan itu berada dalam udara tanpa karbon dioksida, yaitu keadaan fotosintesis tidak dapat terlaksana. Kalau tekanan uap air di atmosfer lebih rendah dari rongga antar sel,uap air dari rongga antar sel akan keluar ke atmosfer dan prosesnya disebut transpirasi. Skema Mekanisme Membukanya Stomata Cahaya fotosintesis dalam sel-sel mesophyl berkurangnya CO2 dalam ruang antar sel menaikan pH dalam sel penutup perubahan enzimatik menjadi gula menaikkan kadar gula menaikkan tekanan osmotic dari getah sel menaikkan turgor stomata membuka (Pandey dan Sinha, 1983). Kegiatan transpirasi dipengaruhi banyak faktor, baik faktor dalam maupun luar. Faktor dalam antara lain besar kecilnya daun, tebal tipisnya daun, berlapis lilin atau tidaknya permukaan daun, banyak sedikitnya bulu pada permukaan daun, banyak sedikitnya stomata, bentuk dan letak stomata (Salisbury&Ross.1992) dan faktor luar antara lain: Kelembaban. Bila daun mempunyai kandungan air yang cukup dan stomata terbuka, maka laju transpirasi bergantung pada selisih antara konsentrasi molekul uap air di dalam rongga antar sel di daun dengan konsentrasi mulekul uap air di udara. Suhu. Kenaikan suhu dari 180 sampai 200 F cenderung untuk meningkatkan penguapan air sebesar dua kali. Dalam hal ini akan sangat mempengaruhi tekanan turgor daun dan secara otomatis mempengaruhi pembukaan stomata. Cahaya. Cahaya memepengaruhi laju transpirasi melalui dua cara pertama cahaya akan mempengaruhi suhu daun sehingga dapat mempengaruhi aktifitas transpirasi dan yang kedua dapat mempengaruhi transpirasi melalui pengaruhnya terhadap buka-tutupnya stomata. Angin. Angin mempunyai pengaruh ganda yang cenderung salingbertentangan terhadap laju transpirasi. Angin menyapu uap air hasil transpirasi sehingga angin menurunkan kelembanan udara diatas stomata, sehingga meningkatkan kehilangan neto air. Namun jika angin menyapu daun, maka akan mempengaruhi suhu daun. Suhu daun akan menurun danhal ini dapat menurunkan tingkat transpirasi. Kandungan air tanah. Laju transpirasi dapat dipengaruhi oleh kandungan air tanah dan alju absorbsi air di akar. Pada siang hari biasanya air ditranspirasikan lebih cepat dari pada penyerapan dari tanah. Hal tersebut menyebabkan devisit air dalam daun sehingga terjadi penyerapan yang besar, pada malam hari terjadi sebaliknya. Jika kandungan air tanah menurun sebagai akibat penyerapan oleh akar, gerakan air melalui tanah ke dalam akar menjadi lambat. Hal ini cenderung untuk meningkatkan defisit air pada daun dan menurunkan laju transpirasi lebih lanjut (Loveless,1991). Pengaruh cahaya. Transpirasi berhubungan langsung dengan intensitas cahaya. Semakin besar intensitas cahaya semakin tinggi laju transpirasi. Cahaya mempengaruhi laju transpirasi melalui dua cara yaitu sebagai berikut : Sehelai daun yang dikenai cahaya matahari lansung akan mengabsorbsi energi radiasi. Hanya sebagian kecil energi tersebut yang digunakan dalam fotosintesis, selebihnya diubah menjadi energi panas. Sebagian dari energi panas tersebut dilepaskan ke lingkungan, dan selebihnya meningkatkan suhu daun lebih tinggi daripada suhu udara disekitarnya. Pemanasan tersebut meningkatkan transpirasi, karena suhu daun biasanya merupakan faktor terpenting yang mempengaruhi laju proses tersebut. Fakta yang menunjukkan bahwa daun yang kena cahaya matahari mempunyai suhu yang lebih tinggi daripada suhu udara memungkinkan laju transpirasi yang cepat, bahkan dalam udara yang jenuh. Cahaya dalam bentuk yang tidak lansung dapat pula mempengaruhi transpirasi melalui pengaruhnya terhadap buka tutupnya stomata. Pada siang hari, Ketika ada cahaya matahari, stomata membuka karena meningkatnya pencahayaan, dan cahaya meningkatkan suhu daun sehungga air menguap lebih cepat. Naiknya suhu membuat udara mampu membawa lebih banyak kelembaban, maka transpirasi meningkat dan barangkali bukaan stomata pun terpengaruh. Anginmembawa lebih banyak CO2 dan mengusir uap air. Hal ini menyebabkan penguapan dan penyerapan CO2 meningkat, tapi agak kurang dari yang diduga, karena meningkatnya CO2 menyebabkan stomata menutup sebagian. Bila daun dipanaskan oleh sinar matahari dengan panas yang melabihi suhu udara, angin akan menurunkan suhunya. Akibatnya, transpirasi menurun. Cahaya mempunyai hubungan langsung dengan proses fotosintesis dalam menghasilkan karbohidrat, untuk digunakan dalam proses respirasi sampai dihasilkan energi dalam bentuk ATP. C6H12O2 + O2 CO2 + H2O + ATP Yang dibutuhkan pada proses absorbsi dan transpirasi.Pengaruh cahaya diyakini mempunyai pengaruh tak lansung melalui penurunan konsentrasi CO2 oleh fotosintesis. Tapi baru baru ini, sejumlah kajian memperlihatkan bahwa cahaya memiliki pengaruh kuat terhadap stomata, lepas dari peranannya dalam fotosintesis. Diduga, cahaya bekerja di sel mesofil, yang lalu mengirim pesan pada sel penjaga. Atau, penerima cahaya terdapat di sel penjaga itu sendiri. Pada tingkat cahaya yang tinggi, stomata tanaman memberikan respons terhadap konsentrasi CO2 antar sel yang rendah. Stomata memberikan respons terhadap cahaya bahkan juga stomata pada daun yang fotosintesisnya diturunkan sampai nol dengan pemberian zat penghambat (sianazin). Sharkey dan Raschke berkesimpulan, pada cahaya rendah konsentrasi CO2 antar sel dapat menjadi factor pengendali yang utama pada tingkat cahaya tinggi, respons langsung terhadap cahaya dapat melebihi kebutuhan CO2 untuk fotosintesis dan menyebabkan peningkatan konsentrasi CO2 antar sel. Naiknya konsentrasi CO2 antar sel dapat diamati saat cahaya ditingkatkan (karena stomata membuka), yang ternyata berlawanan sekali dengan yang diperkirakan jika stomata memberikan respons terhadap cahayahanya melalui efek fotosintetik dari konsentrasi CO2 (Salisbury dan Ross, 1995).BAB III METODE PERCOBAAN A. Jenis Penelitian Jenis penelitian ini adalah eksperimental, karena dilakukan percobaan untuk menjawab rumusan masalah, dan terdapat variabel-variabel dalam penelitian yang dilakukan. B. Variabel percobaan Variabel yang digunakan dalam melekukan percobaan ini antara lain : Variabel kontrol : Jenis tumbuhan (tanaman pacar air) Variabel manipulasi : Kondisi atau penempatan tumbuhan pacar air dalam erlenmeyer (gelap atau terang) Variabel respon : Kecepatan transpirasi C. Alat dan Bahan Alat Erlenmeyer 250 mL Sumbat erlenmeyer dengan lubang ditengahnya Timbangan Termometer Higrometer Lux meter Bohlam lampu 100 watt dan lampu duduk Pisau tajam Penggaris Kertas milimeter Bahan Air 2 buah 2 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buahVaselin Dua pucuk tanaman pacar air (Impatien balsemia) yang memiliki kondisi hampir sama sepanjang 20 cm. D. Prosedur Kerja Menyiapkan bahan dan alat yang diperlukan. Menyediakan 2 buah erlenmeyer, mengisinya dengan air volume 150 mL. Memotong miring pangkal pucuk batang tanaman pacar air dalam air, dan segera memasukkan potongan tanaman tersebut pada tabung erlenmeyer melalui lubang pada sumbat sampai bagian bawahnya terendam air. Membuang bunga, kuncup, daun yang rusak dan mengolesi luka tumbuhan pacar air tersebut dengan vaselin. Demikian pula mengolesi celah-celah yang ada dengan vaselin (misalnya sekitar sumbat penutup). Menimbang kedua erlenmeyer tersebut lengkap dengan tanaman pacar air dan air yang ada di dalamnya dan mencatat hasilnya. Meletakkan erlenmeyer 1 di dalam ruangan dan erlenmeyer 2 pada tempat dengan jarak 20 cm dari lampu pijar 100 watt. Mengukur kondisi lingkungan kedua tempat tersebut meliputi suhu, intensitas cahaya dan kelembaban. Setiap 30 menit menimbang erlenmeyer beserta perlengkapannya dan mencatat hasilnya. Mengulangi pengukuran sebanyak 3 kali. Setelah penimbangan terakhir, mengambil daun-daun pada tanaman tersebut, kemudian mengukur luas total daun tersebut dengan kertas milimeter/grafik, caranya sebagai berikut : Membuat pola masing-masing daun pada kertas grafik. Menghitung luas daun dengan ketentuan: apabila kurang dari kotak dianggap nol, dan apabila lebih dari kotak dianggap satu.BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN30(1) Gelap Terang Hasil 80 320 27 32 83 82 265 220, 9 264,6 0,4 219,8 1,130(2) 264,0 0,6 216,3 2,530(3) 263,8 0,2 213,7 2,6 0,2 2,1 69 46 2 x 10-4 15 x 10-4Rata- Luas Dari hasil pengamatan diperoleh data sebagai berikut: Intensit Su Kele Bera Berat akhir (gr) rata hu mba t daun Tabel as Tempat selisih (cm2 ban awal cahaya (oC Selisih Berat (gr) berat Tabel Pengaruh Intensitas Cahaya (suhu) terhadap Kecepatan Transpirasi ) (cd/m2) ) (%) (gr) (gr)Histogram Histogram Pengaruh Intensitas Cahaya (suhu) terhadap Kecepatan Transpirasi0 06 ,0 1 0 04 ,0 1 0 02 ,0 1 0 0 ,0 1 0 08 ,0 0 0 06 ,0 0 0 04 ,0 0 0 02 ,0 0 0 Gela p T ng era g p ela tera ngAnalisis Data Berdasarkan data diatas, maka dapat dianalisis bahwa besarnya intensitas cahaya mempengaruhi kecepatan transpirasi pada tanaman pacar air (Impatien balsemia). Tanaman yang diletakkan di tempat gelap (tanpa lampu 100 watt) dengan suhu 27oC dan intensitas cahaya sebesar 80 cd/m2mempunyai kecepatan transpirasi sebesar 2 x 10-4 g/menit/cm2. Sedangkan tanaman pacar air Impatien balsemia) yang ditempatkan ditempat terang (dengan lampu 100 watt) di letakkan di jarak 20 cm dengan sinar lampu 100 watt dengan suhu 32 oC dan intensitas cahaya 320 cd/m2 diperoleh kecepatan transpirasi sebesar 15 x 10-4 g/menit/cm2. Berdasarkan data tersebut dapat dikatakan bahwa semakin tinggi intensitas cahaya terhadap maka kecepatan transpirasinya semakin cepat. Sebaliknya semakin rendah intensitas cahayanya maka semakin rendah kecepatan transpirasinya. Pernyataan tersebut juga berlaku untuk suhu dimana semakin tinggi suhu maka kecepatan transpirasinya semakin cepat, dan sebaliknya kecepatan transpirasi semakin lambat jika suhu rendah. Pembahasan Berdasarkan analisis di atas maka dapat diketahui bahwa besarnya intensitas cahaya dan suhu mempengaruhi kecepatan transirasi pada tanaman pacar air (Impatien balsemia) dimana pada intensitas cahaya 320 cd/m2 mempunyai kecepatan transpirasi lebih tinggi yaitu 15 x 10-4daripada kecepatan transpirasi pada intensitas cahaya 80 cd/m2 yaitu 2 x 10-4. Hal ini disebabkan karena pada kondisi lingkungan dengan cahaya tinggi (misalnya pada siang hari) maka stomata tanaman pacar air (Impatien balsemia) akan lebih cepat membuka sehingga proses transpirasi akan berjalan cepat. Hal ini disebabkan karena pada saat stomata membuka maka akan ada penghubung antara rongga antar sel dengan atmosfer sehingga uap air akan dikeluarkan melalui stomata (transpirasi). Jika hal ini terus menerus berlangsung maka sel-sel yang menguapkan airnya ke rongga antar sel akan mengalami kekurangan air sehingga potensial airnya menurun. Kekurangan air ini akan diisi oleh air yang berasal dari xylem atau tulang daun. Selanjutnya tulang daun akan menerima air dari batang, dan batang menerima air dari akar, proses itu berjalan terus-menerus. Sedangkan pada intensitas cahaya 80 cd/m2 mempunyai kecepatan transpirasi lebih kecil karena stomata yang membuka sedikit sehingga uap air yang diuapkan lebih sedikit. Hal ini manjadikan potensial air dalamrongga antar sel tidak banyak mengalami penurunan, sehingga laju pengangkutan dari xylem akar ke xylem batang lalu ke xylem tulang daun dan akhirnya ke ruang antara sel berjalan lambat, sehingga kecepatan transpirasi berjalan lambat. Hal ini juga berlaku untuk suhu, dimana pada suhu 32 oC kecepatan transpirasinya lebih cepat dibandingkan pada suhu 27 oC. hal ini terjadi karena kenaikan suhu udara akan mempengaruhi kelembaban relatifnya. Meningkatnya suhu pada siang hari akan menyebabkan kelembaban udara semakin rendah sehingga mengakibatkan perbedaan tekanan uap air ke dalam rongga daun dengan di udara menjadi semakin besar yang akhirnya meningkatkan kecepatan transpirasi. Sebaliknya pada suhu yang lebih rendah kelembaban relatifnya semakin tinggi sehingga perbedaan tekanan uap air di udara semakin kecil yang akhirnya menyebabkan kecepatan traspirasi semakin lambat.BAB V PENUTUP KESIMPULAN Dari percobaan Pengaruh cahaya dan suhu terhadap kecepatan transpirasi yang telah dilakukan, maka dapat diambil simpulan bahwa intensitas cahaya dan suhu dapat mempengaruhi kecepatan transpirasi pada tanaman pacar air (Impatien balsemia), dimana semakin besar intensitas cahaya dan suhu maka kecepatan transpirasi semakin cepat. Sebaliknya semakin kecil intensitas cahaya dan suhu maka kecepatan transpirasi semakin lambat.DAFTAR PUSTAKA Rahayu, Yuni Sri. 2012. Petunjuk Praktikum Fisiologi Tumbuhan. Surabaya: Unesa Press Sasmitamihardja, Dardjat. 1996. Fisiologi Tumbuhan. Bandung : Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Soerodikoesoemo, Wibisono. 1995. Anatomi dan Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: UT DepdikbudLAMPIRAN Menghitung Rata-rata selisih pertambahan panjang pada tempat terang dan gelap : Menghitung rata-rata selisih berat (g) : pada tempat gelap = Selisih I + selisih II + selisih III 3 = 0,2 + 0,6 + 0,4 = 1,2 = 0,4 3 3 = 1,1 + 2,5 + 2,6 = 6,2 = 2,1 3 Menghitung kecepatan transpirasi : Terang : 30 menit pertama= Selisih / 30 menit = 0,4 / 30 = 2 x 10-4 g/menit/cm2 Luas daun Luas daun Luas daun 69 cm2 69 cm2 69 cm2 30 menit pertama= Selisih / 30 menit = 0,6 / 30 = 3 x 10-4 g/menit/cm2 30 menit pertama= Selisih / 30 menit = 0,2 / 30 = 1 x 10-4 g/menit/cm2 Rata-rata kecepatan transpirasi : 2 x 10-4 g/menit/cm2 Gelap : 30 menit pertama= Selisih / 30 menit = 1,1 / 30 = 8 x 10-4 g/menit/cm2 Luas daun Luas daun Luas daun 46 cm2 46 cm2 46 cm2 30 menit pertama= Selisih / 30 menit = 2,5 / 30 = 18 x 10-4 g/menit/cm2 30 menit pertama= Selisih / 30 menit = 2,6 / 30 = 19 x 10-4 g/menit/cm2 Rata-rata kecepatan transpirasi : 15 x 10-4 g/menit/cm2 3 3 pada tempat terang = selisih I + selisih II + selisih III