RBT 1024

Fisiologi Tumbuhan

Ditulis Oleh : AFIQ

cantik tak gambar ni?

 PENGANGKUTAN DALAM TUMBUHAN

PENGENALAN

• Sistem pengangkutan organisma multisel yang kompleks: keperluan sistern pengangkutan dan ciri sistem pengangkutan. Sistem vaskular dalam tumbuhan: keperluan pengangkutan bahan dalam tumbuhan, struktur sistem vaskular dan kesesuaian struktur xilem dan floem dengan fungsi pengangkutan.Proses pergerakan air dan pengangkutan bahan organik dalam tumbuhan.

     PENGANGKUTAN AIR OLEH TUMBUHAN

 PENGAMBILAN AIR OLEH AKAR

1.       Dalam keadaan biasa, hampir keseluruhan proses pengambilan air yang dilakukan oleh lumbuhan berakar berlaku menerusi sistem akar.

2.       Perjalanan air masuk ke dalam tisu akar dari tanah hingga disejat keluar dari daun ditunjukkan pada Rajah 1.0.

3.       Air mula-mula diserap dari tanah oleh rambut akar dan sel epidermis lain di dalam atau berhampiran dengan kawasan akar rambut. Air kemudian bergerak menerusi tisu korteks, melintasi lapisan endodermis dan perisikel, dan akhirnya rnasuk ke dalam salur xilem.

4.       Tisu xilem akar yang bersambungan dengan tisu xilem batang turut membenarkan air bergerak keluar dari akar dan masuk ke dalam batang.

Rajah 1.0 Perjalanan air menerusi tumbuhan

5.       Di dalam xilem batang yang terdiri daripada satu jalinan kompleks tisu pengafir air, air ditarik ke dalarn urat daun oleh tarikan atau aliran transpirasi.

6.       Dari urat daun, air memasuki sel mesofil dan seterusnya tersejat daripada permukaan sel dalam bentuk wap. Wap air kemudiannya terbebas ke luar menerusi liang stoma ke atmosfera disekelilingnya.

7.       Permukaan akar di mana penyerapan air berlaku dengan paling cekap ialah pada kawasan akar rambut (Rajah 2.0).

Rajah 2.0 Kawasan akar yang terlibat dalam penyerapan air

8.       Rambut akar menembusi zarah-zarah tanah dan menyerap air dari ruang dalam tanah.

9.       Untuk membantu penyerapan air, rambut akar tidak berkutikel, dan wujud dengan banyak untuk menambahkan luas permukaan bagi penyerapan air.

10.   Selain daripada di kawasan akar rambut. air juga diserap, walaupun pada kadar perlahan, di kawasan tidak berakar rambut pada penghujung akarnya. Di sini, sel permukaan akar tidak berkutikel, dan air diserap secara langsung ke dalam akar dari tanah di sekelilingnya

11.   Namun demikian, adalah dipercayai bahawa penyerapan secara osmosis ini lazimnya dibantu oleh pengangkutan aktif yang memerlukan tenaga.

12.   Dari akar rambut, air memasuki tisu vaskular di bahagian tengah akar melalui ba'hagian korteks, yang terdiri daripada sel parenkima yang terletak di antaranya. Di dalam korteks, pengaliran air mungkin berlaku melalui tiga cara. Yang pertama. air disedut menerusi vakuol sap dari satu vakuo! ke vakuol lain secara osmosis; yang kedua air diserap menerusi sitoplasma dari sel ke sel melalui peberapa plasmodesma; dan akhir-sekali di sepanjang dan di antara dinding sel, air mere sap menerusi selulosa sel berhampiran dan melalui ruang anlara sel yang kecii di antara sel itu (Rajah 3.0).

Rajah 3.0 Pengaliran air melalui sel parenkimia dalam bahagian korteks akar

14.   Penyingkiran air yang berterusan dari sel parenkima sebelah dalam di bahagian korteks ke salur xilem akar menghasilkan satu cerun osmosis yang diperlukan untuk air meresap dari satu sel parenkima ke sel parenkima yang lebih dalam pada akar.

LINTASAN AIR DARI KORTEKS KE SALUR XILEM

1.       Telah dipercayai bahawa tckanan osmosis yang wujud dalam daun akibat transpirasi akan menghasilkan satu daya tarikan, disebut tarikan transpirasi dalam daun. Daya tarikan transpirasi inilah yang menyebabkan air disedut ke_da!arndan di sepanjang salur xilem. Akan tetapi, telah juga ditunjukkan bahawa wujud satu daya folak dari bawah, yang disebut tekanan akar, yang menolak air naik di sepanjang batang (Rajah 4.0).

2.       Tekanan akar disebabkan oleh air yang dirembeskan secara aktif oleh sel hidup ke dalam salur xilem. Fakta bahawa tekanan akar merupakan satu proses aktif yang memerlukan tenaga telah ditunjukkan dengan merawat akar dengan racun metabolit, yang menghalangnya daripada mendapat oksigen, atau dengan memperlakukannya dengan suhu rendah. Dalam keadaan sedemikian didapati air tidak tersingkir keluar dari batang yang terpotong (Rajah 4.0).

Rajah 4.0 Eksperimen untuk menunjukkan tekanan akar dalam tumbuhan

3.       Terdapat bukti yang menunjukkan air melintasi sel endodermis, yang berhampiran dengan sel parenkima, di sebelah dalam korteks.

4.       Sel endodermis bersifat istimewa dengan , mempunyai jalur Caspari yang terdiri daripada bahan gabus yang melilit setiap sel endodermis pada dinding jejari dan dinding datarnya.

5.       Oleh kerana bahan gabus pada jalur Caspari tidak telap kepada air, maka air tidak boleh meresap masuk ke dalam sel cndodermis melalui dinding jejari dan datarnya, tetapi mestilah melintasi dengan aktifnya dari sel parenkima ke daiam salur xilem menerusi sitoplasma sel endodermis. Tenaga yang diperlukan terhasil daripada butir kanji yang wujud dengan banyak di dalan sel endodermis.

6.       Satu cadangan lain tentang lintasan air dari korteks-ke salur xilem menyatakan bahawa sel endodermis mungkin merernbes garam ke dalam salur xilem menyebabkan tekanan osmosis yang amat tinggi terhasil dalam salur xilem itu. Ini turut menyebabkan airdisedut secara osmosis ke dalam salur xilem. Cadangan ini menggambarkan akar sebagai satu osmometer.

PERGERAKAN AIR NAIK KE DALAM MELALUI BATANG

1.       Kenaikan air ke daun meiaiui salur xilem dalam batang bukan disebabkan oleh tekanan akar. Ini dibuktikan oleh fakta berikut. Pertama magnitud tekanan akar yang boleh dicapai tidak mungkin boleh menaikkan air ke ketinggian kebanyakan pokok dan yang kedua kadar penyingkiran air biasanya jauh lebih rendah daripada kadar transpirasi biasa, dan akhir sekali di bawah keadaan biasa, cecair xilem lazimnya berada di bawah ketegangan dan bukan di bawah tekanan.

2.       Kenaikan air ke daun melalui salur xilem dalam batang boleh diterangkan berdasarkan teori lekitan-tegangan.

3.       Teori lekitan-tegangan

(a)    Apabila satu tiub kaca yang panjang dengan salah satu hujungnya direndam ke dalam air dalam sebuah bikar, didapati turus air terbentuk dalam tiub kaca itu. Jika satu span yang basah diletakkan pada penghujung yang satu lagi untuk menyambungkan air dalam span dengan air dalam bikar, satu turus air yang tidak terputus kelihatan seolah-olah ditariknaikdaribikar(Rajah 5.0).Kejadian ini boleh dicepatkan dengan mengenakan keadaan udara bergerak dan menaikkan suhu di sekelilingnya untuk meningkatkan kadar penyejatan air dari span itu. Didapati bahawa kadar kenaikan air dalam tiub berkadar terus dengan kadar penyejatan air dari span. Apabila air disejat dari span, ia terus digantikan oleh air dalam tiub yang seterusnya digantikan oleh air dari bikar.

Rajah 5.0 Satu sistem fizikal untuk menunjukkan teori lekitan-tegangan

(b)  Fenomena yang ditunjukkan di atas boleh ^:' diterangkan berdasarkan sifat lekatan dan lekitan molekul air. Molekul air yang serupa melekit antara satu sama lain melalui daya lekitan, dan di sarnping itu boleh juga melekat pada dinding tiub melalui daya lekatan. Dengan demikian, turus air yang terbentuk tidak akan terputus sehingga daya-daya lekitan dan lekatan diatasi oleh tarikan graviti yang bertindak ke bawah turus air itu.

(c)   Keadaan sedernikian dapat digambarkan dalam pergerakan air naik ke daun melalui,. salur xilem dalam batang. Apabila air ter-: sejat dari sel mesofil daun, defisit tekanan resapan dalam sel yang berhubungan secara . langsung dengan ruang udara substoma dalam . daun akan bertambah. Kehilangan air dari sel di permukaan digantikan oleh air yang mengalir dari sel yang lebih dalam. Untuk mengimbangkan defisit-tekanan resapan yang terhasil, daun terpaksa menyedut air dari^: tisu vaskularnya, iaitu urat daun. Ini mengnasilkan satu keadaan tegang (tekanan negatif) dalam air di dalam salur xilem. Keadaan tegang ini kemudiannya dipancarkan melalui turus air yang tidak terputus dan yang menyambungkan bahagian atas dengan sisteffl akar tumbuhan.

(d)  Ketegangan air yang terhasil amat tinggi dalam sesetengah kes sehingga melebihi 300 atmosfera. Kekuatan ketegangan yang begini tinggi adalah mencukupi untuk mengatasi daya geseran dan graviti yang mungkin dialami dalam proses kenaikan air dalam batang tumbuhan yang tinggi.

TRANSPIRASI TUMBUHAN

 PENGENALAN

1.    Walaupun air diserap dalam kuantiti yang agaf; banyak oleh tumbuhan, sebahagian besar daripadanya diangkut dan kemudiannya hilang k_e atmosfera,

2.       Air dihilangkan dari tumbuban terutama sekalj dalam bentuk wap melalui proses transpirasi yang berlaku menerusi liang pada permukaan-permukaan tumbuhan.

3.       Sebaik sahaja air diserap oleh akar dari tanah, air diangkut melalui salur xilem ke sel mesofil dalam daun. Kenipisan dinding dan susunan longgar sel-sel ini menyebabkan wujudnya banyak ruang antara sel yang memberikan satu keadaan yang sesuai bagi penyejatan air daripada permukaan sei mesofil tersebut.

4.       Liang stoma yang terdapat pada permukaan lapisan epidermis dan terbuka ke dalam ruang antara sel memberikan satu perjalanan wap air yang berterusan dari dalam daun ke persekitaran luaraya. Perjalanan wap air berterusan bermula daripada air diserap oleh akar dari tanah hingga tersejat ke atmosfera melalui hang stoma, dikenali sebagai pengaliran transpirasi. Pengaliran transpirasi inilah yang menghasilkan daya tarikan transpirasi yang penting dalam mekanisme penarikan air naik dari akar ke batang,

5.       Selain daripada transpirasi melalui liang stoma (transpirasi stonta), air juga hilang dalam bentuk wap secara langsung dari permukaan daun dan batang herba serta liang lentisel pada tisu bergabus yang melapisi batang dan ranting pokok.

6.       Transpirasi yang berlaku secara langsung dari­pada permukaan daun dan batang disebut sebagai transpirasi kutikular, dan transpirasi ini disebut sedemikian kerana melibatkan resapan wap air secara langsung menerusi kutikelnya, satu lapisan lilin yang melapisi permukaan daim-dan batang herba. Lapisan kutikel walaupun dapat mengurangkan kehilangan air, adalah telap kepada wap air hingga satu takat tertentu.

7.       Sementara itu, transpirasi yang menerusi liang lentisel pada permukaan-permukaan bergabus disebut sebagai transpirasi lentikular.

8.       Walaupun demikian, banyaknya kehilangan air melalui transpirasi kutikular dan lentikular adalah amatsedikit berbanding dengan jumlah air yang hilang melalui transpirasi melalui liang stoma daun.

TISU FLOEM DALAM TRANSLOKASI

1.       Pengangkutan bahan  organik  seperti  hasil fotosintesis yang terlarulkan disebut translokasi. Terdapat banyak bukti yang menunjukkan translokasi berlaku dalam bahagian tisu vascular yang dikenali sebagai floem.

2.       Tisu floem (Rajah 8.0)

(a)  Tisu floem terdiri daripadn dua jenis scl utama. Iaitu :

(i)   sel tapis yang tersusun dari hujung ke hujung untuk membentuk tiub tapis berbentuk silinder. Sel tapis terpisah di antara satu sama lain oleb ceper atau plat tapis berliang. Liang ini membenarkan sitoplasma mengalir dalam bentuk bebenang sitoplasma dari satu sel tapis ke sel tapis yang berikutnya. Setiap sel tapis yang matang yang membentuk tiub tapis tidak bernukleus dan tidak mempunyai organel-organel sel biasa seperti jalinan endoplasma, mitokondrion dan plastid yang semuanya teiah terurai semasa perkembangan.

(ii) sel rakan yang tersusun rapat dengan sel tapis. Berbeza daripada sel tapis, sel rakan ialah sel yang hidup dan mempunyai nukleus serta organel yang lain. Setiap sel rakan dihubungkan dengan sel tapis yang berhampiran melalui bebenang plas-niodesma. Sel rakan mempunyai siloplasma yang dipekatkan, dan berfungsi untuk membekalkan bahan keperluan metabolisme kepada sel tapis. Jika translokasi dalam floem dianggap sebagai proses aktif, maka keperluan tenaganya adalah berasal daripada sel rakan yang berhampiran.

Rajah 8.0 Struktur tisu floem

3.       Terdapat bukti yang menunjukkan penman floem dalam translokasi gula tumbuhan.

4.       Eksperimen penggelangan batang apabila satu gelang kulit yang lapisan dalamnya terdiri daripada tisu floem dibuang dari batang tumbuhan berkayu, hasil fotosintesis seperti gula akan terkumpul di pinggir kulit di atas gelang itu menyebabkannya membengkak (Rajah 9.0)

Rajah 9.0 Eksperimen penggelangan batang