ANATOMI DAN FISIOLOGI TUMBUHAN
STRUKTUR DAN FUNGSI JARINGAN
Pertumbuhan dan perkembangan merupakan suatu proses
yang ditunjukan adanya pembelahan dan pembesaran sel serta adanya pembentukan
pola jaringan dan organ. Seperti halnya hewan multiseluler,organ tumbuhan
terdiri dari beberapa macam jaringan. Sedangkan jaringan itu sendirimerupakan
suatu unit yang terdiri dari sekumpulan sel yang (umumnya) memiliki strukturdan
fungsi yang sama. Walaupun embrionik berlangsung dengan singka, sedangkan
tumbuhan memiliki sifat tumbuh yang tidak terbatas (indeterminath growth). Pertumbuhan
yang tidak terbatas ini disebabkan oleh adanya jaringan titik tumbuh yang
disebut dengan jaringan meristem. Pertumbuhan yang teralokasi pada jaringan
meristem sangat penting untuk proses tumbuh dn perkembangan tumbuhan.
ORGANISASI TUMBUH
Tumbuhan adalah organisme yang secara simultan
mendiami dan mengambil sumber daya dari dua lingkungan yang berbeda, yaitu
tanah dan udara.tanah menyediakan air dan mineral, sedangkan udara menyediakan
sumber CO2 dan cahaya. Sebagai akibatnya, tumbuhan melakukan
penyesuaian terhadap dua lingkungan yang berbeda ini dengan cara melakukan
diferensiasi pada organ –organ tubuhnya menjadi dua sistem organ utama, yaitu sistem pucuk( shoot system) dan sistem akar ( root system). Kedua
sistem organ tersebut dihubungkan dengan oleh sisem pembuluh. Sistem pucuk
terdapat diatas permukaan tanah, termasuk di dalamnya adalah organ daun dan
batang. Sedangkan sistem akar terdapat di bawah permukaan tanah, misalnya organ
akar ,umbi, dan rimpang.
Sistem
Pucuk
Sistem
pucuk terdiri dari daun dan batang. Bunga yang merupakanorgan reproduksi pada
tumbuhan angiospermae, merupakan organ hasilmodifikasi dari pucuk. Sistem pucuk
terbentuk dari meristem apeks pucuk, yang terletak pada ujung batang yang
sedang tumbuh dan pada tunas.
Gambar
3.1 sistem organ utama pada tumbuhan
(http://personal.nbnet.nb.ca/trevgall/biology/plant.html)
Organ pada tumbuhan
1.
Batang
Batang
adalah bagian tumbuhan diatas kotiledon
⁻
Pada umumnya
berada diatas permukaan tanah
⁻
Dapat
termodifikasi diatas permukaan tanah
Fungsi
umum :
⁻ Penyokong tumbuhan, tempat melekatnya daun
⁻ Perkembangan bagian tumbuhan diatas tanah
⁻ Transport materi : nutrisi, air, dan fotosintat
⁻ Penyimpanan cadangan makanan
Struktur primer
batang
Terdiri dari tiga sistem jaringan yaitu jaringan dermal, dasar/penyokong, dan
pembuluh. Perbedaan struktur primer batang antar berbagai tumbuhan ditentukan
oleh relatif jaringan dasar dan jaringan pembuluh serta penempatan
masing-masing jaringan.
Jaringan Dermal àEpidermis
ü Umumnya terdiri dari satu lapisan sel dan memiliki
kutikula yang yang berfungsi sebagai peindung
ü Terdapat stomata yang berfungsi sebagai tempat
pertukaran gas
ü Terdapat trikoma, berupa rambut dan kelenjar
ü Merupakan jaringan hidup dan mampu bermitosis pada
saat tekanan dalam batang meningkat karena adanya penambahan jaringan di dalam
batang , epidermis meluas secara tangensial dan membelah secara radial.
Jaringan Pengisi à jaringan korteks dan jaringan Empulur
Jaringan korteks pada batang umumnya disusun oleh
jaringan parenkim. Pada tumbuhan aquatik, sel parenkim dalam korteks sering
kali berupa aerenkim. Bagian tepi dan jaringan korteks umumnya mengandul
sel-sel kolenkim.
ü Pada suku poaceae/graminea, jaringan penyokong pada
tepi jaringan korteks umumnya berupa sel-sel parenkim
ü Pada suku conifera, jaringan korteks tidak memiliki
jaringan penyokong. Pada korteks batang tumbuhan coniferae dan angiospermae ,
tidak ditemukan adanya sel endodermis
ü Pada batang tumbuhann muda, satu atau dua lapisan
terdalam jaringan korteks berisi pati seludang pati
ü Tumbuhan rendah berpembuluh memiliki endodermis pada
bagian dalam jaringan korteksnya
ü Walaupun ciri morfologis endodermis tidak terlihat
pada batang, batas antara korteks dan jaringan pembuluh secara fisiologi ada
interaksi kimiawi di antara kedua jaringan tersebut.
Sel
- sel endodermis terdapat pada daerah perbatasan antarajaringan korteks dan
jaringan pembuluh dalam berbagai bentuk.
Jaringan Pembuluh
Pada tumbuhan dikotil, berkas pembuluh tersusun di
dalam lingkaran membagi jaringan dasar menjadi daerah-daerah yang berbeda:
ü Jaringan korteks adalah jaringan dasar antara berkas
pembuluh dan epidermis
ü Jaringa empulur, adalah jaringan dasar yang terletak
di bagian tengah lingkaran
ü Jari-jari empulur, adalah jaringan dasar yang
terdapat pada celah diantara berkas-berkas pembuluh.
Gambar 3.2 perbandingan antara struktur
batang tumbuhan dikotil (a) dan tumbuhan monokotil (b) (campbell et al.,2003)
Pada monokotil, berkas pembuluh tersebar diseluruh
jaringan penyokong, sehingga tidak ada perbedaan korteks dan empulur.
Jaringan dewasa pada batang herba dan batang berkayu
Ø Batang herba
⁻
Tidak ada
pertumbuhan sekunder, tumbuhan hanya hidup satu tahun atau satu musim (annual)
⁻
Batang lunak dan
fleksibel
⁻
Tunas tidak
memiliki daun sisik (tidak diperlukan untuk mempertahankan diri pada keadaaan
yang tidak menguntungkan)
Ø Batang berkayu
⁻
Tumbuhan yang
hidup lebih dari satu musim, memiliki pertumbuhan sekunder, terjadi penambahan
diameter batang.
⁻
Jaringan yang
dihasilkan selama pertumbuhan sekunder umumnya kaku sehingga membuat batang
menjadi lebih keras dan kaku.
⁻
Tumbuhan akan
mengalami gugur daun pada musim-musim tertentu
⁻
Terbentuk bekas
perlekatan daun pada batang.
⁻
Tunas aksiler
akan terletak di atas bekas perlekatan daun tersebut.
⁻
Selama perioda
musim yang tidak menguntungkan, tunas terminal akan dilindungi oleh sisik.
·
Sisik tersebut
akan hilang saat musim semi.
·
Menghasilkan
bekas sisik tunas.
⁻
Umur batang
dapat ditentukan dengan menghitung jumlah bekas sisik yang menutupi tunas.
⁻
Panjang nodus
batang dapat menunjukkan kondisi lingkungan pada saat musim tumbuh, karena
pertumbuhan tunas terminal tergantung pada kondisi lingkungan.
⁻
Pada batang
terdapat lentisel, yang berfungsi untuk membantu pertukaran udara antara
jaringan di dalam batang dengan lingkungan di sekitarnya.
Gambar 3.3 batang tumbuhan berkayu yang
mengalami pertumbuhan sekunder ( campbell et al.,2003)
2.
Daun
Daun merupakan organ
fotosintetik utama yang ada pada tumbuhan. Daun umumnya berwarna hijau.
Gambar
3.4 struktur umum daun
Jaringan penyusun daun
dan fungsinya:
Jaringan epidermis
– berfungsi melindungi jaringan di bagian dalam daun dari kekeringan, patogen
serangga herbivor, dan sebagainya. Pada jaringan epidermis, terutama epidermis
bawah, dapat di temukan stomata (mulut daun).
Jaringan mesofil
– berfungsi terutama pada proses fotosintesis, karena di dalamnya terdapat
sel-sel yang mengandung banyak kloroplas. Mesofil dapat dibagi menjadi dua
jenis:
⁻
Jaringan
palisade / jaringan tiang
⁻
Hanya ditemukkan
pada tumbuhan dikotil
⁻
Terdapat tepat
di bawah epidermis, dapat tersusun dari satu atau lebih lapisan
⁻
Jaringan spons /
jaringan bunga karang
⁻
Ditemukan baik
pada tumbuhan monokotil maupun dikotil
⁻
Pada tumbuhan
dikotil, jaringan ini terletak di bawah palisade
⁻
Memiliki ruang
antar sel yang besar
Jaringan pembuluh / urat daun – berisi jaringan yang berfungsi sebagai sistem
transportasi bahan dan hasil fotosintesis. Susunan jaringan penyusun daun pada
tumbuhan bervariasi tergantung pada lingkungannya.
Gambar 3.5 Perbandingan
Daun Tumbuhan dikotil (A) dan monokotil (B) (solomon et al., 1996)
Adaptasi
tumbuhan terhadap kondisi lingkungan yang berbeda terekspresikan dengan kuat
pada struktur daunnya. Pada tumbuhan xerofit, yang hidup di lingkungan kering
dengan suhu udara yang tinggi, daun (tipe xeromorf) umumnya berukuran kecil dan
cukup tebal, epidermis tersusun atas beberapa lapisan, kutikula tebal dan
seringkali memiliki trikoma. Jarinan spons mungkin akan menyimpan air pada
ruang antar selnya, stomata agak terlindung (kriptofor),dan hanya terdapat pada
epidermis bawah.
Tumbuhan
mesofit tumbuh di lingkungan yang moderat dan memiliki tipe daun mesomorf
dengan karakter daun normal. Daun lebih lebar dan lebih tipis dibandingkan
dengan daun xeromorf, stomata dapat ditemukan pada kedua sisi epidermis
walaupun umumnya ada di bagian epidermis bawah.
Tumbuhan hidrofit hidup
dilingkungan berair. Tumbuhan ini memiliki persediaan air yang cukup besar,
seluruh atau sebagian organnya terendam di dalam air, misalnya teratai. Tumbuhan
ini memiliki daun hidrofit dengan karakter daun umumnya berukuran lebar dan
tipis, stomata besar, kutikula tipis, xilem umumnys tereduksi, stomata terdapat
pada epidermis atas, mesofil memiliki ruang antar sel yang besar dan tidak
memiliki palisade.
Gambar 3.6
Penampang melintang Daun Xeromorf (A) dan
Hidromorf (B)
Sistem Akar
Fungsi akar:
Akar berfungsi untuk mengokohkan kedudukan tumbuhan
pada tanah, menyerap air dan mineral serta menyimpan cadangan makanan.
Sistem perakaran
a.
Akar tunggang (
Gambar 3.7 A)
⁻
hanya memiliki
satu akar utama dan beberapa akar lateral /cabang akar
⁻
terdapat pada
Gymnospermae dan tumbuhan dikotil.
b.
Akar serabut
(Gambar 3.7 B)
⁻
tersusun atas
akar yang berukuran relatif sama, dan bercabang membentuk suatu sistem yang homogen.
⁻
terdapat pada
tumbuhan monokotil.
Gambar 3.7 Sistem perakaran pada tumbuhan
Monokotil
Struktur akar
Struktur akar primer
Akar merupakan struktur sumbu tanpa organ-organ
lateral dan tidak terbagi menjadi buku (nodus) dan ruas (internodus). Penampang
melintang akar menunjukkan perbedaan yang jelas antara ketiga sistem jaringan:
-jaringan epidermis à jaringan dermal
-jaringan korteksà jaringan dasar
-silinder pusat à jaringan pembuluh
·
Epidermis
Bagian
terluar akar ditutupi oleh jaringan epidermis, umumnya hanya terdiri dari satu
lapisan sel, dan terbentuk dari protoderm. Epidermis merupakan jaringan yang
berfungsi dalam penyerapan air dan mineral, terutama pada daerah yang memiliki
rambut akar.
Sel-sel
epidermis biasanya tidak berkutikula, atau memiliki kutikula yang sangat tipis,
sehingga tidak akan mengganggu proses penyerapan akar. Pada beberapa tumbuhan
merambat yang memiliki akar udara seperti anggrek (Orchidaceae) dan
talas-talasan (Araceae), epidermis berkembang menjadi jaringan epidermis
berlapis banyak, dinamakan velamen.
Gambar 3.8 Velamen
·
Korteks
Korteks
umumnya tersusun atas sel-sel parenkim. Sel-sel pada jaringan korteks umumnya
memiliki vakuola yang besar. Plastida pada sel-sel korteks umumnya tidak
berklorofil, tapi banyak mengandung pati. Lapisan terdalam korteks
terdiferensiasi menjadi endodermis, sedangkan satu atau beberapa lapisan
terluar dapat terdiferensiasi menjadi eksodermis/hypodermis.
Parenkim
yang terdapat pada korteks akar dapat berdiferensiasi menjadi aerenkim dengan
ruang antar sel yang besar, misalnya pada tumbuhan hidrofit. Aerenkim ini
berfungsi sebagai jaringan untuk mengangkut gas dan sebagai tempat penyimpanan
oksigen yang dibutuhkan untuk respirasi.
·
Endodermis
Di
daerah penyerapan akar, dinding sel endodermis memiliki pita-pita suberin yang
mengelilingi dinding radial dan terletak secara melintang pada sel-sel
tersebut. Pita ini disebut pita caspari. Pita caspari berfungsi untuk
mengendalikan pergerakan larutan (air dan mineral) dari daerah korteks yang
akan menuju silender pusat.
Gambar 3.9 Pita Caspari pada endodermis akar
(Campbell et al., 2001)
·
Silinder Pusat /
silinder pembuluh (stele)
Silender
pusat tersusun atas periskel dan jaringan pembuluh
Perisikel
merupakan jaringan yang terbentuk dari prokambium dan berfungsi sebagai
pembatas antara silinder pusat dengan bagian korteks. Perisikel umumnya
tersusun atas satu lapisan sel. Perisikel juga turut terlibat dalam pembentukan
akar lateral dan felogen ( Kambium gabus).
·
Jaringan
pembuluh.
Pada
silinder pusat, xilem tampak terbentuk sebagai sumbu yang mampat dengan
beberapa penonjolan. Kelompok foem bergantian dengan penonjolan xilem.jumlah pnonjolan
xilem berrvariasi pada berbagai macam spesies dan dalam akar pada tumbuhan yang
sama. Penojolan ini dapat ditemukan dalam diark, triark, tetrark, atau poliark.
Xilem primer yang pertama kali terbentuk ( protoxilem) memliki sel-sel trakeid
berukuran kecil dan paling awal
mengalami pendewasaan. Makin dekat ke pusat akar terdapat unsur-unsur metaxilem
yang lebih lebar.
Gambar 3.10 perbandingan
akar tumbuhan dikotil dan akar tumbuhan monokotil (Campbell et al., 2001)
Sistem Jaringan
Sel tumbuhan terdiri atas sel-sel yang mengalami
spesialisasi untuk fungsi-fungsi tertentu. Kumpulan sel ini dinamakan jaringan.
Susunan jaringan penyusun organ tumbuhan, misalnya akar, batang dan daun,
sangat spesifik. Dengan demikian, kita dapat dengan mudah mempelajari
organ-organ tersebut apabila masing-masing jaringan penyusun organ sudah
diketahui dan dikenal dengan baik.
Sel tumbuhan terbentuk dari sel-sel meristem yang
kemudian berkembang menjadi beberapa tipe sel yang dapat dikelompokan menjadi
beberapa jaringan. Pada tumbuhan terdapat tiga sistem jaringan, yaitu jaringan
dermal, jaringan dasar/ pengisi, dan jaringan pembuluh.
Jaringan Dasar
Jaringan dasar merupakan jaringan utama pengisi
tubuh tumbuhan. Parenkim, kolenkim, dan sklerenkim merupakan jaringan dasar
yang umum. Jaringan pembuluh melewatkan air, nutrisi, hormon, dan mineral di
dalam tumbuhan. Jaringan pembuluh tersusun atas xilem,floem, parenkim dan sel
kambium.
Parenkim – parenkim merupakan jaringan dasar utama yang
terdapat di dalam organ tumbuhan dan membentuk suatu jringan yang
berkesinambungan. Parenkim berkembang dari meristem dasar dan pada saat dewasa
sel sel parenkim tetap hidup.
Fungsi parenkim adalah :
⁻
Tempat
penyimpanan cadangan makanan
⁻
Tempat
terjadinya fotosintesis, mesofil.
⁻
Jaringan dasar
adalah salah satu jaringan pengisi pada berkas pembuluh
Sel parenkim memiliki bentuk bermacam-macam. Pada
batang dan akar parenkim memiliki ruang antar sel yang cukup besar, sedangkan
pada endosperm parenkim umumnya akan membentuk suatu jaringan yang kompak.
Palisade merupakan sel parenkimatis yang memiliki bentuk memanjang. Sel
parenkim juga terdapat diantara sel xilem dan floem. Sel parenkim terbesar
seringkali terdapat pada daerah empulur. Pada tumbuhan air sel-sel parenkim
memilki ruang antar sel yang besar, jaringan tersebut dinamakan aerenkim.
Dinding sel parenkim umumnya tipis, tidak menebal.
Lamela tengah sukar dibedakan dari dinding sel. Komponen dinding selnya banyak
mengandung selulosa. Pada dinding sel parenkim dapat ditemukan noktah primer.
Adakalanya dinding sel parenkim terlihat agak tebal, misalkan pada sel-sel yang
berfungsi sebagai tempat penyimpanan cadangan makananpada biji.
Gambar 3.11 jaringan parenkim
Kolenkim – kolenkim merupakan jaringan penyokong tumbuhan.
Seperti halnya parenkim, kolenkim merupakan sel hidup pada saat dewasa. Sel-sel
pada jaringan kolenkim memiliki penebalan pada dinding selnya, akan tetapi
dinding sel yang tebal ini tidak mengandung lignin. Penebalan dinding sel pada
kolenkim tidak merata, oleh karena itu kolenkim dapat terbagi menjadi dua macam
tergantung pada lokasi penebalan dinding selnya hanya terjadi pada sudut-sudut
selnya. Kolenkim papan merupakan sel-sel kolenkim yang memilki penebalan
dinding pada bagian dinding tangensial.
Kolenkim umumnya ditemukan dibagian tepi batang dan pada bagian tulang daun sebelah
abaksial (bawah) atau di sekeliling jaringan pembuluh.
Gambar 3.12 Jaringan kolenkim
Sklerenkim – sklerenkim merupakan jaringan penyokong tumbuhan.
Jaringan ini seringkali disebut sebagai serat pada jaringan pembuluh.
Sklerenkim memiliki penebalan dinding sekunder. Pada saat dewasa jaringan ini
merupakan jaringan mati. Jenis sklerenkim yang umum adalah serat. Jenis lainnya
adalah sklereid atau sel batu (misalnya tempurung kelapa).
Sel sklereankim mungkin berbeda-beda dalam hal
bentuk, asalmula pembentukan dan perkembangannya. Secara umum sel sklerenkim
terbagi menjadi dua yaitu serat dan skereid (sel batu). Serat umumnya memiliki
sel yang berukuran panjang sedangkan sel sklereid umumnya berukuran pendek.
Berdasarkan asal mula pembentukannya serat berasal
dari sel meristematis, sedangkan sklereid berkembang dari sel parenkim.
Jaringan ini seringkali ditemukan sebagai serat pada jaringan pembuluh. Pada
saat dewasa umunya jaringan ini merupakan jaringan mati.
Serat dapat ditemukan pada berbagai bagian tumbuhan,
tetapi lebih sering ditemukan pada daerah jaringan pembuluh.
Berdasarkan letaknya, serat dapat dibedakan menjadi
serat xilem, terdapat diantara sel-sel xilem, misalnya serat libriform dan libotrakeid,
dan serat ekstrasilar yang terdapat diluar xilem, misalnya serat floem.
Sklerenkim dapat pula kita temukan pada buah pir. Sel-sel ini (sklereid)
menyebabkan permukaan buah pir menjadi agak kasar.
Gambar 3.13 Jaringan
Sklereid
Jaringan Pembuluh
Xilem
Xilem merupakan jaringan pembuluh yang berfungsi
untuk mengantarkan air dan mineral dari akar ke seluruh bagian tubuh tumbuhan.
Xilem merupakan jaringan kompleks yang tersusun atas beberapa macam sel.
Jaringan utama penyusun xilem adalah trakeid dan trakea. Sel trakeid memiliki
bentuk memanjang dengan ujung meruncing dan saling berhubungan antara satu sel
dengan sel lainnya. Trakea umumnya pendek, lebih lebar dan bagian ujung sel
baisanya hilang/rusak. Trakea hanya ditemukan pada angiospermae, trakeid lebih
panjang dan sempit dibandingkan trakea.
Komponen penyusun xilem :
⁻
Trakeid sel
panjang dan runcing, ujung sel berbentuk papan yang menyudut sehingga
memungkinkan terjadinya hubungan antar sel.
⁻
Trakhea sel
lebih pendek dan lebar dibandingkan trakeid. Bagian ujung sel terdegenerasi.
⁻
Tumbuhan
Gymnospermae tidak memiliki trakhea, sel yang berfungsi untuk konduksi air dan
mineral adalah trakeid
⁻
Serat
⁻
Parenkim xilem
Gambar 3.14 Jaringan
Pembuluh – Xilem ( Campbell et al., 2003)
Floem
Floem merupakan jaringan pembuluh yang tersusun atas
sel-sel yang memiliki fungsi untuk mengantarkan makanan dari daun ke seluruh
bagian tubuh tumbuhan. Berbeda dengan xilem, pada sat dewasa komponen floem
tetap hidup. Sel –sel floem umumnya terletak lebih luar dari xilem.
Komponen Penyusun Floem
⁻
Sel pengantar
“companion cell” ( pada Angiospermae) atau sel albumin “albuminous cell”(
Gymnospermae). Sel pengantar tetap berinti pada saat dewasa dan mengendalikan
sel tapis yang ada di dekatnya, melarutkan makanan, seperti sukrosa, dan
mengalirkannya melalui sel tapis.
⁻
Sel tapis ‘sieve
cell’ ( Gymnospermae) atau komponen pembuluh tapis ‘sieve tube’ cell (
Angiospermae)
⁻
Serat floem-
fiber
⁻
Parenkim floem –
parenchyme
Gambar 3.15 Jaringan
Pembuluh – floem ( Campbell et al., 2003)
Jaringan Dermal
Jaringan dermal menutupi permukaan luar tumbuhan,
berfungsi mencegah hilangnya air akibat penguapan, melindungi tumbuhan dari
serangan jamur dan ptogen lainnya.
Epidermis
Epidermis merupakan jaringan dermal yang tersusun
sangat kompak dengan ruang antar sel yang sangat sedikit. Epidermis ditemukan
terutama pada bagian luar organ tumbuhan yang masih berada dalam pertumbuhan
primer.epidermis berasal dari protoderm. Pada banyak tumbuhan ditemukan pula
adanya kutikula pada permukaan atas epidermisnya, yang juga berfungsi
mengurangi penguapan.
Sel Penutup (
guard cells)
Stomata merupakan turunan dari epidermis. Stomata
yang terletak diantara sel-sel epidermis berfungsi untuk memfasilitasi
pertukaran gas antara bagian dalam tumbuhan. Sel penutup mengatur pertukaran
uap air, oksigen dan karbondioksida melalui lubang stoma.
Gambar 3.16 Epidermis dan
Stomata
