Water relationship of the whole plant

Water Relationship Of The Whole Plant

Siti Murdiyah

Poppy R Primandiri

Background

• Kelangsungan hidup tumbuhan (prosespertumbuhan dan metabolisme ) tidakterlepas dari peranan air.

• In contrary; Tumbuhan bukanlah system penyimpan air yang efisien

• sumbu yang mengalirkan air dari tanah danmenguapkannya ke udara

• Proses pengaliran air ini dipengaruhi oleh“isolator dan konduktor”

Term of discussion

• What

• How / why

• Factors affecting

• Structur function interconnection

Transpiration

• Definition..

• proses kehilangan uap air padatumbuhan melalui pori-pori daun dandisebabkan oleh perbedaan tekananuap antara permukaan dalam daun danudara disekitarnya

• Struktur anatomi daun

Structure function yet so interconnected

Tahapan proses

• penguapan air dari selmesofil, epidermis dan sel palisade keruang substomata

• difusi uap air dari ruang substomata keatmosfer luar daun.

How / why

• Perbedaan tekanan uap antara permukaaninternal daun dan atmosfer permukaan daun

• Aliran air pada proses transpirasi dapatdiasumsikan dengan perbedaan potensial air antara ruang substomata dengan permukaanluar daun.

• Pada system tertutup, molekul air paling luarcenderung untuk melepaskan diri dan mengisiruang dengan uap air.

• Jenuh. laju evaporasi seimbang dengan lajukondensasi.

• Jika suatu system telah mencapaikestimbangan dan jenuh dengan uapair, system tersebut dalam kondisi tekananuap jenuh.

• tekanan uap : tekanan yang dikeluarkan olehmolekul uap air melawan permukaan air ataudinding tabung, tekanan ini disimbolkandengan ℮ (kPa)

• Karena uap akan mengalir dari tempatbertekanan uap tinggi ke tempatbertekanan uap rendah, uap dari ruangsubstomata yang jenuh oleh uap air akan otomatis mengalir ke permukaanluar daun.

• Kondisi jenuh : luasnya permukaan sel mesofilyang terdedah oleh udara dan mengalamievaporasi.

• Kondisi permukan luar daun cenderung tidakjenuh dan hanya mengandung sedikit air

• gradient tekanan uap antara permukaandalam dengan permukaan luar.

Factors affecting…

• Humidity

• Temperature

• Wind speed

• Physical barrier

Humidity…

• T ∞ ℮ daun - ℮ udara

• r udara + r daun

• adalah konsentrasi air di udara

• RH: rasio konsentrasi air dengan konsentrasiair maksimum yang mampu ditampung olehudara pada suhu tertentu.

• Tekanan uap ruang substomata cenderungselalu jenuh ∞ ℮ tinggi

• sedangkan tekanan uap di permukaan luartergantung pada kelembaban udara relatif dansuhu ∞ ℮ rendah

• So that…

Temperature…

• Suhu meningkatkan energy molekul air untuklepas menjadi uap, semakin tinggi suhusemakin banyak molekul air yang lepas, uapyang terbentuk semakin banyak dan tekananuap semakin tinggi

• So that….

Wind speed….• memodifikasi panjang jalur transpirasi yang

harus dilalui oleh uap air

• Back to structure boundary air layer

• Ketebalan lapisan ini dipengaruhi oleh bentukdan ukuran daun, ada tidaknya strukturtambahan dan kecepatan angin

• Kecepatan angin yang tinggi mengurangiketebalan boundary layer, hambatanberkurang.

• So that…

• Feed back negatif effect

• Kecepatan angin laju transpirasi

• Kecepatan angin suhu stomata menutup , laju transpirasi

Physical Barrier…

• Struktur anatomi daun dan komponenpenyusun berkas pengangkut

• Leaf barrier:

• Jumlah stomata, letak dan proporsi, adatidaknya struktur tambahan.

Xylem structures…

• Terdiri dari unsur serat, sel parenkim xylem dan unsur trakeal

• Unsur trakeal :

• Trakeid dan

• elemen pembuluh

• Keduanya mempunyai struktur, penebalandinding sekunder, sifat yang sama.

• Beda pada ukuran / diameter

• Struktur tambahan pd sel trakeid :

• Noktah

• Torus

• Plasmodesmata

• berfungsi untuk pengaliran, pengaturandan pencegahan jika terjadi perubahantekanan pada kolom air yang melalui sel-sel trakeid.

Naiknya Air dan Zat Terlarut MelaluiXilem

• 3 gaya :

• tekanan akar,

• gaya kapilaritas dan

• teori kohesi.

Root pressure

• aktifitas akar menyerap air dan mineral daritanah.

• Setelah melewati endodermis, air dan mineral ini terakumulasi dalam xylem

• menurunkan potensial air

• Akibatnya air akan terus masuk dari korteks kestele.

Capillarity

• terjadi karena gaya adhesi, teganganpermukaan (gaya kohesi) dan gravitasi

• Gaya adhesi ?

• Diperkuat oleh gaya kohesi

• Gaya baru bekerja jika seimbang dengangravitasi

Teori kohesi…

• aliran air dalam jaringan pembuluhadalah kolom air yang kontinyu dari akarke pucuk, aliran air ini dimungkinkankarena gaya tarik transpirasi.

• Gaya tarik transpirasi?

Gaya tarik transpirasi

• Meniscus.

• Air membentuk lapisan film tipis dipermukaan luar sel mesofil, melekat padabagian-bagian hidrofilik sel. Karenapenguapan, lapisan ini semakin tipis danmembentuk sudut tertentu

• Sudut = meniscus

• Jari-jari meniscus yang semakin tipismenyebabkan tegangan permukaanlapisan film tersebut semakin negative sehingga cenderung menarik air daripermukaan disekitarnya.

• Kolom air dapat pecah karena masuknya gas atau uap air yang disebut embolisme danmenyebabkan pembuluh tidak lagi bisamengalirkan air.

Akar, tanah dan penyerapan air

• Kehilangan air melalui transpirasi harusdiimbangi oleh penyerapan air dalam jumlahyang cukup dari dalam tanah

• system kontinyu tanah-tanaman-atmosferyang memperkuat fenomena bahwa tanamanmempunyai interdependensi denganlingkungan.

Tanah…

• porositas, kapasitas lapang, titik layupermanen dan air tersedia.

• Air yang masih terdapat dalam pori-porikapiler tanah setelah gaya gravitasi bekerjadikenal dengan Kapasitas Lapang

• kondisi dimana air tanah sangat terbatassehingga penyerapan akar tidakmemungkinkan lagi, tanaman kehilanganturgiditasnya secara permanen.

• Kandungan air tanah pada kondisi ini disebutTitik Layu Permanen.

Penyerapan Air oleh Akar

• Penyerapan air optimal terjadi di bagian akaryang dekat dengan ujung (di area diferensiasi)

• 2 cara pengaliran :

• melalui ruang interseluler (apoplast) dan

• dari sel ke sel via plasmodesmata (simplast)

• Laju kecepatan penyerapan air kadang-kadangtidak setimbang dengan laju kehilangan air melalui ranspirasi.

• Tanaman akan merespon kondisi ini denganpenutupan stomata (midday closure) untukmengurangi laju transpirasi, stomata akanterbuka kembali jika laju kedua prosesseimbang.

Briefly….

• Transpirasi• 1. proses fisiologis atau fisika yang

termodifikasi

• 2. diatur bukaan stomata

• 3. diatur beberapa macam tekanan

• 4. terjadi di jaringan hidup

• 5. permukaan sel basah

• 1. terjadi pada siang hari

• 2. air yang hilang berbentuk uap air

• 3. yang dilepaskan uap air murni

• 4. terjadi melewati stomata, lubangkutikula, dan lenti sel

• 5. menurunkan suhu permukaantanaman

Thanks