KULIAH KE III HUBUNGAN AIR DAN TANAMAN Fungsi
KULIAH KE III HUBUNGAN AIR DAN TANAMAN
Fungsi Air bagi Tumbuhan 1. Penyusun tubuh tumbuhan (70 90%) 2. Pelarut dan medium reaksi biokimia 3. Medium transport 4. Bahan baku fotosintesis 5. Menjaga agar suhu tumbuhan konstan
Water Uptake and Transport in Vascular Plants Penyerapan dan Transport Air pada Tanaman Berpembuluh
• Mengapa tumbuhan memerlukan begitu banyak air? • Air yang hilang melalui transpirasi dapat sangat tinggi. • Satu pohon jagung di Kansas pada saat musim panas dapat menggunakan 200 L air. • Beberapa jenis pohon besar di hutan trpis dapat menggunakan air 1200 L per hari. • Pada tumbuhan rata 400 molekul air hilang (keluar) dari tumbuhan untuk tiap CO 2 yang masuk ke tumbuhan
Mengapa Air Penting bagi Tumbuhan • Transpirasi dan produktivitas sangat saling terkait ? ? ? • Transpirasi merupakan mekanisme utama proses pendinginan pada temperatur tinggi ? ? ? • Sebagai pelarut untuk penyerapan nutrien dan pelarut untuk reaksi kimia ? ? ? • Air merupakan faktor pembatas? ? yang lebih penting daripada faktor pembatas produktivitas tumbuhan lainnya
Istilah-Istilah/Terminologi Difusi? v Osmosis? v Potensial osmosis: ukuran kecenderungan larutan untuk menarik air dengan osmosis dari air murni melalui membran semi permiabel v v Tekanan osmotik adalah ukuran dari kecenderungan air untuk pindah ke larutan dengan osmosis dan dinyatakan sebagai nilai positif.
Istilah-istilah/terminologi v v Potensial osmosis ukuran kecenderungan larutan untuk menarik air dengan osmosis dari air murni melalui membran semi permiabel. Tekanan osmotik adalah ukuran dari kecenderungan air untuk pindah ke larutan dengan osmosis dan dinyatakan sebagai nilai positif.
Air dan Tumbuhan
Bagaimana air bergerak dari tanah ke daun ke atmosfer melalui tanaman? Bagaimana air bergerak ke atas melawan gravitasi ?
Air “ditarik” tidak di”pompa” Air untuk transpirasi “ditarik “ sepanjang selama perbedaan tegangan.
There is a continuous pathway of water from soil to leaf Air dalam tanaman membentuk kesinambungan film air disekitar partikel tanah dengan permukaan penyerapan akar hingga permukaan penguapan daun. Ini merupakan hubungan hydrauilic.
Disebut apa ? n Transpirasi
Air dipegang oleh tegangan permukaan dari miniskus air yang terbentuk di dalam mikrofibril pada dinding sel, dan gaya adhesi dari molekul air ke sellulosa di dalam mikro fibril. Water is held “up” by the surface tension of tiny menisci (“menisci” is the plural of meniscus) that form in the microfibrils of cell walls, and the adhesion of the water molecules to the cellulose in the microfibrils Mikrofbil dinding sel wortel
Penguapan air dari daun menciptakan tegangan permukaan tambahan pada permukaan penguapan – potensial air menjadi lebih rendah dipermukaan daun
Teori Tension –Kohesi : Tegangan Kohesi antara molekul air menjaga kolom air utuh Ketika molekul air menguap dari daun, akan menciptakan tegangan yang "menarik" di kolom air, sampai ke tanah.
Teori Tension –Kohesi : The cohesive forces between water molecules keep the water column intact unless a threshold of tension is exceeded (more on that later). When a water molecule evaporates from the leaf, it creates tension that “pulls” on the entire column of water, down to the soil.
Pergerakan air dari daun ke atm (transpirasi) didorong oleh perbedaan gradien konsentrasi uap. Proses ini Difusi
Evaporasi dari daun menyebabkan gradien? tekanan (Yp), sepanjang jalur hidraulik
Penurunan Yp di dalam xylem menyebabkan air mengalir ke atas. Pergerakan air di dalam xylem didorong perbedaan potensial tekanan D Yp. Ini merupakan aliran massa Flux = DYp * xylem conductance
Pergerakan Air dari Sel ke Sel
Xylem conductance depends on xylem element diameter: (1) Laju volume aliran (q) = (p r 4/8 lh) D Yp q: laju volume aliran ( m 3 s-1 ) This is the conductance r: Jari-jari pipa (meter) h: Viskositas air pada 20 C , 1. 0 x 10 -3 Paof a single capillary l : Panjang pipa (meter) D Yp : perbedaan tekanan pada kedua ujung pipa (Pascals) (NOTE: 1 Mpa = 106 Pa). Catatan: Laju vlume aliran sensitif terhadap jari-jari pipa. Jika jari-jari dua kali lipat, volume aliran akan meningkat 16 kali ? Juga konduktansi, (laju aliran) berbanding terbalik dengan panjang pipa.
Flux air ke akar di dorong oleh DYw Flux = DYw * Konductan akar Konductansi akar adalah conductivity dan luas permukaan akar
Pertama-tama, ada dua jalur air di dalam akar, apoplastic (melalui ruang bebas antara dinding sel), dan symplastic (internal to cells) .
Konductansi akar menurun pada tanah dingin dan laju respirasi yang rendah pada akar • Bila tanah dingin, viskoistas air meningkat • Respirasi akar yang rendah menurunkan produksi rambut akar • Respirasi juga diperlukn untuk mempertahankan masuknya air melalui membran sel
Aliran air di dalam tanah di dorong oleh DYp Flux = DYp * Konductiviy tanah Konduktivity tanah dipengaruhi textur tanah, temperatur, dan kadar air
Perlu diingat: dalam 24 -jam , Lebih kurang sama: jumlah air yang ditranspirasikan oleh daun = jumlah air yang mengalir melalui batang = Jumlah air yang diserap oleh akar
The SPAC (soil-plant-atmosphere continuum) Yw (atmosphere) -95 MPa Yw (small branch) -0. 8 MPa Yw (stem) -0. 6 MPa Yw(soil) -0. 1 MPa Yw (root) -0. 5 MPa
Gradien Potensial Air v v v Yw = Ys +Yp + Ym +Yg Ψw : Potensial air Ψm: potensial matrik, gaya yang menahan air di dalam unsur pokok tumbuhan karena gaya adsorpsi dan kapilaritas. Gaya ini bernilai negatif Ψs: Potensial zat terlarut (potensial osmosis), energi potensial air yang dipengaruhi oleh konsentrasi zat terlarut. Adanya zat terlarut menurunkan energi potensial air, gaya ini bernilai negatif Ψp: Potensial tekanan (Tekanan turgor), gaya yang disebabkan oleh tekanan hidrostatis, Biasanya bernilai positif. Ψg: Potensial gravitasi, selalu ada, tetapi biasanya tidak signifikan pada tanaman yang pendek, tetapi signifikan pada tanaman yang tinggi.
Contoh gardien potensial hydrostatic Yp berkurang 0. 01 MPa per meter. 30 m Yp = -0. 4 MPa Yg = +0. 3 Yw = -0. 1 20 m Yp = -0. 3 MPa (Kondisi ini sering terjadi, tapi. Yg = +0. 2 tidak selalu, terjadi pada Yw = -0. 1 malam hari, ketika tanaman tidak bertranspirasi) 10 m Yp = -0. 2 MPa Yg = +0. 1 Suppose the water potential of the soil at ground level is – 0. 1 MPa Yw = -0. 1
Gradien Potnsial Air 30 m Yp = -0. 8 MPa Yg = +0. 3 Yw = -0. 5 20 m Yp = -0. 6 MPa Yg = +0. 2 Yw = -0. 4 Suppose the water potential of the soil at ground level is – 0. 1 MPa 10 m Yp = -0. 4 MPa Yg = +0. 1 Yw = -0. 3
The driving force of transpiration is the difference in water vapor concentration, or vapor pressure difference, between the internal spaces in the leaf and the atmosphere around the leaf
The concentration of water vapor inside the leaf is almost impossible to measure; it is assumed to be at 100% humidity, which means the concentration can be determined directly from leaf temperature For example, if leaf temperature = 25º C, the concentration of water vapor in the leaf 1. 28 mol m-3 = 3. 169 k. Pa
Membuka dan Menutupnya stomata disebabkan oleh perubahan turgor pada sel penjaga (guard cells).
- Slides: 38