BAB I PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN PADA TUMBUHAN

1.      Pertumbuhan pada Tumbuhan

Pertumbuhan adalah proses pertambahan ukuran atau volume serta jumlah sel secara ireversibel (tidak dapat kembali ke bentuk semula). Pertumbuhan bersifat kuantitatif artinya dapat dinyatakan dengan satuan bilangan. Ada tiga tahap proses pertumbuhan pada tumbuhan, yaitu:

a.       Perkecambahan

Berdasarkan letak kotiledon pada saat berkecambah dikenal dua, yaitu perkecambahan epigeal dan perkecambahan hipogeal.

b.      Pertumbuhan primer

c.       Pertumbuhan sekunder

2.      Perkembangan pada Tumbuhan

Perkembangan pada tumbuhan adalah proses pertumbuhan dan diferensiasi individu sel menjadi jaringan, organ, dan individu tanaman. Perkembangan bersifat kualitatif artinya tidak dapat diukur dan dinyatakan dengan satuan bilangan.

B.     Faktor-Faktor yang Memengaruhi Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan

1.      Faktor Internal

a.       Gen

Gen adalah substansi hereditas dan penentu sifat individu yang terdapat di dalam kromosom.

b.      Hormon Tumbuhan (Fitohormon)

Fitohormon adalah senyawa organic (bukan nutrisi) yang dihasilkan oleh tumbuhan, yang dalam kosentrasi rendah atau kecil dapat mengatur proses fisiologis. Ada beberapa fitohormon yaitu geberelin, auksin, sitokinin, asam absisat, etilen, asam traumalin, dan kalin.

2.       Fakor Eksternal

a.       Cahaya

Cahaya matahari merupakan sumber energy yang penting bagi tumbuhan, karena dibutuhkan dalam proses fotosintesis. Di sisi lain, cahaya dapat menghambat pertumbuhan karena auksin jika terkena cahaya akan menjadi zat yang menghambat pertumbuhan. Pertumbuhan yang sangat cepat dalam keadaan gelap disebut etiolasi.

b.      Suhu

Suhu yang ideal bagi tumbuhan sehingga pertumbuhan dan perkembangan berlangsung baik disebut suhu optimum (10°C-38°C).

c.       Kelembapan

Penguapan air akan meningkat apabila kelembaban rendah, akibatnya tumbuhan dapat menyerap banyak nutrient. Keadaan ini memacu pertumbuhan tanaman.

d.      Nutrisi (Nutrian)

Biasanya tumbuhan mengambil nutrient dalam bentuk ion dan beberapa diambil dari udara. Unsur makro yaitu unsur-unsur yang banyak dibutuhkan tanaman, diantaranya C, O, P, H, K, N, S, Fe, Ca, dan Mg. Unsur mikronutrien yaitu unsur yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah sedikit, diantaranya Mn, B, Cu, Cl, Zn, dan Mo.

e.      Air dan Oksigen

C.     Duplikasi Hasil Percobaan

· Perkembangan, yaitu proses menuju kedewasaan  yang bersifat kualitatif dan reversibel. (berubahnya sifat sel menjadi sel yang mempunyai sifat yang lebih khusus)

· Pertumbuhan adalah suatu proses pertambahan ukuran, ( volume, massa, jumlah sel atau protoplasma) yang bersifat kuantitatif dan irreversible (tidak dapat kembali ke asal).

·  Biji adalah alat reproduksi,penyebaran, dan kelangsungan hidup suatu tumbuhan. merupakan awal dari kehidupan tumbuhan baru di luar induknya.

·    Embrio terdiri dari :

-          akar lembaga (calon akar = radikula),

-          daun lembaga(kotiledon)

-          batang lembaga (kaulikulus)

·  Kotiledon pada biji tumbuhan monokotil disebut sebagai skutelum. Pada bagian akar embrionya, terbungkus oleh lapisan yang disebut koleoriza, sedangkan pada ujung tunas embrioniknya dibungkus oleh koleoptil. Pada biji terdapat suatu bagian yang berfungsi untuk memasukkan air dan O2. Bagian itu disebut hilum. Selain melewati hilum, air dan gas-gas terlarut dapat masuk lewat mikropil.

·          Plumula: poros embrio yang tumbuh ke atas yang selanjutnya akan tumbuh menjadi daun pertama(calon batang). yang terdiri dari ujung tunas dengan sepasang pucuk daun

·          Radikula : poros embrio yang tumbuh ke bawah dan akan menjadi akar primer(calon akar)

·          Epikotil : terdapat di sebelah atas hipokotil yang akan tumbuh menjadi batang dan daun

·          Hipokotil : bagian bawah (pangkal) yang melekat pada kotiledon yang akan tumbuh menjadi akar.

·          Skutelum : sebagai alat penyerap makanan yang terdapat di dalam endosperma,

·          koleoptil : melindungi plumula.

·          koleoriza :  melindungi radikula.

Masa Dormansi Biji

Persyaratan pertama agar biji dapat berkecambah adalah berakhirnya masa dormansi biji. Dormansi biji adalah kondisi biji yang masih hidup tetapi tidak aktif, berada dalam kondisi kering dan tidak dapat berkecambah selama periode waktu tertentu karena faktor internal.

Tahap Awal Pertumbuhan

(Perkecambahan)

·          Mula-mula masuknya air kedalam biji melalui proses imbibisi sampai biji ukurannya bertambah dan menjadi lunak.

·          Saat air masuk ke dalam biji, enzim-enzim mulai aktif  dengan mensintesis cadangan makanan sebagai persediaan cadangan makanan pada saat perkecambahan berlangsung

·          Meningkatnya aktivitas enzim dan tersedianya bahan makanan serta energi menyebabkan terjadinya perkecambahan

Perkecambahan adalah munculnya plantula (tanaman kecil) dari dalam biji yang merupakan hasil pertumbuhan dan perkembangan embrio. Atau proses pertumbuhan radikula menjadi akar dan pertumbuhan plumula menjadi batang.

Faktor yang mempengaruhi perkecambahan :

a.        Air

b.       Kelembapan

c.        Oksigen

d.       Suhu

e.        Cahaya

Tipe perkecambahan ada dua macam:

a.     Tipe perkecambahan di atas tanah (Epigeal)

Hipokotil : Tumbuh memanjang

Kotiledon &Plumula : terdorong ke permukaan tanah

Kotiledon : berada di atas tanah

Contoh : buncis, kacang hijau, kacang tanah, tomat, dan jarak

b.     Tipe perkecambahan di bawah tanah (hipogeal)

Epikotil : memanjang

Plumula : keluar menembus kulit biji & menembus tanah

Kotiledon : berada di bawah permukaan tanah

Contoh : kacang polong, jagung.

Makanan untuk pertumbuhan embrio diperoleh dari cadangan makanan karena belum terbentuknya klorofil yang diperlukan dalam fotosintesis. Pada tumbuhan dikotil makanan diperoleh dari kotiledon, sedangkan pada tumbuhan monokotil diperoleh dari endosperm.

Pertumbuhan Primer

=>Pertumbuhan yg disebabkan oleh titik tumbuh primer (ujung akar atau ujung batang) yang merupakan daerah meristem apikal.

a.    Pertumbuhan primer pada akar

Akar muda yang keluar dari biji segera masuk ke dalam tanah, selanjutnya membentuk sistem perakaran tanaman.Pada ujung akar yang masih muda, terdapat empat daerah pertumbuhan :

a.     Tudung akar (kaliptra)

·          sebagai pelindung terhadap benturan fisik ujung akar terhadap tanah sekitar pertumbuhan

·          memudahkan akar menembus tanah karena tudung akar dilengkapi dengan sekresi cairan polisakarida.

Perbedaan tudung akar dikotil dan monokotil :

-          Pada tudung akar dikotil, antara ujung akar dengan kaliptra tidak terdapat batas yang jelas dan tidak memiliki titik tumbuh pada kaliptra tersebut.

-          Pada tudung akar monokotil, antara ujung akar dan kaliptra terdapat batas yang jelas atau nyata dan mempunyai titik tumbuh tersendiri yang disebut kaliptrogen.

b.     Daerah Pembelahan/Meristem

Meristem merupakan bagian dari ujung akar yang selnya senantiasa mengadakan pembelahan secara mitosis.

Meristem ini terletak di belakang tudung akar. Pada tumbuhan dikotil, sel-sel tudung akar yang rusak akan digantikan oleh sel-sel baru yang dihasilkan oleh sel-sel meristem primer dari perkembangan sel-sel meristem apikal.

c.      Daerah pemanjangan sel

Daerah pemanjangan sel terletak dibelakang daerah meristem. Sel-sel hasil pembelahan meristem tumbuh dan berkembang memanjang pada daerah ini. Aktivitas pertumbuhan dan perkembangan memanjang dari sel mengakibatkan pembelahan sel di daerah ini menjadi lebih lambat dari bagian lain.

Pemanjangan sel tersebut berperan penting untuk membantu daya tekan akar dan proses pertumbuhan memanjang akar.

d.     Daerah diferensiasi

Pada daerah ini, sel-sel hasil pembelahan dan pemanjangan akan mengelompok sesuai dengan kesamaan struktur. Sel-sel yang memiliki kesamaan struktur, kemudian akan memperoleh tugas membentuk jaringan tertentu.

b.   Pertumbuhan Primer pada Batang

·         Pertumbuhan dan perkembangan primer pada batang meliputi

·   daerah pertumbuhan (titik tumbuh),

·   daerah pemanjangan, dan

·   daerah diferensiasi.

·         Meristem apikal pada batang dibentuk oleh sel-sel yang senantiasa membelah pada ujung tunas yang biasa disebut KUNCUP. Di dalam kuncup, ruas batang dan tonjolan daun kecil (primordia) memiliki jarak sangat pendek karena jarak internodus (antarruas) sangat pendek. Pertumbuhan, pembelahan, dan pemanjangan sel terjadi di dalam internodus. Pertumbuhan, pembelahan, dan pemanjangan sel terjadi di dalam internodus (antar ruas).

Pertumbuhan Sekunder

Pertumbuhan yang diakibatkan adanya pembelahan selsel pada jaringan kambium yang bersifat meristematik yang menyebabkan bertambah besarnya organ tumbuhan akibat aktivitas meristem sekunder.

·          Jika sel kambium membelah ke arah luar, akan membentuk sel floem

·          jika sel kambium membelah ke arah dalam akan membentuk xilem.

·          Xilem dan floem yang terbentuk dari aktivitas kambium disebut xilem sekunder dan floem sekunder.

·          Pertumbuhan xilem dan floem tersebut menyebabkan diameter batang bertambah besar dan terbentuk lingkaran tahun yang dipengaruhi oleh aktivitas pada musim kemarau dan musim penghujan.

·          Pada musim penghujan terbentuk lapisan yang lebih tebal, sebaliknya pada musim kemarau lapisan yang dibentuk lebih tipis.

·          Perbedaan ketebalan pertumbuhan membentuk garis melingkar (membentuk lingkaran) dan disebut lingkaran tahun.

·          Akibat aktivitas kambium yang kadang-kadang tidak diimbangi oleh pertumbuhan kulit batang tumbuhan, maka jaringan epidermis batang dan korteks pecah dan rusak. Kerusakan jaringan ini membahayakan jaringan-jaringan di dalamnya.

·          Untuk itu tumbuhan membentuk kambium gabus (felogen) atau jaringan gabus. Jaringan gabus ke arah dalam membentuk parenkim (feloderm) dan ke arah luar membentuk felem.

·          Felem (lapisan gabus) tersusun atas sel-sel mati, sedang feloderm (korteks sekunder) tersusun oleh sel-sel hidup.

·          Pada jaringan gabus terdapat celah-celah gabus yang merupakan penghubung antara lingkungan luar dan lingkungan dalam sel tumbuhan yang disebut lentisel. Lentisel berfungsi sebagai pintu masuknya udara dan air ke dalam sel-sel tumbuhan.

Faktor-Faktor yang Memengaruhi Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan

1. Faktor Dalam

a.      Faktor gen

Sifat-sifat fenotipe (sifat yg tampak) pada tumbuhan, seperti warna bunga dan bentuk daun, dipengaruhi oleh faktor lingkungan dan faktor genetik (gen). setiap jenis tumbuhan membawa gen untuk sifat-sifat tertentu, seperti berbatang tinggi atau berbatang rendah. Tanaman, yang mengandung gen yg baik dan didukung kondisi lingkungan yg sesuai akan memperlihatkan pertumbuhan dan perkembangan yg baik pula.

b.      Zat pengatur tumbuh (hormon)

Hormon pada tanaman ialah senyawa organik yang dalam jumlah sedikit dapat mendukung, menghambat, dan mengubah proses fisiologis tumbuhan. Pada konsentrasi tertentu hormon dapat memacu pertumbuhan, tetapi pada konsentrasi yang tinggi dapat menekan pertumbuhan.

Macam-macam hormon sebagai berikut:

1)   Auksin

Fungsi:

-          menaikkan tekanan osmotik,

-          meningkatkan permeabilitas sel terhadap air,

-          menyebabkan pengurangan tekanan pada dinding-dinding sel,

-          meningkatkan sintesis protein,

-          meningkatkan plas-tisitas,

-          mengembangnya dinding sel.

-          merangsang perkembangan buah

-          merangsang pembentukan akar liar

-          Menghambat pembentukan tunas samping

-          Merangsang  pembelahan sel

2)   Giberelin

Fungsi :

-          Memacu perpanjangan secara abnormal batang utuh.

-          Perkecambahan biji dan mobilisasi cadangan makanan dari endosperm untuk pertumbuhan embrio    

-          Perkembangan bunga dan buah.

-          Menghilangkan sifat kerdil secara genetik pada tumbuhan.

-          Merangsang pembelahan dan pemanjangan sel.

3)   Sitokinin

Fungsi :

-          merangsang pembelahan sel;

-          merangsang pembentukan tunas;

-          menghambat efek dominasi apikal

-          mempercepat pertumbuhan memanjang.

-          Menunda pengguguran daun

-          Menghambat proses penuaan

4)   Asam Absisat

Fungsi :

-          Mengurangi kecepatan pertumbuhan & pemanjangan sel pada daerah titik tumbuh

-          Membantu pengguguran daun dan mendorong dormansi biji agar tidak berkecambah.

5)   Gas Etilen

Fungsi :

-          Menyebabkan buah cepat masak

-          Menyebabkan pertumbuhan batang menjadi kokoh dan tebal

-          Memacu pembungaan

6)   Asam Traumatin

Fungsi :

Memperbaiki tanaman yg rusak/menghasilkan kalus

7)   Kalin

Fungsi : Memacu pertumbuhan organ tumbuhan

Macamnya :

a.        Rhizokalin : memacu pertumbuhan akar

b.        Kaulokali : batang

c.        Fitokalin : daun

d.       Anthokalin : bunga

2.  Faktor

a.    Suhu

Suhu berpengaruh terhadap fisiologi tumbuhan, antara lain memengaruhi kerja enzim. Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah akan menghambat proses pertumbuhan. Suhu yang paling baik untuk pertumbuhan disebut suhu optimum (10⁰–38⁰C).

b.    Cahaya

·          Cahaya dapat mempengaruhi pembentukan klorofil, perkembangan akar, dan pembukaan daun, fotosintesis, fototropisme, dan fotoperiodisme Akan tetapi, intensitas cahaya yang terlalu tinggi dapat merusak klorofil.  .

·          Efek cahaya meningkatkan kerja enzim untuk memproduksi zat metabolik untuk pembentukan klorofil. Sedangkan, pada proses fotosintesis, intensitas cahaya mempengaruhi laju fotosintesis saat berlangsung reaksi terang.

·          Pertumbuhan batang kecambah di tempat gelap akan abnormal (lebih panjang), pucat, daun tidak berkembang, dan batang tidak kukuh. Pertumbuhan yang cepat di tempat gelap ini disebut etiolasi.

·          Sebaliknya, dalam keadaan terang tumbuhan lebih pendek, batang kukuh, daun dibandingkan di tempat terang yang berkembang sempurna dan berwarna hijau

·          Lama penyinaran matahari memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.Respon tumbuhan terhadap lama penyinaran (panjang hari) disebut fotoperiodisme.

"Batang menjadi lebih pendek karena aktifitas hormon pertumbuhan auksin terhambat oleh adanya cahaya."

Berdasarkan lamanya siang, tumbuhan dibedakan menjadi :

a)        Tumbuhan hari pendek

tumbuhan yang berbunga pada akhir musim panas/ gugur, saat matahari bersinar kurang dari 12 jam (lamanya siang lebih pendek dibanding lamanya malam). Contoh: ubi jalar, krisan, aster, mangga dan apokat.

b)        Tumbuhan hari panjang

berbunga pada musim semi/awal musim panas, saat lama siang lebih dari12  jam (lamanya siang lebih panjang dari lamanya malam). Contoh: kentang, slada, gandum, dan ba yam.

c)        Tumbuhan hari netral

berbunga hampir sepanjang musim, tidak tergantung lamanya siang hari. Contoh: kapas, mawar, tumbuhan sepatu, tomat, cabe, dan bunga matahari.

d)       Tumbuhan hari sedang

berbunga pada saat lama siang sekitar 12 jam. Contoh: tebu dan kacang.

c.       Kelembapan

Tanah dan udara yang lembap berpengaruh terhadap pertumbuhan. Pada keadaan lembap, banyak air yang diserap oleh tumbuhan dan sedikit penguapan yang terjadi sehingga mengakibatkan pertumbuhan menjadi cepat. Akibat pemanjangan sel-sel yang cepat, tumbuhan bertambah besar. Pada kondisi ini, faktor kehilangan air sangat kecil karena transpirasi yang kurang. Adapun untuk mengatasi kelebihan air, tumbuhan beradaptasi dengan memiliki permukaan helaian daun yang lebar.

d.      Air

Air berperan di dalam melarutkan unsur hara dalam proses penyerapan. Air dibutuhkan tumbuhan sebagai pelarut bagi kebanyakan reaksi dalam tubuh tumbuhan dan sebagai medium reaksi enzimatis. Sebagai pelarut, air juga memengaruhi kadar enzim dan substrat sehingga secara tidak langsung memengaruhi laju metabolisme. Kekurangan air pada tanah menyebabkan terhambatnya proses osmosis. Proses osmosis akan terhenti atau berbalik arah yang berakibat keluarnya materi-materi dari protoplasma sel-sel tumbuhan, sehingga tanaman kering dan mati.

e. Nutrisi

Selain CO2 dan H2O, tumbuhan juga memerlukan nutrisis yang lain, yaitu :
a. Makronutrien ( unsure yang diperlukan dalam jumlah banyak ) seperti : Nitrogen (N), Kalium (K), Kalsium (Ca), Fospor (P), Belerang (S), Magnesium (Mg).
b. Mikronutrien (unsure yang diperlukan dalan jumlah sedikit) seperti : Besi (Fe), Boron (B), Mangan (Mn), Seng (Zn), Tembaga (Cu), Molebdenum (Mo), Klor (Cl).
4) Air
Fungsi air bagi tumbuhan :
a. Melarutkan unsure hara dalam proses penyerapan.
b. Mengaktifkan reaksi enzim.
c. Mempertahankan kelembaban
d. Meningkatkan tekanan turgor untuk merangsang pembelahan sel.