Respirasi Tumbuhan

Bernapas meliputi dua tahap, yaitu pertukaran gas dan respirasi sel. Pertukaran gas adalah proses pengambilan oksigen dan pengeluaran karbon dioksida melalui alat pernapasan tumbuhan. Respirasi sel adalah penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa lebih sederhana dengan membebaskan energi. Mitokondria adalah tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung. Senyawa kompleksnya dapat berupa karbohidrat, lemak, dan protein. Energi yang didapatkan dari proses respirasi digunakan untuk aktifitas metabolisme tubuh tumbuhan. Berdasarkan ada tidaknya oksigen, ada dua macam respirasi, yaitu respirasi aerob dan anaerob. Respirasi aerob adalah respirasi yang memerlukan oksigen, sedangkan rspirasi anaerob adalah respirasi yang tidak memerlukan oksigen.

o    Alat Respirasi tumbuhan

Seperti dijelaskan sebelumnya, proses respirasi diawali dengan proses pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida melalui alat pernapasan. Alat pernapasan tumbuhan letaknya tersebar. Tumbuhan dapat melakukan pertukaran gas melalui stomata, lenti sel, dan rambut akar. Pada tumbuhan tertentu, pernapasan melalui alat khusus, misalnya akar napas pada tumbuhan bakau maupun beringin. Berikut ini akan dijelaskan alat-alat pernapasan tumbuhan.

1.  Stomata

Stomata atau mulut daun terdiri atas celah atau lubang yang dikelilingi oleh dua sel penjaga dan terletak di daun. Stomata berfungsi sebagai tempat pertukaran gas pada tumbuhan, sedangkan sel penjaga berfungsi untuk mengatur, membuka dan menutupnya stomata.

Stomata tumbuhan pada umumnya membuka pada saat matahari terbit dan menutup saat hari gelap. Membuka dan menutupnya stomata dipengaruhi oleh kandungan air dan ion kalium di dalam sel penjaga. Ketika sel penjaga memiliki banyak ion kalium, air dari sel tetangga akan masuk ke dalam sel penjaga secara osmosis. Akibatnya, dinding sel penjaga yang berhadapan dengan celah stomata akan tertarik ke belakang, sehingga stomata menjadi terbuka. Sebaliknya, ketika ion kalium keluar dari sel penjaga, air dari sel penjaga akan berpindah secara osmosis ke sel tetangga. Akibatnya, sel tetangga mengembang dan mendorong sel penjaga ke arah celah sehingga stomata menutup.  Lihat Gambar 9.

Gambar 9. Membuka dan menutupnya stomata diatur oleh sel penjaga (guard cell) : stoma membuka (kiri), stoma menutup (kanan). (Sumber : Campbell et al. 1999)

2.  Lentisel

Pada tumbuhan dikotil, selain kambium intervasikuler yang membentuk xilem dan floem sekunder ada juga kambium gabus yang menghasilkan parenkima gabus dan lapisan gabus. Lapisan gabus akan menggantikan epidermis. Lapisan gabus terdiri atas sel-sel mati dan membantu melindungi batang. Kambium gabus, parenkima gabus, dan lapisan gabus akan mengelupas dan lepas sebagai bagian kulit. Akibatnya, timbul lubang-lubang di batang yang disebut lentisel. Lentisel memungkinkan sel-sel tetap hidup di dalam batang melalui pertukaran gas dengan udara luar. Lihat Gambar 10.

Gambar 10. Lentisel (Sumber: http://www.biyolojiegitim.yyu.edu.tr)

3.  Rambut Akar

Selain untuk menghisap air dan garam-garam mineral, rambut akar berfungsi sebagai alat pernapasan. Sel-sel rambut akar akan mengambil oksigen pada pori-pori tanah. Lihat Gambar

 

Gambar 11. Rambut Akar

(Sumber: Campbell, et all. 2005)

4.  Alat Pernapasan Khusus

Kemampuan tumbuhan beradaptasi terhadap lingkungan menghasilkan alat pernapasan khusus. Tumbuhan bakau yang hidup di lingkungan air laut mempunyai akar yang tumbuh ke atas permukaan tanah untuk memperoleh oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida. Akar tersebut disebut akar napas.

Pohon beringin dan anggrek mempunyai akar gantung untuk bernapas. Akar tersebut tumbuh dari batang dan menggantung kearah tanah. Pada saat masih menggantung, akar ini menyerap uap air dan gas dari udara. Akan tetapi setelah masuk ke tanah, akar tersebut berfungsi menyerap air dan garam mineral. Tumbuhan yang  hidup di air seperti enceng gondok dan kangkung, batangnya mempunyai rongga-rongga udara yang  besar berfungsi untuk menyalurkan oksigen.

Gambar 12 (a) akar pohon bakau   (b) akar pohon beringin

o    Pertukaran Gas

Pertukaran gas antara tumbuhan dan lingkungannya merupakan bagian yang penting dalam respirasi. Pertukaran gas secara keseluruhan berlangsung secara difusi. Difusi merupakan perpindahan zat dari larutan pekat ke larutan encer. Oksigen akan masuk ke dal

am sel tumbuhan secara difusi melalui ruang antar sel, dinding sel, membran sel, dan akhirnya masuk ke dalam sel. Begitu juga dengan karbondioksida, yang akan berdifusi ke luar sel dan masuk ke ruang antar sel. Transpor oksigen dan karbon dioksida antara ruang antar sel dengan lingkungan luar juga berlangsung secara difusi.

o    Proses Respirasi

Gambar 13 Hubungan antara proses fotosintesis dengan proses respirasi pada tumbuhan (Sumber : Campbell, et all, 2006)

Respirasi merupakan proses penguraian senyawa organik menjadi air dan karbondioksida untuk memperoleh energi dengan bantuan oksigen. Senyawa organik merupakan bahan bakar respirasi untuk menghasilkan ATP, sedangkan produk limbah respirasi seperti karbon dioksida dan air, merupakan bahan yang digunakan kloroplas sebagai bahan mentah untuk fotosintesis. Lihat Gambar 6. Energi (ATP) yang diperoleh dari proses respirasi, akan digunakan untuk aktifitas metabolisme tubuh tumbuhan. Proses keseluruhan dapat dirangkum sebagai berikut:

Senyawa organik + oksigen –> karbon dioksida + air + energi

Glukosa, lemak, dan protein dapat diproses dan digunakan sebagai bahan respirasi. Jika glukosa (C₆H₁₂O₆) yang digunakan sebagai bahan respirasi maka reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:

o    Faktor faktor yang mempengaruhi laju respirasi

Laju respirasi dapat dipengaruhi beberapa faktor antara lain :

1. Ketersediaan substrat

Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Demikian sebliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat.

2. Ketersediaan oksigen

Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada tumbuhan yang sama.

3. Suhu

Semakin tinggi suhu, semakin tinggi laju respirasi. Laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10^oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.

4. Tipe dan umur tumbuhan

Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolisme, dengan demikian kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-masing spesies. Tumbuhan muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi dibanding tumbuhan yang tua. Demikian pula pada organ tumbuhan yang sedang dalam masa pertumbuhan.