HUBUNGAN PENCEMARAN ATMOSFER DAN KERUSAKAN STOMATA

EKOFISIOLOGI TUMBUHAN: HUBUNGAN PENCEMARAN ATMOSFER DAN KERUSAKAN STOMATA

 

AHMAD YANUAR (1509100050), NANING WIDYASTUTIK (1509100705)

BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2011

 

ABSTRAK

            Pencemaran udara adalah suatu kondisi dimana kualitas udara menjadi rusak dan tyerkontaminasi oleh zat-zat, baik yang tidak berbahaya maupun yang membahayakan bagi suatu spesies, baik manusia, hewan dan tumbuhan.Tumbuhan dalam skala besar seperti hutan sebagai paru-paru dunia yang terkena dampak dari pencemaran udara juga dapat mempengaruhi fotosintesis dan struktur stomata daun.Stomata sendiri merupakan mulut daun sebagai tempat pertukaran gas atau respirasi yang dilapisi dua sel khusus yaitu sel penutup.Permasalahan dalam percobaan ini adalah bagaimana pengaruh gas polutan terhadap struktur stomata daun. Untuk itu percobaan ini adalah bagaimana struktur stomata daun terhadap gas polutan. Untuk itu percobaan ini dilakukan agar mengetahui bentuk struktur daun terhadap gas polutan dan sebagai pembanding dapat digunakan pula daun dari tumbuhan yang tidak terkena gas polutan. Prinsip dari percobaan ini adalah dengan menggunakan daun sono (Pterocarpus indicus) dengan tempat pengambilan di tempat yang terkena banyak polusinya dan tempat yang sedikit polusi udaranya, hal tersebut sebagai pengamatan struktur stomata daun yang terkena gas polutan dan yang bebas gas polutan. Percobaan dilakuakan dengan cara membersihkan kedua sampel daun dengan kapas yang dibasahi air. Membuat preparat dengan melapisi permukaan atas daun dengan kutek kemudian dikeringkan.Setelah kering, ditambahkan isolasi.Isolasi dilepas dan di letakkan di atas obyek gelas dan diamati dibawah mikroskop dengan perbesaran 40×10.Lalu membandingkan struktur stomata daun yang terkena gas polutan dengan yang bebas polutan. Hasil yang diperoleh untuk daun 1 yang terkena gas polutan adalah stomatatotal= 80, rusak=62), daun2 (stomata total = 55, rusak = 43), daun3(stomata total = 54, rusak = 35).

Kata kunci: ekofisiologi, stomata, sel penutup (Guard cell), polutan

ABSTRACT

Air pollution is acondition in wich the air quality becomes damaged and contaminated by substances, whether that is not dangerous and harmful for a species, whether human, animaland plant. Such aslarge-scale plants forestsas the lungs – pulmonary world affected by air pollution can also directly affect leaf photosynthesis and stomata structure. It self is a leaf stomata mout has a place of exchange respiratory gases or coated two special cells which cover the cell. Problem sinthese experiments is how the influence of pollutant gases on the structure of the leaf stomata. For this experiment show the structure of the leaf stomata of pollutant gases. For the experiment swere done in order to know what kind of leaf structure and a comparison of pollutant gases can be used also leaves from plants that are not exposed to pollutant gases. The principle of this experimentis touses on leaves(Pterocarpus indicus) with the setina place exposed tomuch pollution and air pollution a little place, it isas an observation structure of the leaf stomata are exposed to pollutant gases and pollutant-free gas. Experiment both samples by cleaning the leaves with cotton wool soaked in water. Make preparations to coat the surface of leaves with cutek then dried. Once dry, addinsulation. In sulation remove and place on top of the object tglass and observed undera microscope with a magnification of 40×10. Then comparethe structure of the leaf stomata are exposed to pollutant gas that is free of pollutants. Results obtained for leaves exposed to pollutant gases are(stomata total= 80, damaged=62), leaves2 (stomata total = 55, damage = 43), leaves3(stomata total = 54, damage = 35).

Key word: ecophysiology, stomata, cellcover(Guard cell), pollutant

 

 


PENDAHULUAN

Kelangsungan hidup suatu spesies pasti bergantung pada beberapa faktor, yaitu faktor abiotik dan biotik. Dan suatu interaksi suatu organisme dengan antar organisme lainnya disebut dengan faktor biotik. Sedangkan interaksi suatu organisme dengan  lingkungannya disebut dengan faktor  abiotik. Faktor lingkungan merupakan salah satu yang mempengaruhi pertumbuhan, perkembangan  dan reproduksi dari suatu organisme atau spesies tersebut.

Pencemaran udara atau sering kita dengar dengan istilah polusi udara diartikan sebagai adanya bahan-bahan atau zat-zat asing di dalam udara yang menyebabkan perubahan susunan atau komposisi udara dari keadaan normalnya (Wardhana,1999).

Pencemaran udara berarti hadirnya satu atau beberapa kontaminan di dalam udara atmosfer di luar, seperti debu, busa, gas, kabut, bau-bauan, asap atau debu dalam kuantitas yang banyak dengan berbagai sifat, hingga dapat meninmbulkan gangguan-gangguan terhadap kehidupan manusia, tumbuhan atau hewan. Udara adalah suatu campuran gas yang terdapat pada lapisan yang yang mengelilingi bumi.Komposisi campuran gas tersebut tidak selalu konstan, komponen yang konsentrasinya paling bervariasi adalah air dalam bentuk uap dan karbondioksida.Jumlah uap air yang ada dalam udara bervariasi bergantung dari cuaca dan suhu. Udara merupakan salah satu unsur dari ekosistem yang luas dan merupakan salah satu dari unsur abiotik. Pembebasan suatu kontaminan yang tidak dibatasi baik kuantitas,lama berlangsungnya atau potensialnya dapat mengganggu stabilitas dan kualitas sistem lingkungan. Kehadiran polutan pada dasarnya berasal dari aktifitas manusia, dapat ditunjukkan dengan pemaparan polutan ke dalam udara, dimana terdapat 3 komponen utama yang saling berinteraksi dan menentukan kelanjutannya untuk memenuhi kriteria sebagai pencemaran atau tidak. Ketiga komponen utama tersebut emisi, atmosfer dan reseptor (Kristanto, 2002).

Daun merupakan suatu bagian tumbuhan yang penting daun biasanya tipis, melebar,kaya akan suatu zat warna hijau yang dinamakan klorofil.Daun memiliki beberapa fungsi antara lain : Pengambilan zat-zat makanan (resorbsi), Pengolahan zat-zat makanan (asimilasi), Penguapan air (transpirasi), Pernafasan (respirasi). Air beserta garam-garam diambil dari tanah oleh akar tumbuhan, sedangkan gas asam arang co2 yang merupakan zat makanan pula bagi tumbuahn diambil dari udara melalui celah-celah yang halus yang disebut mulut daun (stoma)masuk kedalam daun (Gembong, 2005).

Stomata berasal dari bahasa Yunani stomata yang berarti lubang atau porus, jadi stomata adalah lubang-lubang kecil berbentuk lonjong yang dikelilingi oleh dua sel epidermis khusus  yang disebut sel penutup (Guard Cell), dimana sel penutup tersebut adalah sel-sel epidermis yang telah mengalami perubahan bentuk dan fungsi yang dapat mengatur besarnya lubang-lubang yang ada diantaranya. Stomata pada umumnya terdapat pada bagian-bagian tumbuhan yang berwarna hijau, terutama sekali pada dun-daun tanaman. Pada “submerged aquatic plant” atau tumbuhan yang hidup di bawah air terdapat alat-alat yang strukturnya mirip dengan stomata terdapat pada satu pemukaan saja.Sel tetangga pada stomata adalah sel-sel yang mengelilingi sel penutup (guard cell). Sel-sel tetangga ini terdiri dari dua buah sel atau lebih yang secara khusus melangsungkan fungsi secara berasosiasi dengan sel-sel penutup. Ruang udara dalam (substomatal chamber) merupakan suatu ruang antar sel (intersellular space) yang besar, yang berfungsi ganda bagi fotosintesis dan transpirasi (Kartasaputra, 1998).

Stomata tumbuhan pada umumnya membuka pada saat matahari terbit dan menutup saat hari gelap sehingga memungkinkan masuknya CO2 yang diperlukan untuk fotosintesis pada siang hari.Umumnya, proses pembukaan memerlukan waktu 1 jam dan penutupan berlangsung secara bertahap sepanjang sore.Stomata menutup lebih cepat jika tumbuhan ditempatkan dalam gelap secara tiba-tiba (Salisbury dan Ross, 1995).

Stomata dapat dibagi menjadi beberapa bagian diantaranya yaitu (a) bagian sel penutup/sel penjaga (guard cell), (b) Bagian yang merupakan sel tetangga, dan (c) ruang udara dalam. Pori stomata berfungsi untuk pertukaran gas antara atmosfer dengan sistem ruang antara sel yang berada pada jaringan mesofil di bawah epidermis yang disebut rongga substomata (Loveless, 1991).

Sel tetangga pada stomata adalah sel-sel yang mengelilingi sel penutup (guard cell).Sel-sel tetangga ini terdiri dari dua buah sel atau lebih yang secara khusus melangsungkan fungsi secara berasosiasi dengan sel-sel penutup.Ruang udara dalam (substomatal chamber) merupakan suatu ruang antar sel (intersellular space) yang besar, yang berfungsi ganda bagi fotosintesis dan transpirasi (Kartasaputra, 1988).

Stomata dapat dibagi menjadi beberapa bagian diantaranya. Yaitu (a) bagian sel penutup/sel penjaga (guard cell), (b) Bagian yang merupakan sel tetangga, dan (c) ruang udara dalam.

Sel penutup terdiri dari sepasang sel yang kelihatannya semetris, umumnya berbentuk ginjal, pada dinding sel atas dan bawah tampak adanya alat yang berbentuk birai (ledges), kadang-kadang birai tersebut hanya terdapat pada dinding sel bagian atas. Adapun fungsi birai pada dinding sel bagian atas itu adalah sebagai pembatas ruang depan (Front Cavity) diatas porusnya sedangkan pembatas ruang belakang (Basic Cavity) antara porus dengan ruang udara yang terdapat dibawahnya. Keunikan dari sel penjaga adalah serat halus sellulosa (cellulose microfibril) pada dinding selnya tersusun melingkari sel penjaga, pola susunan ini dikenal sebagai miselasi Radial (Radial Micellation). Karena serat sellulosa ini relatif tidak elastis, maka jika sel penjaga menyerap air mengakibatkan sel ini tidak dapat membesar diameternya melainkan memanjang. Akibat melekatnya sel penjaga satu sama lain pada kedua ujungnya memanjang akibat menyerap air maka keduanya akan melengkung ke arah luar. Kejadian ini yang menyebabkan celah stomata membuka (Kertasaputra, 1988).

Secara morfologi, menurut Melcafle &Chalk (1950), ada lima tipe stomata pada dikotil yaitu :

–    Tipe Anomositik (Irregular called) sel penutup bentuk ginjal jumlah sel tetangga tidak tertentu. Terdapat pada tumbuhan Ranunculaceae, Helleborus dan Sambucus .

–    Tipe Diasitik (Cross called) : sel penutup bentuk ginjal, jumlah sel tetangga dua buah dengan dinding sel/pemisah yang tegak lurus dengan poros panjang stomata. Terdapat pada famili Laciaccae.

–    Tipe Parasitik (Parallel called): sel penutup bentuk ginjal, jumlah sel tetangga dua buah dengan dinding pemisah searah dengan poros panjang stomata. Terdapat pada Rubiaceae

–    Tipe Anisositik (Unaquet called): sel penutup bentuk ginjal, jumlah sel tetangga tiga buah, salah satu sel tetangga berukuran lebih besar. Terdapat pada famili Solanaceae.

–    Tipe Aktinostik (Radiate called): sel penutup bentuk ginjal, jumlah sel tetangga tidak tertentu yang tersusun radier. Terdapat pada Proteaceae (Mulyani, 2006)

METODOLOGI

Dalam praktikum ekofisiologi tumbuhan tentang pokok bahasan hubungan pencemaran udara dan pertumbuhan menggunakan beberapa sampel daun dari lokasi yang berbeda.Diantaranya adalah daun Pterocarpus indicusyang berasal dari lokasi tercemar gas polutan dan daun yang kurang tercemar gas polutan.Pengambilan daun yang terkena gas polutan dilakukan di lokasi jalan Bubutan, Surabaya.Untuk pengambilan yang tidak tercemar gas polutan dilakukan pengambilan sampel di lokasi hutan kampus ITS. Pengambilan tersebut dilakukan pada pukul 10.00 A.M, hal tersebut dikarenakan agar mekanisme stomata daun dapat terlihat dengan jelas.Setelah daun di ambil kemudian dibersihkan dengan tisu atau kapas yang telah dibasahiair.Sampel daun tersebut dibuat preparat dengan cara permukaan daun diolesi kuteks transparan kemudian diberi selotip. Ditunggu beberapa saat, selotip ditarik dari permukaan daun dan ditempelkan pada kaca obyek.Lalu diiamati dibawah mikroskop lalu dibandingkan struktur stomata antara daun Pterocarpus indicus yang terkena gas polutan dan yang tidak terkena gas polutan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil terlampir

Pada praktikum hubungan pencemaran atmosfer dan pertumbuhan, perlakuan pertama yang dilakukan yaitu daun Pterocarpus indicus (sono) yang tempat pengambilan di tempat terkena gas polutan dan tidak terkena gas polutan di bersihan dengan kapas yang sudah dibasahi dengan air untuk membersihkan daun dari kotoran/debu yang dapat mengganggu hasil pengamatan. Setelah itu permukaan daun diolesi kuteks transparan dan diangin-anginkan supaya kuten kering kemudian diberi selotip, pemberian kutek diharapkan tidak terlalu tebal dikarenakan dapat mengganggu pengamatan di mikroskop.Pembuatan preparat dengan kutek dikarenakan agar lekukan dan pori-pori stomata dapat terlihat dan menempel pada selotip dengan bantuan kutek.Ditunggu beberapa saat, selotip ditarik dari permukaan daun dan ditempelkan pada kaca obyek.Pengambilan stomata dilakukan pada bagian bawah daun dikarenakan jumlah stomata paling banyak terdapat pada permukaan daun bagian bawah.Lalu diamati dibawah mikroskop dan hitung prosentase kerusakan stomata. Rumus perhitungan prosentase stomata :

Jumlah stomata yang rusak

Jumlah stomata yang rusak

                                                                              x 100%

Jumlah total stomata yang diamati

Jumlah total stomata yang diamati

Hasil dari prosentase kerusakan stomata tersebut dibandingkan dengan stomata daun yang tidak terkena gas polutan

Pengambilan tersebut dilakukan pada pukul 10.00 A.M, hal tersebut dikarenakan agar mekanisme stomata daun dapat terlihat dengan jelas membuka seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini. Lubang stomata terbuka dan  dan antara ujung sel penutup tidak terbentuk celah.

Gambar jam biologis stomata

            Jam biologis menunjukan mekanisme dari membuka dan menutupnya stomata. Stomata membuka ketika sel-sel penjaga secara aktif mengakumulasi ion kalium dari sel-sel epidermal disekitarnya.Pengambilan zat terlarut ini menyebabkan potensial air didalam sel penjaga menjadi lebih negative.Kondisi ini memungkinkan air mengalir kedalam sel secara osmosis sehingga sel menjadi membengkak.Sel penjaga semakin membengkak dan semakin dalam keadaan turgid yang menyebabkan ukuran antara celah sel semakin lebar.

Stomata membuka karena sel penjaga mengambil air dan menggembung dimana sel penjaga yang menggembung akan mendorong dinding bagian dalam stomata hingga merapat.

Stomata bekerja dengan caranya sendiri karena sifat khusus yang terletak pada anatomi submikroskopik dinding selnya.Sel penjaga dapat bertambah panjang, terutama dinding luarnya, hingga mengembang ke arah luar. Kemudian, dinding sebelah dalam akan tertarik oleh mikrofibril tersebut yang mengakibatkan stomata membuka.

Tidak semua stomata pada spesies sangat peka terhadap kelembaban atmosfer.Stomata menutup bila selisih kandungan uap air di udara dan di ruang antar sel melebihi titik kritik.Hal itu mungkin disebabkan gradien uap yang tajam mendorong penutupan stomata, respon paling cepat terhadap kelembaban yang rendah terjadi pada saat tingkat cahaya rendah.Suhu tinggi (30 – 350C) biasanya menyebabkan stomata menutup. Mungkin hal ini sebagai respon tak langsung tumbuhan terhadap keadaan rawan air, atau mungkin karena laju respirasi naik sehingga CO2 dalam daun juga naik

Penutupan stomata terjadi setelah tumbuhan mengakumulasi ABA (Asam Absisat). Pada daun asam absisat dapat berada pada tiga bagian sel yang berbeda, yaitu :

1. Pada sitosol, dimana ABA disintesis

2. Pada kloroplast, dimana ABA diakumulasikan

3. Pada dinding sel, yang dapat merangsang penutupan stomata. ABA pada dinding sel berasal dari sel-sel mesophyl daun dimana ABA disintesis. Jika asam absisat di aplikasikan pada daun tumbuhan pada konsentrasi yang sangat rendah maka akan menyebabkan stomata menutup.

Bila zat pengatur tumbuh asam absisat diberikan pada konsentrasi rendah, stomata akan menutup. Selanjutnya bila daun mengalami rawan air, ABA dijaringannya akan meningkat. Bila daun mongering secara normal perlahan-lahan ABA meningkat sebelum akhirnya stomata tertutup, diduga penutupan stomata ini karena responnya terhadap rawan air melalui peranan ABA.

Pencemaran logam berat pada tanaman melalui penyerapan akar dari tanah atau melalui stomata daun dari udara.Hal ini dikarenakan di dalam tanah hanya sebagian kecil logam berat yang terlarut dalam air. Penyerapan pada daun terjadi karena partikel Pb atau timah hitam di udara masuk ke dalam daun melalui proses penyerapan pasif. Masuknya partikel timah hitam ke dalam jaringan daun sangat dipengaruhi oleh ukuran dan jumlah dari stomata.Semakin besar ukuran dan semakin banyak jumlah stomatanya maka semakin besar pula penyerapan timah hitam pada daun.Hal ini menyebabkan adanya perbedaan kandungan Pb pada jenis tanaman di tempat yang berbeda seperti perbedaan kandungan Pb pada tanaman sono (Pterocarpus indicus)di daerah Wonokromo. Menurut Antari (2009), meskipun mekanisme masuknya timah hitam ke dalam jaringan daun berlangsung secara pasif, kemungkinan akumulasi timah hitam di dalam jaringan daun akan lebih besar. Timah hitam ini akan terakumulasi di dalam jaringan palisade.

Dalam waktu 24 jam sehari stomata memiliki sendiri waktu membuka dan menutup (jam biologis). Dikaitkan dengan praktikum ini, pengambilan sampel daun dilakukan sekitar pukul 10.00 WIB. Berdasarkan siklus membuka dan menutupnya stomata pada pukul 10.00 adalah saat stomata memiliki bukaan terbesar. Sedangkan keadaan di sekitar lokasi pengambilan sampel merupakan aktivitas manusia, kemacetan lalu lintas (banyaknya polusi yang berasal dari bahan bakar kendaraan bermotor dan kereta api).  Dalam pengamatan yang dilakukan dapat terlihat adanya struktur stomata abnormal pada sampel daun Pterocarpus indicus. Ini menunjukkan bahwa polutan yang ada di sekitar Wonokromo memberikan pengaruh pada pertumbuhan tanaman, kerusakan pada struktur stomata. Yang dimaksud dengan abnormal disini adalah celah stomata menutup di saat seharusnya celah tersebut membuka maksimal seperti yang ditunjukkan pada siklus membuka dan menutup stomata di atas.

Pada praktikum ini juga dilakukan perhitungan presentase kerusakan struktur stomata. Dari perhitungna yang dilakukan didapatkan bahwa rata-rata 13,59% dari keseluruhan bidang pandang mikroskop menunjukkan adanya stomata yang abnormal.

(A)

(B)

(C)

Gambar. Stomata abnormal pada (A)sampel daun 1, (B) sampel daun 2, (C) sampel daun 3

Faktor-faktor yang menyebabkan membuka dan menutupnya stomata adalah:

  1. Karbondioksida (CO2)

Pembentukan stomata berkurang jika kadar CO2 diruang antar sel bertambah. Jika hasil fotosintesis bersih berkurang kadar CO2 diruang antar sel akan meningkat dan tahanan stomata akan meningkat. Sebaliknya jika fotosintesis bersih meningkat, ruang antar sel akan menyebabkan terbukanya ruang antar sel sehingga stomata terbuka.

  1. Cahaya

Pengurangan cahaya menyebabkan pembukaan celah stomata berkurang pada kebanyakan tumbuhan.Hal ini tidak tergantung pada tanggapan stomata terhadap kenaikan CO2 diruang antar sel akibat penurunan laju fotosintesis.

  1. Suhu

Stomata akan membuka lebih besar apabila suhu naik.

  1. Potensial air daun

Pembukaan celah stomata biasanya berkurang jika potensial air daun menurun. Perubahan pembukaan air biasanya disebabkan oleh kenaikan kadar absisat yang dihasilkan dalam mesofil dengan laju yang tinggi atau oleh keduanya pada potensial daun berkurang.

  1. Kelembaban

Beberapa jenis tumbuhan menunjukkan tanggapan stomata secara langsung terhadap kelembapan, sehingga kenaikan kelembaban relative menyebabkan celah stomata mengecil

  1. Angin

Pada banyak tanaman menaikkan kecepatan angin yang besar dapat menyebabkan stomata mengecil

  1. Laju fotosintesis

Peranan laju fotosintesis akan mengurangi pembukaan stomata dan dengan demikian menahan air melalui pengurangan respirasi.

(Pandey dan Sinha, 1983).

KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari pengamatan stomata pada praktikum ini adalah bahwa kadar atau tingkat polusi udara suatau lingkungan akan mempengaruhi struktur dan fungsi stomata. Stomata pada tumbuhan yang berada di daerah dengan kadar polusi yang lebih besar akan mempunyai tingkat kerusakan stomata yang lebih banyak. Kerusakan stomata dapat berupa menyempitnya celah stomata, warnanya yang menghitam karena pencemaran logam dan penutupan somata yang tidak berdasarkan jam biologisnya, sehingga stomata tidak dapat menjalankan fungsi normalnya.

Iklan

Posted on Juni 26, 2011, in Laporan Praktikum. Bookmark the permalink. 1 Komentar.

  1. ada daftar pustakanya?

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: