Potensi air

Potensial Air

Oleh :

Latar Belakang

Air mampu melarutkan lebih banyak bahan daripada zat cair umum lainnya. Hal ini memiliki tetapan dielektrik yang termasuk paling tinggi, yaitu suatu ukuran kemampuan untuk menetralkan tarik menarik antar muatan listrik. Karena sifat itu, air menjadi pelarut yang amat kuat bagi elektrolit dan molekul polar seperti gula. Jika air mengandung elektrolit terlarut, maka laurtan ini membawa muatan, dan air menjadi penghantar listrik yang baik. Tapi, jika air benar-benar murni, maka ia adalah penghantar listrik yang buruk.

Pentingnya air sebagai pelarut dalam organism hidup tampak jeas dalam proses osmosis, difusi, dan aliran massa dalam tumbuhan. Protoplasma pada tumbuhan mengungkap sifat air. Struktur molekul protein dan asam nukleat serta aktivitas ptotoplasma bergantung pada hubungannya yang dekat dengan molekul air. Hampir semua molekul protoplasma benar-benar menggantungkan aktivitas kimia khasnya kepada lingkungan air tempat mereka berada. Molekul air secara aktif terlibat dalam reaksi kimia yang menjadi dasar kehidupan. Misalnya, bersama dengan molekul karbondioksida, air merupakan bahan mentah bagi fotosintesis. Hanya sedikit proses metabolism yang mampu berjalan tanpa menggunakan atau menghasilkan molekul air. Walaupun demikian, air relative lembam secara kimia. Sebaliknya, air jauh lebih penting sebagai lingkungan bagi berbagai reaksi kimia daripada sebagai pereaksi atau hasil reaksi.

Volume air yang besar mempunyai lebih banyak energy bebas daripada volume yang lebih kecil dalam kondisi yang sama. Energi bebas per mol substansi di dalam suatu system kimia disebut potensial kimia. Potensial kimia suatu senyawa di bawah kondisi tekanan dan temperature konsatan tergantung kepada jumlah mol substansi yang ada. Hubungan antara air dan tanaman , potensial kimia dari air sering dinyaatakan dengan istilah potensial air.

Potensial Air merupakan energi yang dimiliki air untuk bergerak atau untuk mengadakan reaksi. Dengan kata lain, potensial air merupakan tingkat kemampuan molekul-molekul air untuk melakukan difusi. Pada potensial air, air bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah (dari larutan encer ke larutan pekat, larutan encer lebih banyak mengandung air daripada larutan pekat).

Potensial air murni adalah nol, adanya substansi yang terlarut di dalam air tersebut akan menurunkan potensial airnya, sehingga potensial air dari suatu larutan adalah kurang dari nol. Definisi ini hanya berlaku pada tekanan atmosfir. Apabila tekanan disekitar system ditingkatkan atau diturunkan, maka secara otomatis potensial air juga akan naik atau tururn sesuai dengan perubahan tekanan tersebut.

Di dalam suatu sel, potensial air memiliki dua komponen, yaitu potensial tekanan dan potensial osmosis. Potensial tekanan dapat menambah atau mengurangi potensial air. Sednagkan potensial osmosis menunjukkan status larutan di dalam sel tersebut. Dengan memsukan suatu jaringan tumbuhan ke dalam seri laurtan yang telah diketahui potensialnya, maka potensial air jaringan tumbuhan dapat dihitung. Jika potensial osmosis di luar sel lebih besar daripada potensial osmosis di dalam sel, maka air berdifusi masuk ke dalam sel (mengalami turgid), sehingga larutan menjadi hipotonis. Namun jika potensial osmosis di luar sel lebih kecil daripada di dalam sel maka, air berdifusi ke luar dan sel akan mengalami plasmolisis (sel menjadi mati), kondisi ini larutan menjadi hipertonis. Dan jika potensial osmosis diluar sel sama besarnya dengan potensial osmosis di dalam sel maka tidak aka nada gerakan air (konsentrasi seimbang), maka lautan ini mengalami isotonis.

Pengertian

Potensial air adalah potensial kimia air dalam suatu system atau bagian system. Dinyatakan dalam satuan tekanan dan dibandingkan dengan potensial kimia air murni (juga dalam satuan tekanan) pada tekanan atmosfer dan pada suhu serta ketinggian yang sama potensial murni ditentukan sama dengan nol. Faktor-faktor penghasil gradient yaitu konsentrasi atau aktifitas, suhu, tekanan, efek larutan terhadap potensial kimia pelarut, matriks. Mengukur metode air dengan metode volume jaringan, metode chordate, metode tekanan uap (Salisbury dan ross, 1995)

Hubungan antar potensial air adalah dengan melibatkan peristiwa osmose karena osmose merupakan peristiwa difusi dimana antara 2 tempat tersedianya difusi dipisahkan oleh membrane atau selaput. Maka dapat diartikan bahwa dinding sel atau membrane protoplasma adalah merupakan membrane pembatas antara zat yang berdifusi karena pada umumnya sel tumbuh-tumbuhan tinggi mempunyai dinding sel maka sebagian besar proses fitokimia dalam tumbuh-tumbuhan adalah merupakan proses osmose (Heddy, 1987)

Pada fisiologi tanaman adalah hal biasa untuk menunjukkan energi bebas yang di kandung di dalam air dalam bentuk potensial air (ψ). Definisi dari potensial air adalah energi per unit volume air, potensial air berbanding lurus dengan suhunya (Fitter, A.h dan Hay, R.K.M, 1981)

Potensial osmotic merupakan potensial kimia yang disebabkan adanya materi yang terlrut. Potensial osmotic selalu memiliki nilai negative, hal ini disebabkan karena cenderung bergerak menyebrangi membrane semi permeable dari air murni menuju air yang mengandung zat terlarut (Lambers, dkk, 1998)

Besar jumlah potensial air pada tumbuhan dipengaruhi oelah 4 macam komponen potensial, yaitu gravitasi, matriks, osmotic dan tekanan. Potensial gravitasi bergantung pada air didalam daerah gravitasi . potensial matriks bergantung pada kekuatan mengikat air saat penyerapan. Potensial osmotic bergantung pada hidrostatik atau tekanan angina dalam air (Deragon, 2005).

Air dalam Tumbuhan

Air merupakan 85 – 95 % berat tumbuhan herba yang hidup di air. Dalam sel, air diperlukan sebagai pelarut unsur hara sehingga dapat digunakan untuk mengangkutnya; selain itu air diperlukan juga sebagai substrat atau reaktan untuk berbagai reaksi biokimia misalnya proses fotosintesis; dan air dapat menyebabkan terbentuknya enzim dalam tiga dimensi sehingga dapat digunakan untuk aktivitas katalisnya. Tanaman yang kekurangan air akan menjadi layu, dan apabila tidak diberikan air secepatnya akan terjadi layu permanen yang dapat menyebabkan kematian. Terdapat lima mekanisme utama yang menggerakkan air dari suatu tempat ke tempat lain, yaitu melalui proses: difusi, osmosis, tekanan kapiler, tekanan hidrostatik, dan gravitasi.

1. Difusi

Difusi adalah pergerakan molekul atau ion dari dengan daerah konsentrasi tinggi ke daerah dengan konsentrasi rendah. Laju difusi antara lain tergantung pada suhu dan densitas (kepadatan) medium. Gas berdifusi lebih cepat dibandingkan dengan zat cair, sedangkan zat padat berdifusi lebih lambat dibandingkan dengan zat cair. Molekul berukuran besar lebih lambat pergerakannya dibanding dengan molekul yang lebih kecil. Pertukaran udara melalui stomata merupakan contoh dari proses difusi. Pada siang hari terjadi proses fotosintesis yang menghasilkan O2 sehingga konsentrasi O2 meningkat. Peningkatan konsentrasi O2 ini akan menyebabkan difusi O2 dari daun ke udara luar melalui stomata. Sebaliknya konsentrasi CO2 di dalam jaringan menurun (karena digunakan untuk fotosintesis) sehingga CO2 dari udara luar masuk melalui stomata. Penguapan air melalui stomata (transpirasi) juga merupakan contoh proses difusi. Di alam, angin, dan aliran air menyebarkan molekul lebih cepat disbanding dengan proses difusi.

2. Osmosis

Osmosis adalah difusi melalui membran semipermeabel. Masuknya larutan ke dalam sel-sel endodermis merupakan contoh proses osmosis. Dalam tubuh organisme multiseluler, air bergera dari satu sel ke sel lainnya dengan leluasa. Selain air, molekul-molekul yang berukuran kecil seperti O2 dan CO2 juga mudah melewati membran sel. Molekul-molekul tersebut akan berdifusi dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Proses Osmosis akan berhenti jika konsentrasi zat di kedua sisi membran tersebut telah mencapai keseimbangan.

Osmosis juga dapat terjadi dari sitoplasma ke organel-organel bermembran. Osmosis dapat dicegah dengan menggunakan tekanan. Oleh karena itu, ahli fisiologi tanaman lebih suka menggunakan istilah potensial osmotik yakni tekanan yang diperlukan untuk mencegah osmosis. Jika anda merendam wortel ke dalam larutan garam 10 % maka sel-selnya akan kehilangan rigiditas (kekakuan)nya. Hal ini disebabkan potensial air dalam sel wortel tersebut lebih tinggi dibanding dengan potensial air pada larutan garam sehingga air dari dalam sel akan keluar ke dalam larutan tersebut. Jika diamati dengan mikroskop maka vakuola sel-sel wortel tersebut tidak tampak dan sitoplasma akan mengkerut dan membran sel akan terlepas dari dindingnya. Peristiwa lepasnya plasma sel dari dinding sel ini disebut plasmolisis.

3. Tekanan kapiler

Apabila pipa kapiler dicelupkan ke dalam bak yang berisi air, maka permukaan air dalam pip a kapiler akan naik sampai terjadi keseimbangan antara tegangan yang menarik air tersebut dengan beratnya. Tekanan yang menarik air tersebut disebut tekanan kapiler. Tekanan kapiler tergantung pada diameter kapiler : semakin kecil diameter kapiler semakin besar tegangan yang menarik kolom air tersebut

4. Tekanan hidrostatik

Masuknya air ke dalam sel akan menyebabkan tekanan terhadap dinding sel sehingga dinding sel meregang. Hal ini akan menyebabkan timbulnya tekanan hidrostatik untuk melawan aliran air tersebut. Tekanan hidrostatik dalam sel disebut tekanan turgor. Tekanan turgor yang berkembang melawan dinding sebagai hasil masuknya air ke dalam vakuola sel disebut potensial tekanan. Tekanan turgor penting bagi sel karena dapat menyebabkan sel dan jaringan yang disusunnya menjadi kaku. Potensial air suatu sel tumbuhan secara esensial merupakan kombinasi potensial osmotic dengan potensial tekanannya. Jika dua sel yang bersebelahan mempunyai potensial air yang berbeda, maka air akan bergerak dari sel yang mempunyai potensial air tinggi menuju ke sel yang mempunyai potensial air rendah.

e. Gravitasi

Air juga bergerak untuk merespon gaya gravitasi bumi, sehingga perlu tekanan untuk menarik air ke atas. Pada tumbuhan herba, pengaruh gravitasi dapat diabaikan karena perbedaan ketinggian pada bagian tanaman tersebut relatif kecil. Pada tumbuhan yang tinggi, pengaruh gravitasi ini sangat nyata. Untuk menggerakkan air ke atas pada pohon setinggi 100 m diperlukan tekanan sekitar 20 atmosfer (Anonim, 2009).

Pembahasan

Pengetahuan mengenai potesial air pada suatu jaringan tumbuhan sangat sangat penting dikuasai, hal ini di karenakan dengan mengetahui potensial air dari suatu jaringan tumbuhan dapat diaplikasikan pada pemakaian pupuk pada tanaman. Kita dapat memberikan pupuk sesuai dengan takaran tampa merusak sel tumbuhan . Pada praktikum ini, kita mencoba menentukan potensial air pada umbi kentang. Dipilihnya kentang dengan beberapa pertimbangan yaitu umbi kentang yang mudah diperoleh, mudah dibuat silinder batang dengan batang pengebor gabus, dan kentang merupakan bahan yang terdiri dari bahan yang homogen, yaitu , jaringan parenkim yang menyimpan cadangan makanan.

Langkah pertama yang dilakukan dalam percobaan ini yaitu membuat silinder umbi kentang dengan menggunakan pengebor gabus diameter 6 mm dengan panjang masing-masing silinder 4 cm, ini dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan jumlah dan bentuk jaringan kentang yang homogen untuk percobaan, sebanyak 4 silinder kentang yang telah ditimbang selanjutnya dimasukan pada masing-masing gelas kultur yang telah diisi dengan larutan sukrosa dengan konsentrasi yang berbeda ( 0,0 M : 0,2 M : 0,4 M : 0,6 M : 0,8 M dan 1,0 M ) dan didiamkan selama 70 menit , dengan perlakuan tersebut kita mencoba mengetahui larutan yang mana yang isotonis dengan tekanan dalam jaringan kentang, ini dapat diketahui melalui silinder kentang pada konsentarasi berapa yang tidak mengalami perubahan berat, ini berarti tidak ada aliran molekul air baik dari dalam maupun keluar jaringan kentang.

Selain percobaan penentuan potensial air pada jaringan kentang pada praktikum ini dilakukan juga pengukuran potensial air pada jaringan Daun Rheo discolor. Penentuan potensial air jaringan pada Daun Rheo discolor dilakukan dengan metode Shardakov. Metode ini dilakukan dengan membuat cakram Daun Rheo discolor dengan pengebor gabus. Sebanyak 25 cakram Daun Rheo discolorr dimasukan ke dalam 6 tabung reaksi yang telah berisi sukrosa dengan konsentrasi yang berbeda , campuran ini didiamkan selama 60 menit dan setiap 15 menit sekali dikocok agar campuran dan larutan tetap homogen, kemudian Daun Rheo discolorr di buang dan air rendamanya di ambil untuk pengujuan konsentrasi dengan larutan yang sama konsentrasinya yang telah ditambah dengan metilen blue. Dengan direndamnya daun tadi maka ada aliran air baik dari daun atau kedalam daun , sedangkan penambahan metilen blue hanya bertujuan sebagai penanda saat pengujian .

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. Air Dalam Tumbuhan. Diakses dari : http://klimatologi.wordpress.com/2009/01/21/air-dalam-tumbuhan/

Deragon. 2005, WATER POTENTIAL, http://www.deragon.com. accesed on 17 september 2005 at 13:00 WIB

Filter, W.G. 1989. FISIOLOGI LINGKUNGAN TUMBUHAN. Gadjah mada University press. Yogykarta

Heddy,S.1982. BIOLOGI PERTANIAN. Fakultas pertanian Universitas Brawijaya. Malang

Lambers,H.F,S. Chapia dan T.L pons. 1998. PHYSIOLOGY. Ecology spinger. New york hal 150

Salisbury, F.b dan Ross, C.W.1995. FISIOLOGI TUMBUHAN jilid 1 edisi IV alih bahasa Luqman, RR dan Sumaryono. Penerbit ITB. Bandung.