Kali ini kita akan mempelajari tentang perkembangan dan pertumbuhan pada tumbuhan. Diharapkan Anda mampu mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh dan proses yang terjadi pada pertumbuhan serta perkembangan tumbuhan.
Disadari kalau di negara kita terdapat jenis-jenis tumbuhan yang beraneka ragam. Keadaan seperti iklim dan tanah sangat mendukung kelangsungan hidup beraneka tumbuhan tersebut. Oleh sebab itu kita wajib mensyukuri anugerah Tuhan ini.
Gambar disamping memperlihatkan salah satu ciri makhluk hidup, yaitu tanaman yang tumbuh dan berkembang. Pertumbuhan dan perkembangan tanaman pada gambar disamping dimulai dari biji hingga menjadi dewasa yang akan menghasilkan biji kembali.
Pernahkah Anda berpikir mengapa tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang mulai dari kecil menjadi besar sampai terbentuk bunga, buah, dan biji? Faktor-faktor apakah yang menyebabkan tumbuhan itu dapat menjadi besar dan dewasa? Apa yang dimaksud dengan pertumbuhan dan perkembangan ? Samakah pertumbuhan dan perkembangan dari semua jenis makhluk hidup?
A. PENGERTIAN PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN TUMBUHAN
Pertumbuhan pada tanaman merupakan proses bertambahnya ukuran dari kecil hingga sampai dewasa yang sifatnya kuantitatif, artinya dapat kita ukur yang dapat dinyatakan dengan suatu bilangan, misalnya tanaman cabai umur 1 minggu tingginya 5 cm, setelah tumbuh berumur 2 minggu tingginya menjadi 10 cm, setelah mencapai umur 3 minggu tingginya menjadi 15 cm, dan seterusnya.
Selain tumbuh, tanaman juga mengalami perkembangan yang ditandai dengan tanaman menjadi dewasa yaitu dapat menghasilkan biji kembali. Adapun perkembangan merupakan suatu proses untuk menuju/mencapai kedewasaan pada makhluk hidup yang bersifat kualitatif, artinya tidak dapat dinyatakan dengan suatu bilangan, misalnya sudah seberapa dewasakah suatu makhluk hidup itu? Hal tersebut tidak bisa diukur atau dinyatakan dengan suatu bilangan.
Contoh lain seperti yang terjadi pada tanaman jamur, dalam proses pertumbuhan dan perkembangannya ditandai dengan bertambahnya ukuran atau volume pada tubuhnya dan terbentuknya spora. Pada pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan bersel banyak seperti tumbuhan berbiji, misalnya tanaman cabai selain bertambah ukurannya juga ditandai dengan terbentuknya bunga yang mempunyai putik (pistillum) dan benang sari (stamen).
Dengan demikian, dapat dijelaskan bahwa pertumbuhan adalah suatu proses pertumbuhan ukuran dan volume serta jumlah sel secara irreversibel, yaitu tidak dapat kembali ke bentuk semula. Adapun perkembangan merupakan proses menuju kedewasaan, dan proses ini bersifat kualitatif yang berarti tidak dapat dinyatakan dalam suatu bilangan seperti yang saya utarakan diatas.
B. PENGARUH FAKTOR LUAR (EKSTERNAL) TERHADAP PERTUMBUHAN TUMBUHAN
Pernahkah Anda berpikir, mengapa petani-petani melakukan pengolahan tanah, merawat tanaman dengan pemupukan, pengairan, mencabuti tanaman gulma dan penyemprotan hama/penyakit? Kegiatan tersebut dilakukan agar tanaman itu dapat tumbuh dengan subur, sehingga dapat memberikan hasil yang optimal. Perlu Anda ketahui bahwa suatu tanaman dalam proses pertumbuhannya sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor luar (eksternal). Faktor-faktor eksternal atau lingkungan yang berpengaruh sebagai berikut.
- Iklim seperti cahaya, temperatur udara, air, angin, matahari dan gas.
- Tanah meliputi tekstur dan struktur tanah, bahan organik, ketersediaan nutrien, dan pH.
- Biologis, seperti gulma, serangga, mikroorganisme penyebab penyakit, nematoda macam-macam tipe herbivora, mikroorganisme tanah seperti bakteri pemfiksasi N2 dan bakteri denitrifikasi serta mikorhiza.
Faktor eksternal adalah faktor-faktor yang berasal dari luar tubuh tumbuhan yang mempengaruhi pertumbuhannya. Faktor-faktor luar tersebut adalah sebagai berikut.
1. Cahaya/Sinar Matahari
 |
| Pengaruh cahaya terhadap pertumbuhan |
Perhatikan Gambar disamping, dari gambar tersebut terlihat cahaya atau sinar matahari sangat diperlukan tumbuhan hijau untuk kelangsungan hidupnya, sebab sinar matahari merupakan sumber energi yang digunakan untuk proses berlangsungnya fotosintesis di dalam daun-daun tumbuhan hijau. Dari proses fotosintesis akan dihasilkan zat makanan yang sangat berpengaruh terhadap pembelahan sel pada pertumbuhan tanaman. Tetapi pada kenyataannya, mengapa pertumbuhan tanaman yang cukup sinar matahari lebih lambat jika dibandingkan dengan tanaman yang kekurangan sinar matahari?
Kecambah yang tumbuh dari biji dan diletakkan di tempat tidak ada sinar matahari (gelap) ternyata akan tumbuh lebih cepat, memiliki daun kecil dan tipis berwarna kekuning-kuningan, batangnya lemah, dan akarnya tidak banyak, sedangkan kecambah yang tumbuh dari biji dan diletakkan di tempat ada sinar matahari akan tumbuh lebih lambat, memiliki daun yang tumbuh di antara kotiledon, cepat menghijau dan tebal, batangnya kuat, dan akarnya banyak. Hal ini terjadi karena pada daun yang tidak mendapat sinar matahari akan mengandung air lebih banyak sedangkan zat gulanya lebih sedikit. Akibatnya jumlah jaringan mesofil meningkat sehingga daun yang terbentuk menjadi lebih lebar dan tipis. Adapun pada daun yang mendapat sinar matahari akan mengandung sedikit air dan jumlah gulanya banyak, akibatnya akan cepat mengadakan respirasi dan fotosintesis, sehingga daunnya menjadi lebih tebal menghijau, jaringan palisadenya berlapis-lapis, lapisan kutikula menebal sehingga terbentuk daun yang lebih tebal dan sempit, berwarna hijau.
Perlu Anda ketahui setiap tumbuhan mempunyai respon yang berbeda-beda terhadap periode penyinaran cahaya matahari, yang disebut fotoperiodisme. Di daerah yang beriklim sedang akan mengalami empat musim sehingga tumbuh-tumbuhan akan mengalami penyinaran yang bervariasi setiap musim.
Berdasarkan respon tumbuhan terhadap periode penyinaran inilah, tumbuhan dapat dikelompokkan menjadi: tumbuhan berhari pendek, tumbuhan berhari netral, dan tumbuhan berhari panjang.
a. Tumbuhan berhari pendek
Tumbuhan berhari pendek merupakan tumbuhan yang dapat berbunga ketika periode gelap lebih panjang dari pada pencahayaan. Misalnya bunga dahlia, aster, strawberi, krisan.
b. Tumbuhan berhari netral
Tumbuhan berhari netral merupakan tumbuhan berbunga yang tidak dipengaruhi oleh lamanya/panjangnya hari penyinaran. Misalnya bunga matahari, mawar, dan kipas.
c. Tumbuhan berhari panjang
Tumbuhan berhari panjang merupakan tumbuhan yang berbunga ketika periode pencahayaan lebih lama/panjang daripada periode gelap. Misalnya bayam, selada, kentang, dan gandum.
2. Suhu (Temperatur)
Setiap proses pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan selalu dipengaruhi oleh suhu lingkungannya. Agar pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan optimal, maka diperlukan adanya suhu ideal yang disebut temperatur optimum. Di Indonesia pada daerah tropis temperatur optimum tumbuhan berkisar antara 22 - 37 derajat Celcius, di daerah dingin atau kutub temperatur optimumnya akan lebih rendah daripada daerah tropis dan sebaliknya di daerah panas seperti hutan pasir akan lebih tinggi dari daerah tropis.
Contohnya pertumbuhan jagung berkisar antara 30–35 derajat Celcius. Jika tumbuhan masih mampu melakukan pertumbuhan dan perkembangan pada temperatur rendah disebut temperatur minimum, sebaliknya jika tumbuhan masih mampu tumbuh dan berkembang pada temperatur tertinggi disebut temperatur maksimum. Apabila tumbuhan berada lebih rendah dari temperatur minimum atau lebih tinggi dari temperatur maksimum, maka tumbuhan tersebut akan mati.
3. Kelembapan Udara
Kelembapan udara di sekitar tempat tumbuhan sangat berpengaruh terhadap proses pertumbuhan dan perkembangan tanaman tersebut. Umumnya tanah dan udara sekitar yang kurang lembab (airnya cukup) akan sangat baik atau cocok bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman, karena pada kondisi seperti itu tanaman menyerap banyak air dan penguapan (transpirasi) air semakin menurun, sehingga memungkinkan cepat terjadinya pembelahan dan pemanjangan sel-sel untuk mencapai ukuran maksimum. Tetapi ada jenis tumbuhan pada proses pertumbuhan dan perkembangannya secara optimal justru berada pada kondisi tidak lembab atau kering, contohnya pohon mangga yang akan bertunas dan bersemi, bahkan berbuah pada saat musim kemarau yang kurang air.
4. Air dan Unsur Hara Tanah
Air mutlak diperlukan tumbuhan, karena di dalam hidupnya tak mungkin tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang tanpa memerlukan air. Apa fungsi air bagi tumbuhan? Fungsi air bagi tumbuhan adalah sebagai berikut.
- a. Fotosintesis
- b. Mengedarkan hasil-hasil fotosintesis ke seluruh bagian tumbuhan.
- c. Sebagai pelarut inti sel dalam proses pertumbuhan dan perkembangan.
- d. Menentukan proses transportasi unsur hara yang ada di dalam tanah.
- e. Berperan dalam proses metabolisme sel.
Jika tumbuhan kekurangan unsur hara maka pertumbuhan dan perkembangannya akan mengalami gangguan atau hambatan. Unsur-unsur hara (nutrisi) dalam jumlah banyak yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan disebut unsur makro, misalnya karbon, oksigen, nitrogen, hidrogen, sulfur, fosfor, kalsium, dan magnesium. Adapun nutrisi yang dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit disebut unsur mikro, misalnya besi, klor, mangan, boron, seng, tembaga, dan nikel.
Jika di dalam tanah terdapat sedikit unsur hara seperti kekurangan nitrogen, maka pertumbuhan akar akan lebih cepat atau lebih besar, sedangkan pertumbuhan tajuknya menjadi terhambat atau kecil. Sebaliknya jika di dalam tanah kaya nitrogen maka pertumbuhan tajuk akan lebih cepat daripada pertumbuhan akarnya. Dengan demikian terdapat hubungan erat antara pertumbuhan akar dan tajuk tanaman. Akar berfungsi untuk menyerap air tanah dan tajuk berfungsi untuk melakukan sintesis senyawa organik (makanan).
5. Derajat Keasaman/pH
Derajat keasaman atau pH tanah sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan suatu tanaman. Contohnya tanah yang bersifat asam terhadap tanah padsolik merah kuning (PMK), agar tanaman dapat tumbuh dengan baik maka jenis tanah ini ditambahkan keasaman dengan pengapuran.
C. PENGARUH FAKTOR DALAM (INTERNAL) TERHADAP PERTUMBUHAN TUMBUHAN
Faktor internal adalah faktor yang berasal dari dalam tubuh tumbuhan, terdiri atas faktor intrasel dan faktor intersel.
1. Faktor Intrasel
Sifat dari induk tumbuhan, baik bentuk dan ukuran tubuhnya akan menurun pada anaknya, sifat menurun tersebut disebut hereditas. Sifat menurun merupakan gen yang terdapat pada setiap kromosom di dalam inti sel jaringan penyusun organ tubuh tumbuhan.
2. Faktor Intersel
Faktor intersel yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan adalah hormon. Istilah hormon pertama kali dikemukakan oleh seorang ahli botani dari Belanda bernama Friedrich Agust Ferdinand Went (1863– 1935). Went berpendapat bahwa hormon tumbuh merupakan zat yang penting dalam pertumbuhan tanaman. Hormon tumbuh tersebut juga disebut zat tumbuh yang komponennya terdiri atas senyawa protein dengan substansi kimia yang aktif. Zat tumbuh ini banyak jenisnya, antara lain auksin, giberelin, sitokinin, asam absisat, gas etilen, asam traumalin, dan kalin.
Mengapa berbagai jenis hormon tumbuh sangat penting di dalam proses pertumbuhan tanaman? Untuk mengetahui pentingnya berbagai jenis hormon tumbuh pada tanaman, pelajari satu per satu pada uraian berikut.
a. Auksin
Hormon auksin pertama kali ditemukan oleh Went yang terdapat pada ujung koleoptil kecambah gandum (Avena sativa). Pada penelitian Went lebih lanjut, ternyata diketahui hormon auksin juga ditemukan pada ujung koleoptil kecambah tanaman yang lain. Hormon auksin merupakan senyawa kimia Indol Asetic Acid (IAA) dihasilkan dari sekresi pada titik tumbuh yang terletak pada ujung tunas (terdiri atas batang dan daun), ujung akar, daun muda, bunga, buah, dan kambium. Jika hormon auksin berada di ujung tunas, maka akan diangkut oleh jaringan berkas pembuluh (xilem dan floem) menuju ke tunas untuk tumbuh dan pemanjangan sel-sel jaringan batangnya.
Pada bagian manakah hormon auksin diproduksi? Hormon auksin diproduksi di bagian koleoptil ujung tunas lalu diangkut oleh jaringan pembuluh angkut menuju tunas, selanjutnya tunas akan tumbuh menjadi tunas bagian akar, batang, dan daun. Pada tunas batang, auksin akan berkumpul di bawah permukaan batang yang menyebabkan sel-sel jaringan di bawah permukaan batang tersebut akan tumbuh lebih cepat dari sel-sel jaringan di atas permukaan batang. Mengapa demikian? Karena sifat hormon auksin sangat peka terhadap panas/sinar. Auksin akan rusak dan berubah menjadi suatu zat yang justru akan menghambat terjadinya pembelahan selsel pada daerah pemanjangan batang, sehingga pertumbuhan sel-sel batang yang terkena sinar matahari akan menjadi lebih lambat dibandingkan dengan sel-sel jaringan pada sisi batang yang tidak terkena sinar matahari.
Hormon auksin selain berfungsi merangsang perpanjangan sel-sel batang dan menghambat perpanjangan sel-sel akar, juga berfungsi merangsang pertumbuhan akar samping (lateral) dan akar serabut yang berfungsi sebagai penyerapan air dan mineral, mempercepat aktivitas pembelahan sel-sel titik tumbuh kambium akar dan batang, menyebabkan terjadinya diferensiasi sel menjadi jaringan berkas angkut xilem, dan merangsang terjadinya pembentukan bunga dan buah.
b. Giberelin
Hormon giberelin secara alami terdapat pada bagian tertentu tumbuhan yaitu pada buah dan biji saat berkecambah. Giberelin pertama kali ditemukan pada tumbuhan sejenis jamur Giberella fujikuroi (Fusarium moniliformae) oleh F.Kurusawa, seorang berkebangsaan Jepang. Giberelin adalah zat tumbuh yang sifatnya sama atau menyerupai hormon auksin, tetapi fungsi giberelin sedikit berbeda dengan auksin. Fungsi giberelin adalah membantu pembentukan tunas/ embrio, menghambat perkecambahan dan pembentukan biji. Hal ini terjadi apabila giberelin diberikan pada bunga maka buah yang terbentuk menjadi buah tanpa biji dan sangat nyata mempengaruhi pemanjangan dan pembelahan sel. Hal itu dapat dibuktikan pada tumbuhan kerdil, jika diberi giberelin akan tumbuh normal, jika pada tumbuhan normal diberi giberelin akan tumbuh lebih cepat.
c. Sitokinin
Ada dua jenis hormon sitokinin, yaitu zeatin (merupakan sitokinin alami yang terdapat pada biji jagung) dan kinetin yang merupakan sitokinin buatan. Fungsi sitokinin adalah untuk merangsang pembelahan sel, memperkecil dominasi apikal, mengatur pembentukan bunga dan buah, membantu pembentukan akar, tunas, menunda pengguguran daun, dan menghambat proses penuaan. Efek dari sitokinin berlawanan dengan auksin pada tumbuhan. Contoh jika sitokinin banyak diberikan pada tumbuhan maka akan banyak tumbuh tunas, tetapi jika sedikit diberikan pada tumbuhan maka akan terbentuk banyak akar. Hal ini terjadi karena sitokinin dapat menghentikan dominasi pertumbuhan kuncup atas (apikal) dan merangsang pertumbuhan kuncup samping (lateral).
d. Asam Absisat
Asam absisat merupakan hormon yang dapat menghambat pertumbuhan tanaman (inhibitor) yaitu bekerja berlawanan dengan hormon auksin dan giberelin dengan jalan mengurangi atau memperlambat kecepatan pembelahan dan pembesaran sel. Asam absisat akan aktif pada saat tumbuhan berada pada kondisi yang kurang baik, seperti pada musim dingin, musim kering, dan musim gugur.
Mengapa asam absisat justru berperan pada saat tanaman berada dalam kondisi yang kurang baik? Pada saat tumbuhan mengalami kondisi yang kurang baik, misalnya ketika kekurangan air di musim kering, maka tumbuhan tersebut mengalami dormansi yaitu daun-daunnya akan digugurkan dan yang tertinggal adalah tunas-tunasnya. Dalam keadaan demikian asam absisat terkumpul/terakumulasi pada tunas yang terletak pada sel penutup stomata, hal ini menyebabkan stomata menutup, sehingga penguapan air berkurang dan keseimbangan air di dalam tubuh tumbuhan terpelihara sehingga pertumbuhan tunasnya terhambat yang disebabkan melambatnya kecepatan pembelahan dan pembesaran sel-sel tunasnya. Fungsi asam absisat yaitu dapat mengurangi kecepatan pertumbuhan dan pemanjangan sel pada daerah titik tumbuh, macam pengguguran daun dan mendorong dormansi biji agar tidak berkecambah.
e. Gas Etilen
Gas etilen adalah suatu gas yang dihasilkan oleh buah yang sudah tua sehingga buah menjadi matang. Jika buah tua yang masih berwarna hijau disimpan dalam tempat tertutup dan dibiarkan beberapa hari, akhirnya menjadi matang dan berwarna kuning sampai merah. Dalam hal ini terjadi perubahan warna dari hijau menjadi kuning sampai merah pada buah karena keluarnya gas etilen dari buah tersebut.
Salah satu cara mencegah terjadinya pembusukan atau kerusakan pada saat pemeraman buah adalah pada saat buah tua dipetik/dipanen masih berwarna hijau, kemudian dikemas atau disimpan pada tempat yang berventilasi untuk mencegah buah tidak cepat masak/matang, sehingga sesampainya di tempat tujuan buah tersebut baru matang dan tidak rusak atau busuk.
Fungsi etilen adalah menyebabkan buah menjadi masak, menyebabkan pertumbuhan batang menjadi kokoh dan tebal, dapat memacu pembungaan, yang bekerja bersamaan dengan auksin dan bersama giberelin dapat mengatur perbandingan bunga betina dan jantan pada tumbuhan berumah satu.
f. Asam Traumalin
Asam traumalin disebut sebagai hormon luka/kambium karena hormon ini berperan apabila tumbuhan mengalami kerusakan jaringan. Jika terluka, tumbuhan akan merangsang sel-sel di daerah luka menjadi bersifat meristem lagi sehingga mampu mengadakan pembelahan sel untuk menutup luka tersebut.
Perlu Anda ketahui selain hormon, vitamin dapat berpengaruh dalam pertumbuhan dan perkembangan, misalnya vitamin B12, vitamin B1, Vitamin B6, vitamin C (asam askorbat). Vitamin-vitamin tersebut berfungsi dalam proses pembentukan hormon dan berfungsi sebagai koenzim.
g. Kalin
Tahukah Anda kalin merupakan hormon yang berfungsi untuk memacu pertumbuhan organ tumbuhan, di antaranya:
1) rhizokalin, dapat memacu pertumbuhan akar;
2) kaulokalin, dapat memacu pertumbuhan batang;
3) fitokalin, dapat memacu pertumbuhan daun;
4) anthokalin, dapat memacu pertumbuhan bunga.
