Teknologi yang Terinspirasi dari Struktur Jaringan Tumbuhan

 

Pada bagian sebelumnya kamu telah mempelajari struktur  organ dan jaringan yang menyusun tumbuhan serta fungsinya. Menarik bukan?  Tahukah kamu, bahwa struktur organ dan jaringan tumbuhan tersebut menginspirasi manusia untuk mengembangkan teknologi yang memiliki banyak manfaat bagi manusia. Apa saja teknologi yang telah dikembangkan? Ayo kita pelajari!

1. Panel Surya (Solar Cell)

Pernahkah kamu melihat panel surya?  Panel surya merupakan alat yang dapat mengubah sinar matahari menjadi energi listrik. Ketika cahaya matahari menabrak permukaan panel surya menyebabkan elektron (partikel penyusun atom yang bermuatan negatif) pada panel surya bergerak melalui suatu konduktor dan menjadi arus listrik. Tahukah kamu bahwa mekanisme kerja panel surya ini terinspirasi oleh mekanisme fotosintesis yang terjadi pada daun tumbuhan. Perhatikan Gambar 3.27 dan Gambar 3.28!

Fotosistesis

Panel Surya

Kamu masih ingat fotosintesis bukan? Pada proses fotosintesis  juga dibutuhkan cahaya dan zat hijau daun yang disebut klorofil. Melalui fotosintesis ini dihasilkan oksigen (O₂) dan glukosa (C₆H₁₂O₆). Saat daun terkena sinar matahari klorofil akan menyerap energy cahaya. Elektron pada kompleks klorofil akan bergerak melalui       suatu  saluran dan menyebabkan muatan positif ikut bergerak. Muatan positif ini selanjutnya bergerak menuju kompleks enzim yang berfungsi menghasilkan energi  kimia berupa ATP dan NADPH. Energi ATP dan NADPH ini selanjutnya akan digunakan untuk mengubah CO₂ menjadi glukosa.

Tahukah Kamu?

Pernahkah kamu melihat tumbuhan yang tumbuh merambat pada dinding rumah, misalnya tumbuhan sirih? Selain sirih banyak jenis tumbuhan yang hidupnya merambat, misalnya bunga ivy. Bunga ivy merupakan tumbuhan yang banyak hidup di benua Eropa. Tumbuhan tersebut merambat pada dinding bangunan untuk mendapatkan sinar matahari yang diperlukan untuk fotosintesis. Jika kita mencermati daun yang tumbuh, pasti daun-daun tumbuhan itu menghadap ke arah datangnya sinar matahari. Pertumbuhan tumbuhan yang merambat dan struktur daun tumbuhan tersebut menginspirasi ilmuwan untuk mengembangkan pembangkit listrik. Pembangkit listrik tersebut dikenal dengan “solar ivy”. Perhatikan Gambar 3.29!

Solar ivy ini dapat dipasang dengan pola sesuai dengan keinginan kita sehingga memiliki nilai estetika yang bagus, namun tetap dapat menghasilkan energi listrik dari sinar matahari.

2. Sensor Cahaya

Ketika kamu mengamati lampu penerangan jalan, beberapa lampu  penerangan jalan tersebut ada yang dapat menyala sendiri ketika menjelang malam dan mati sendiri saat menjelang pagi tanpa harus dinyalakan dan dimatikan secara manual. Bagaimana hal tersebut dapat terjadi? Lampu penerangan jalan tersebut mampu menyala dan mati secara otomatis karena dilengkapi dengan sensor cahaya yang disebut fotoresistor atau light-dependent resistor (LDR) dan sakelar pengatur on dan off.         

Fotoresistor ini mampu mendeteksi ada  dan tidak adanya cahaya di lingkungan sekitar. Fotoresistor ini merupakan resistor atau hambatan listrik yang dapat diubah nilai hambatannya melalui penyinaran cahaya. Hambatan listrik dari fotoresistor ini akan berkurang jika terkena cahaya, dengan kata lain jika terdapat cahaya alat ini mampu menghantarkan listrik. Perhatikan Gambar 3.30!

Saat menjelang pagi, sinar matahari akan mengenai fotoresistor. Menyebabkan listrik mengalir menuju sakelar. Aktifnya sakelar ini malah akan mematikan aliran listrik utama, sehingga lampu penerangan jalan menjadi mati. Saat menjelang malam, aliran listrik tidak dapat mengalir melalui fotoresistor ini sehingga tidak ada aliran listrik yang mengalir menuju sakelar. Akibatnya sakelar berada dalam kondisi on sehingga lampu penerangan menyala.

Tahukah kamu bahwa mekanisme pada lampu penerangan tersebut juga terinspirasi oleh mekanisme yang terjadi pada tumbuhan? Kamu tentu tahu tanaman kaktus bukan? Tanaman kaktus hidup di daerah gurun yang kering. Tumbuhan kaktus memiliki stomata yang unik. Stomata kaktus akan membuka saat malam hari dan akan tertutup saat siang hari untuk mengurangi penguapan air. Proses membuka dan menutupnya stomata didukung oleh aktivitas sel penjaga stomata. Sel penjaga ini memiliki reseptor cahaya yang disebut fotoreseptor yang peka terhadap cahaya. Saat siang hari yang terik fotoreseptor pada sel penjaga akan menangkap cahaya dan menyebabkan air dalam sel penjaga dipompa keluar dengan bantuan ion-ion. Akibatnya sel penjaga akan mengecil dan lubang stomata tertutup. Saat malam hari, air dipompa lagi masuk ke dalam sel penjaga dengan bantuan ion-ion, sehingga sel penjaga menjadi lebih besar, akibatnya stomata menjadi terbuka. Perhatikan Gambar 3.31!

3. Lapisan Pelindung dan Pengilap

Pernahkah kamu melihat tanaman talas atau daun teratai? Ketika kamu melihat daun kedua tanaman tersebut kamu pasti melihat bahwa daun tersebut sangat bersih dan tahan air. Bagaimana hal ini dapat terjadi? Jika kamu melihat melalui mikroskop penampang melintang dari kedua daun tersebut maka kamu akan melihat pada permukaan daun tersebut terdapat lapisan tebal yang disebut kutikula. Kutikula ini tersusun atas senyawa lipid berupa lilin (wax) dan polimer hidrokarbon yang disebut kutan. Kedua senyawa ini bersifat hidrofobik atau tidak suka air, sehingga jika air mengenai lapisan ini tidak akan membasahi daun. Lapisan lilin ini juga mampu mencegah menempelnya debu atau kotoran lain dan membuat daun tetap bersih. Tahukah kamu bahwa ilmuwan juga telah mengadopsi mekanisme ini dan menerapkannya untuk membuat cat  yang tidak mudah kotor, lapisan pengilap, dan lapisan anti air, misalnya pada semir sepatu, lapisan pengilap pada mobil atau  perabot rumah tangga, dan lain sebagainya. Perhatikan Gambar 3.32!

4. Alat Pemurnian Air

Pernahkah kalian bermain ke danau, waduk, atau kolam? Apakah kamu melihat eceng gondok di tempat tersebut? Apakah kamu juga melihat bahwa perairan tersebut jernih? Pada umumnya perairan yang ditumbuhi eceng gondok kondisi airnya jernih. Mengapa demikian? Ketika kamu melihat akar eceng gondok, kamu akan melihat akar eceng gondok berbentuk serabut-serabut yang banyak dan rapat. Akar-akar ini mampu menyerap partikel-partikel yang terlarut dalam air sehingga air menjadi bersih. Bahkan zat-zat berbahaya seperti racun pun dapat diserap oleh eceng gondok. Perhatikan Gambar 3.33!

Apabila kamu mengamati membran sel akar secara lebih teliti dengan menggunakan mikroskop elektron, maka akan terlihat lubang-lubang  atau saluran kecil pada membran sel akar. Saluran ini terbentuk dari protein  dan memiliki lubang dengan ukuran tertentu dan daya ikat tertentu pula. Salah satu salurannya bernama aquaporin. Aquaporin ini merupakan saluran (protein kanal) yang hanya dapat dilewati oleh air, sehingga partikel lain tidak dapat masuk lewat aquaporin. Mekanisme tersebut menginspirasi ilmuwan untuk mengembangkan teknologi penyaringan atau pemurnian air. Dengan teknologi ini air yang kotor dapat disaring, sehingga air hasil penyaringan benar-benar bersih dan aman untuk dikonsumsi.

Tahukah Kamu?

Selain menginspirasi untuk mengembangkan teknologi, struktur organ dan jaringan tumbuhan juga menginspirasi bentuk rancangan bangunan, misalnya gedung teater Esplanade di Singapura yang terinspirasi dari struktur kulit buah durian. Lapisan terluar dari atap gedung tersebut berbentuk segitiga seperti duri pada durian, atap tersebut dapat diatur untuk mengikuti pergerakan matahari, sehingga dapat menjaga intensitas cahaya yang masuk dalam gedung. Perhatikan Gambar 3.35!

Referensi:

Buku Guru dan Buku Siswa. Ilmu Pengetahuan Alam. SMP/MTs Kelas VIII Semester 1. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Edisi Revisi Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, 2017

Baca juga:

Struktur dan Fungsi Tumbuhan
01	Struktur dan Fungsi Tumbuhan
02	Organ Penyusun Tumbuhan
03	Mengidentifikasi Organ Penyusun Tumbuhan  beserta Fungsinya
04	Struktur dan Fungsi Akar
05	Struktur dan Fungsi Batang
06	Struktur dan Fungsi Daun
07	Menyelidiki Adanya Amilum sebagai  Hasil Fotosintesis
08	Struktur dan Fungsi Bunga
09	Struktur dan Fungsi Buah dan Biji
10	Jaringan Tumbuhan
11	Jaringan Meristem
12	Jaringan Dewasa
13	Mengidentifikasi Struktur dan Fungsi Jaringan Tumbuhan
14	Struktur dan Fungsi Jaringan pada Akar
15	Mengamati Struktur Anatomi Akar Tumbuhan
16	Struktur dan Fungsi Jaringan pada Batang
17	Mengamati Struktur Anatomi Batang Tumbuhan
18	Struktur dan Fungsi Jaringan pada Daun
19	Epidermis dan Turunannya
20	Teknologi yang Terinspirasi dari Struktur Jaringan Tumbuhan

Epidermis dan Turunannya

 

Gambar tiga dimensi daun yang menunjukkan bahwa  daun  tersusun dari bermacam macam sel

Jaringan epidermis merupakan jaringan yang pada umumnya tersusun atas sel-sel yang rapat yang membentuk seperti bangunan padat tanpa ruang antar sel, meskipun pada beberapa tumbuhan terdapat ruang antar sel. Sel-sel epidermis ditutup oleh kutikula. Dalam perkembangannya sel-sel epidermis membentuk struktur khusus (turunan epidermis) seperti stomata dan trikoma (sel epidermis yang mengalami tonjolan).

Contoh struktur jaringan epidermis yang dapat menunjang fungsi fisiologis tanaman:

a. Pada jaringan epidermis Gramineae (rumput-rumputan seperti: padi, sereh) dan monokotil kecuali Helobie, jaringan epidermis pada tumbuhan tersebut memiliki tipe sel epidermis yang khas, yaitu sel buliform atau sel kipas, yaitu sel yang lebih besar, berdinding tipis, dan bervakuola.  Vakuola pada sel kipas terutama berisi air dengan sedikit atau tanpa klorofil. Adanya sel kipas tersebut membantu penyimpanan air sehingga Gramineae dapat bertahan hidup pada musim kering. Selain itu adanya sel kipas ini dapat menyebabkan daun pada Gramineae mengalami gerak menggulung secara higroskopis ketika siang hari (kondisi lingkungan panas).

b. Velamen, yaitu jaringan penyerap khusus pada akar udara anggrek, merupakan epidermis berlapis. Sel-sel lapis terdalam pada epidermis berlapis daun biasanya berfungsi sebagai jaringan penyimpan air.

c. Stomata, berperan dalam mengatur proses pertukaran udara antara bagian dalam tubuh tumbuhan dengan lingkungan (berperan dalam mengatur dua proses penting yaitu fotosintesis dan transpirasi). Stomata terdapat pada bagian tumbuhan yang berhubungan dengan udara terutama daun. Stomata tidak ditemukan pada di akar.  Letak stomata pada tumbuhan berperan dalam menunjang proses fisiologis tumbuhan sesuai dengan kebutuhan dan habitatnya.

Contoh:

1) Pada daun banyak tumbuhan herba, stomata terdapat pada permukaan atas dan bawah, tetapi umumnya lebih banyak terdapat pada permukaan bawah. Daun dengan letak stomata di permukaan atas dan bawah disebut amfistomatik. 

2) Pada daun beberapa jenis pohon, stomata hanya terdapat pada permukaan bawah daun sehingga daun tersebut disebut hipostomatik.  

3) Tumbuhan yang hidup di air dengan daun mengapung, misalnya teratai, stomata hanya terdapat pada permukaan atas sehingga daun disebut epistomatik. 

4) Pada umumnya tumbuhan air yang terendam dalam air tidak memiliki stomata dan difusi gas terjadi antara air dan jaringan tumbuhan melalui kutikula yang tipis.

d. Trikoma, adalah turunan epidermis yang memiliki bentuk, struktur, dan fungsi yang beragam. Trikoma berfungsi sebagai pelindung terhadap gangguan luar, mengurangi penguapan. Contoh; rambut pada kepala putik berupa trikoma glanduler yang dapat mengeluarkan zat perekat sehingga membantu penyerbukan. Trikoma pada akar yang disebut rambut akar berfungsi untuk menyerap air dan garam-garam mineral dari dalam tanah. Trikoma secara umum dibedakan menjadi dua golongan yaitu  trikoma non glanduler dan trikoma glanduler. Trikoma non glanduler adalah trikoma yang tidak menghasilkan sekret, contoh trikoma berbentuk sisik  yang ditemukan pada daun durian. Sedangkan trikoma glanduler, adalah trikoma yang mengeluarkan sekret seperti larutan garam, larutan gula, terpentin. Trikoma yang mengeluarkan sekret disebut kelenjar.

 

Referensi:

Buku Guru dan Buku Siswa. Ilmu Pengetahuan Alam. SMP/MTs Kelas VIII Semester 1. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Edisi Revisi Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, 2017

Baca juga:

Struktur dan Fungsi Tumbuhan
01	Struktur dan Fungsi Tumbuhan
02	Organ Penyusun Tumbuhan
03	Mengidentifikasi Organ Penyusun Tumbuhan  beserta Fungsinya
04	Struktur dan Fungsi Akar
05	Struktur dan Fungsi Batang
06	Struktur dan Fungsi Daun
07	Menyelidiki Adanya Amilum sebagai  Hasil Fotosintesis
08	Struktur dan Fungsi Bunga
09	Struktur dan Fungsi Buah dan Biji
10	Jaringan Tumbuhan
11	Jaringan Meristem
12	Jaringan Dewasa
13	Mengidentifikasi Struktur dan Fungsi Jaringan Tumbuhan
14	Struktur dan Fungsi Jaringan pada Akar
15	Mengamati Struktur Anatomi Akar Tumbuhan
16	Struktur dan Fungsi Jaringan pada Batang
17	Mengamati Struktur Anatomi Batang Tumbuhan
18	Struktur dan Fungsi Jaringan pada Daun
19	Epidermis dan Turunannya
20	Teknologi yang Terinspirasi dari Struktur Jaringan Tumbuhan

Struktur dan Fungsi Jaringan pada Daun

 

Masih ingatkah kamu fungsi daun? Daun memiliki beberapa fungsi, antara lain untuk mengambil gas karbon dioksida (CO2) yang digunakan untuk fotosintesis, mengatur penguapan air (transpirasi), dan pernapasan (respirasi) tumbuhan. Bagaimana daun tumbuhan mampu melakukan fungsi tersebut? Coba perhatikan Gambar 3.25!

Pada permukaan atas dan bawah daun terdapat jaringan yang disebut epidermis. Jaringan ini berfungsi melindungi jaringan di dalam daun. Pada beberapa tumbuhan, daun juga dilapisi oleh lapisan lilin yang disebut kutikula yang berfungsi untuk mengurangi penguapan.

Sel-sel epidermis dapat mengalami modifikasi menjadi stomata, sisik, dan rambut-rambut. Stomata dapat membuka dan menutup, menyesuaikan kondisi lingkungan. Pada tumbuhan umumnya, saat siang hari stomata membuka, sehingga karbon dioksida dapat masuk ke dalam daun untuk digunakan dalam fotosintesis. Pada tumbuhan yang hidup di daerah kering, misalnya kaktus, stomata menutup saat siang hari. Hal ini dilakukan agar tidak banyak air dalam tubuh yang hilang karena menguap lewat stomata. Pada tumbuhan tersebut stomata baru membuka saat malam hari.

Tahukah kamu pada bagian mana fotosintesis terjadi? Coba perhatikan kembali Gambar 3.25. Di bawah lapisan epidermis atas terdapat jaringan  yang berbentuk silinder, tersusun padat menyerupai tiang, dan banyak mengandung klorofil. Jaringan ini disebut jaringan palisade atau jaringan tiang. Di bawah jaringan palisade terdapat jaringan bunga karang, tersusun dari sel-sel yang bentuknya tidak teratur, tersusun longgar, dan juga mengandung klorofil. Kedua jaringan ini merupakan jaringan mesofil. Jaringan mesofil ini sebenarnya merupakan jaringan parenkim yang mengandung klorofil. Di dalam jaringan mesofil inilah terjadi proses fotosintesis.        

Pada tumbuhan monokotil, mesofil tidak            berdiferensiasi menjadi jaringan palisade dan jaringan bunga karang, tetapi tersusun atas sel-sel parenkim yang mengandung klorofil yang memiliki ukuran seragam. Di dalam daun juga terdapat jaringan xilem yang membawa air dan mineral dari batang dan jaringan floem yang            berfungsi membawa hasil fotosintesis dari daun untuk disalurkan ke seluruh tubuh tumbuhan.

Tahukah Kamu?

Klorofil (C₅₅H₇₂O₅N₄Mg) atau disebut juga zat hijau daun sangat efektif menyerap          cahaya berwarna merah, biru, dan ungu. Klorofil memantulkan atau meneruskan cahaya warna hijau dan sedikit kuning. Cahaya hijau dan sedikit kuning yang dipantulkan atau diteruskan ini akan ditangkap oleh mata manusia sehingga manusia melihat bahwa daun berwarna hijau kekuningan.

Ayo, Kita Cari Tahu        

Pada bagian sebelumnya kamu telah mengetahui bahwa tumbuhan memiliki jaringan xilem yang berfungsi mengangkut air dan mineral dari tanah menuju daun untuk digunakan dalam fotosintesis. Apakah kamu pernah melihat pohon kelapa atau pohon lain yang tinggi? Pernahkah kamu berpikir bagaimana air dan mineral yang ada di bawah permukaan tanah dapat naik menuju daun melalui xilem? Coba cari tahu mekanisme atau faktor-faktor yang menyebabkan air dan mineral dapat naik dari bawah tanah menuju daun yang letaknya sangat tinggi!

Jawab: Faktor yang menyebabkan air dan mineral dapat naik dari bawah tanah menuju daun yang letaknya sangat tinggi, yaitu:

1. Adanya daya kapilaritas pada jaringan xilem, dalam peristiwa kapilaritas ini terjadi gaya kohesi antarmolekul air dan gaya adhesi antar molekul air dengan jaringan xilem.

2. Adanya daya hisap daun. Saat daun terkena cahaya maka akan terjadi penguapan, dalam penguapan tersebut akibat adanya gaya kohesi antar molekul air, air akan yang berada pada bagian bawah akan tertarik ke bagian atas.

 

Referensi:

Buku Guru dan Buku Siswa. Ilmu Pengetahuan Alam. SMP/MTs Kelas VIII Semester 1. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Edisi Revisi Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, 2017 

Baca juga:

Struktur dan Fungsi Tumbuhan
01	Struktur dan Fungsi Tumbuhan
02	Organ Penyusun Tumbuhan
03	Mengidentifikasi Organ Penyusun Tumbuhan  beserta Fungsinya
04	Struktur dan Fungsi Akar
05	Struktur dan Fungsi Batang
06	Struktur dan Fungsi Daun
07	Menyelidiki Adanya Amilum sebagai  Hasil Fotosintesis
08	Struktur dan Fungsi Bunga
09	Struktur dan Fungsi Buah dan Biji
10	Jaringan Tumbuhan
11	Jaringan Meristem
12	Jaringan Dewasa
13	Mengidentifikasi Struktur dan Fungsi Jaringan Tumbuhan
14	Struktur dan Fungsi Jaringan pada Akar
15	Mengamati Struktur Anatomi Akar Tumbuhan
16	Struktur dan Fungsi Jaringan pada Batang
17	Mengamati Struktur Anatomi Batang Tumbuhan
18	Struktur dan Fungsi Jaringan pada Daun
19	Epidermis dan Turunannya
20	Teknologi yang Terinspirasi dari Struktur Jaringan Tumbuhan