Struktur dan Fungsi Tumbuhan : Organ, Jaringan, Fungsi, dsb

Struktur dan fungsi tumbuhan maksudnya adalah tatanan berbagai bagian-bagian yang membentuk suatu tumbuhan dilengkapi dengan kegunaannya masing-masing. Mengapa kita mempelajari struktur dan fungsi tumbuhan? Selain untuk menjaga kelestarian alam, tumbuhan juga terbukti telah bermanfaat banyak bagi kesejahteraan manusia.

Oleh karena itu, mempelajari struktur dan fungsi tumbuhan juga dapat membuka berbagai teknologi dan aplikasi baru baik untuk menjaga tumbuhan, maupun memaksimalkan berbagai potensi yang dimilikinya. Selain itu, struktur dan fungsi tumbuhan juga terbukti dapat ditiru dan dimanfaatkan untuk berbagai teknologi canggih seperti panel surya, sensor cahaya, pemurnian air, dsb.

Struktur dan Fungsi Akar, Batang, Daun, dan Bunga

Beberapa bagian umum tumbuhan yang membentuk bermacam tumbuhan adalah akar, batang, daun, dan bunga. Struktur tumbuhan semacam itu disebut dengan tumbuhan berorgan vegetatif.

Organ vegetatif adalah organ tumbuhan yang berfungsi mendukung pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, terutama berguna untuk penyerapan, pengolahan, pengangkutan, dan penimbunan zat-zat makanan (Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 146). Organ vegetatif tumbuhan berpembuluh terdiri atas akar, batang, dan daun.

Berbagai bagian tersebut juga memiliki struktur dan fungsinya masing-masing dalam menjaga kehidupan tumbuhan yang tersusun olehnya. Berikut adalah pemaparan masing-masing struktur dan fungsi akar, batang, dan, dan bunga.

Struktur dan Fungsi Akar

Akar adalah organ tumbuhan yang umumnya berada di bawah permukaan tanah, tidak memiliki buku-buku, tumbuh ke pusat bumi atau menuju air, warna tidak hijau (keputih-putihan atau kekuning-kuningan), dan memiliki bentuk meruncing (Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 109).

Jenis Akar

Terdapat dua jenis sistem perakaran pada tumbuhan, yaitu serabut dan tunggang. Tumbuhan monokotil seperti padi, jagung, dan rumput memiliki sistem perakaran serabut. Sebaliknya pada tumbuhan dikotil seperti kacang tanah dan mangga memiliki sistem perakaran tunggang.

Fungsi Akar

Secara umum, akar memiliki fungsi untuk menambatkan tubuh tumbuhan pada tanah atau medium tumbuhnya, menyerap air dan mineral dalam tanah atau pada medium tumbuhnya. Pada beberapa tumbuhan, akar mengalami modifikasi sehingga dapat memiliki fungsi lain, yakni untuk menyimpan cadangan makanan, seperti pada singkong dan bengkuang. Selain itu, akar juga dapat berfungsi juga untuk menyerap oksigen atau untuk bernapas seperti pada tumbuhan bakau.

Sementara itu, pada tumbuhan wortel dan lobak akar tunggang berfungsi menyimpan cadangan makanan yang akan digunakan tumbuhan selama perbungaan dan pembentukan buah. Oleh karena itu, wortel dan lobak akan dipanen sebelum perbungaan.

Struktur dan Fungsi Batang

Batang umumnya berbentuk panjang bulat seperti silinder, memiliki ruas-ruas (internodus) yang masing-masing dibatasi oleh buku-buku atau disebut sebagai nodus. Pada nodus itulah tempat melekatnya daun dan tunas tumbuhan.

Fungsi Batang

Batang memiliki banyak fungsi antara lain menyokong bagian-bagian tumbuhan yang berada di atas tanah, dan sebagai jalan pengangkutan air dan mineral dari akar menuju daun dan jalan pengangkutan makanan dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan.

Uniknya, pada beberapa tumbuhan, batang dapat mengalami modifikasi dan berfungsi sebagai tempat menyimpan cadangan makanan, seperti pada tumbuhan tebu dan kentang dan rimpang kunyit.

Struktur dan Fungsi Daun

Daun adalah organ tumbuhan yang menempel pada batang yang biasanya berbentuk tipis lebar dan banyak mengandung zat warna hijau yang dinamakan klorofil (Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 113). Setiap jenis tumbuhan memiliki bentuk, ukuran, dan warna daun yang berbeda dan membuat ciri khas khusus untuk tumbuhan tersebut. Contoh umumnya adalah tumbuhan monokotil memiliki peruratan daun yang sejajar, sedangkan tumbuhan dikotil memiliki peruratan daun menjala.

Fungsi Daun

Daun memiliki beberapa fungsi, antara lain sebagai alat untuk mengambil gas karbon dioksida (CO₂) yang digunakan sebagai sumber (bahan baku) dalam fotosintesis, mengatur penguapan air (transpirasi), dan pernapasan (respirasi) tumbuhan.

Pada proses fotosintesis dibutuhkan cahaya sebagai sumber energi. Energi tersebut ditangkap oleh zat hijau daun yang disebut klorofil. Gas karbon dioksida (CO₂) dan air (H₂O) digunakan sebagai bahan baku untuk menghasilkan glukosa (C₆H₁₂O₆) dan oksigen (O₂).

Glukosa selanjutnya akan disusun menjadi zat pati/amilum (C₆H₁₀O₅)n melalui reaksi polimerisasi. Amilum tersebut kemudian disimpan dalam akar (misalnya pada singkong), batang (misalnya pada sagu), dan buah (misalnya pada padi).

Struktur dan Fungsi Bunga

Bunga adalah alat reproduksi (perkembangbiakan) generatif pada tumbuhan. Bunga biasanya memiliki warna yang menarik dan berfungsi untuk menarik serangga atau hewan lain yang dapat membantu proses penyerbukan (fertilisasi putik oleh serbuk sari yang ditaburkan tidak sengaja oleh serangga).

Secara umum, bunga tersusun atas dua bagian utama, yaitu perhiasan bunga dan alat reproduksi bunga. Perhiasan bunga meliputi tangkai, kelopak (kaliks), dan mahkota (korola). Sedangkan alat reproduksi berupa benang sari (alat kelamin jantan) dan putik (alat kelamin betina).

Bunga yang memiliki semua bagian-bagian di atas disebut sebagai bunga lengkap. Sedangkan bunga yang tidak memiliki salah satunya disebut bunga tidak lengkap. Sementara itu, berdasarkan keberadaan alat reproduksi dalam satu bunga, ada bunga yang memiliki benang sari dan putik dalam satu bunga dan  disebut dengan bunga sempurna. Ada pula bunga yang hanya memiliki satu alat kelamin saja dalam satu bunga dan disebut bunga tidak sempurna.

Menariknya tumbuhan monokotil mempunyai bagian-bagian bunga seperti daun kelopak, daun mahkota, dan benang sari yang berkelipatan 3 (tiga). Sementara itu, tumbuhan dikotil mempunyai bagian-bagian bunga berkelipatan 4 (empat) atau 5 (lima).

Struktur dan Fungsi Buah dan Biji

Darimana buah dan biji berasal? Jawabannya adalah dari bunga. Tepatnya, dari salah satu bagian bunga, yaitu putik (pistillum). Putik terdiri atas tiga bagian, yaitu bagian dasar yang menggelembung disebut bakal buah (ovarium), bagian yang memanjang disebut tangkai putik (stilus), dan kepala putik (stigma). Di dalam bakal buah terdapat satu atau lebih bakal biji (ovul). Pada perkembangan selanjutnya, bakal buah akan berkembang menjadi buah sedangkan bakal biji akan berkembang menjadi biji.

Struktur dan Fungsi Jaringan Tumbuhan

Jaringan tumbuhan adalah sekumpulan sel yang memiliki struktur yang sama yang membentuk suatu kesatuan untuk memberikan fungsi tertentu (Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 119). Sel-sel pada tumbuhan yang memiliki struktur yang sama akan terintegrasi menjadi suatu jaringan dan memberikan fungsi tertentu pada tubuh tumbuhan.

Berdasarkan aktivitas pembelahan sel penyusun jaringan selama masa pertumbuhan dan perkembangan, jaringan tumbuhan dapat dikelompokkan menjadi jaringan meristem (jaringan embrional) dan jaringan permanen (jaringan dewasa).

Jaringan Meristem

Jaringan meristem atau disebut juga jaringan embrional adalah jaringan yang sel-selnya aktif membelah diri secara mitosis. Hal ini menyebabkan sel-sel tumbuhan semakin bertambah dan menyebabkan tumbuhan mengalami pertambahan tinggi dan volume. Berdasarkan asal terbentuknya, jaringan meristem dapat dikelompokkan menjadi dua macam, yaitu meristem primer dan meristem sekunder. Berikut ini adalah penjelasannya.

Meristem Primer

Meristem primer adalah jaringan meristem pada tumbuhan yang sel-selnya aktif membelah (Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 119). Meristem primer pada umumnya terdapat pada ujung batang dan ujung akar oleh karena itu meristem primer menyebabkan pertumbuhan primer pada tumbuhan (pertumbuhan vertikal atau perpanjangan akar dan batang).

Meristem Sekunder

Meristem sekunder merupakan jaringan yang berasal dari sel-sel dewasa yang berubah sifatnya menjadi meristematik kembali atau dengan kata lain aktif membelah kembali (Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 120). Contohnya adalah kambium pembuluh (kambium vaskuler) dan kambium gabus (felogen).

Kambium vaskuler adalah lapisan sel-sel yang aktif membelah yang terletak di antara pembuluh angkut xilem dan floem. Kambium vaskuler ini banyak terdapat pada batang dan akar tumbuhan dikotil, sedangkan tumbuhan monokotil pada umumnya tidak memiliki kambium vaskuler.

Jaringan Dewasa

Jaringan dewasa atau disebut juga jaringan permanen pada tumbuhan adalah jaringan yang bersifat non-meristematik atau tidak aktif membelah (Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 122). Jaringan ini berasal dari pembelahan sel-sel meristem primer dan sel-sel meristem sekunder, yang telah mengalami diferensiasi atau mengalami perubahan bentuk sehingga memiliki fungsi tertentu.

Berdasarkan fungsinya jaringan dewasa dibedakan menjadi empat, yaitu:

1. jaringan pelindung,
2. jaringan dasar,
3. jaringan penyokong, dan
4. jaringan pengangkut.

Jaringan Pelindung

Jaringan pelindung terdapat di seluruh permukaan luar tumbuhan untuk melindungi bagian dalam tumbuhan dari berbagai pengaruh luar yang merugikan seperti hilangnya air akibat suhu yang meningkat dan kerusakan mekanik yang disebabkan dari hal lain di alam.

Contoh dari jaringan pelindung adalah jaringan epidermis yang dapat berkembang (mengalami modifikasi) menjadi alat pelindung tambahan, seperti stomata (mulut daun), sisik, trikoma (rambut-rambut), dan duri (spina).

Jaringan Dasar

Jaringan dasar merupakan jaringan yang hampir terdapat pada seluruh bagian tumbuhan. Jaringan dasar seringkali disebut jaringan pengisi. Jaringan ini berperan penting dalam semua proses fisiologi (metabolisme) pada tumbuhan. Oleh karena itu, jaringan ini juga memegang peranan penting dalam struktur dan fungsi tumbuhan.

Jaringan dasar merupakan jaringan yang hampir terdapat pada seluruh bagian tumbuhan. Jaringan dasar seringkali disebut jaringan pengisi. Jaringan ini berperan penting dalam semua proses fisiologi (metabolisme) pada tumbuhan.

Contoh dari jaringan dasar ini yaitu jaringan parenkim. Jaringan parenkim dapat berdiferensiasi menjadi banyak jenis jaringan parenkim lain, misalnya pada buah dan umbi parenkim berdiferensiasi menjadi parenkim cadangan makanan yang berfungsi untuk menyimpan cadangan makanan bagi tumbuhan.

Jaringan Penyokong (Penguat)

Jaringan penyokong merupakan jaringan yang berperan untuk menunjang bentuk tubuh tumbuhan. Berdasarkan bentuk dan sifatnya, jaringan penyokong dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu jaringan kolenkim dan jaringan sklerenkim.

1. Jaringan kolenkim merupakan jaringan yang berfungsi untuk menyokong bagian tumbuhan yang masih muda. Sel-sel jaringan kolenkim memiliki dinding sel yang mengalami penebalan, namun tidak merata.
2. Jaringan sklerenkim adalah jaringan penguat yang bersifat permanen. Jaringan sklerenkim berfungsi untuk menyokong tubuh tumbuhan yang sudah tua.

Berdasarkan bentuk selnya, jaringan sklerenkim dibedakan menjadi dua, yaitu jaringan serat (fiber) dan jaringan sklereid.

1. Jaringan serat terdiri atas sel-sel yang memanjang, meruncing pada kedua ujungnya, dan tersusun membentuk benang. Jaringan serat banyak ditemukan pada jaringan xilem.
2. Jaringan sklereid terdiri atas sel-sel yang pendek, dan memiliki bentuk yang tidak teratur. Jaringan sklereid ini banyak ditemukan pada kulit kacang atau buah pir.

Jaringan Pengangkut (Vaskuler)

Jaringan pengangkut terdiri atas dua jenis, yaitu xilem dan floem. Xilem berfungsi untuk mengangkut air dan zat-zat terlarut di dalamnya dari akar menuju daun. Floem berfungsi untuk mengangkut makanan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan.

Struktur dan Fungsi Jaringan pada Akar

Beberapa fungsi akar yang telah dijelaskan sebelumnya di atas adalah untuk menambatkan tubuh tumbuhan pada tanah, menyerap air dan mineral dalam tanah. Mengapa akar tumbuhan mampu melakukan fungsi penting tersebut? Apakah ada keterkaitan antara struktur jaringan penyusun akar dengan fungsi akar? Berikut adalah pemaparan yang dapat menjawab pertanyaan tersebut.

Pada bagian ujung akar terdapat jaringan meristem apikal dan tudung akar. Jaringan meristem apikal inilah jaringan yang sel-selnya terus membelah membuat akar semakin panjang. Tudung akar berfungsi untuk melindungi sel-sel meristem tersebut saat membelah sehingga dapat menembus tanah tanpa mengalami kerusakan dan akar dapat menambatkan tubuh tumbuhan dengan kuat ke dalam tanah.

Selain menambatkan tubuh tumbuhan ke tanah, akar juga berfungsi untuk menyerap air dan mineral dari dalam tanah. Mengapa akar mampu memiliki fungsi tersebut? Berikut penjelasannya.

Struktur dan Cara Kerja Jaringan Akar

Akar tersusun atas:

1. epidermis,
2. korteks, dan
3. silinder pusat.

Epidermis merupakan bagian terluar akar dan memiliki dinding yang tipis, sehingga air dan mineral mudah masuk ke dalam sel-sel epidermis yang kemudian diteruskan ke dalam korteks dan silinder pusat. Pada bagian tertentu sel-sel epidermis juga mengalami modifikasi menjadi rambut akar yang berfungsi untuk memperluas bidang penyerapan air dan mineral.

Bagian yang lebih dalam dari epidermis yaitu korteks. Korteks ini tersusun atas jaringan parenkim yang dinding selnya tipis dan tersusun renggang. Korteks ini berfungsi untuk tempat penyimpanan cadangan makanan bagi tumbuhan.

Lapisan terdalam dari korteks disebut endodermis. Lapisan endodermis tersusun atas satu lapis sel yang membatasi korteks dengan silinder pusat. Pada endodermis terdapat bentukan seperti pita yang disebut pita Kaspari. Pita Kaspari berfungsi untuk mengatur jalannya mineral yang diserap oleh akar agar menuju ke silinder pusat.

Di sebelah dalam endodermis terdapat daerah silinder pusat atau stele. Silinder pusat tersusun atas jaringan pengangkut dan jaringan pendukung lainnya seperti perisikel dan parenkim empulur. Sel-sel perisikel berfungsi untuk membentuk cabang akar.

Berkas pengangkut pada silinder pusat terdiri atas xilem yang berfungsi mengangkut air dan mineral dari tanah menuju batang hingga ke daun dan floem yang berfungsi mengangkut makanan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan.

Struktur dan Fungsi Jaringan pada Batang

Seperti halnya akar, batang juga memiliki epidermis, korteks, dan berkas pengangkut. Bagian terluar batang yang masih muda tersusun atas jaringan epidermis. Pada batang tumbuhan dikotil yang sudah dewasa, epidermis akan rusak dan digantikan oleh periderm atau jaringan gabus.

Pada bagian yang lebih dalam dari epidermis terdapat korteks. Korteks pada batang juga tersusun atas jaringan parenkim. Pada beberapa tumbuhan, seperti tebu, kentang, dan rimpang kunyit, di daerah korteks inilah cadangan makanan disimpan.

Berkas pengangkut pada batang merupakan kelanjutan berkas pengangkut pada akar. Melalui berkas pengangkut ini, air dan mineral yang diserap akar diteruskan oleh berkas pengangkut pada batang untuk menuju daun.

Pada batang dikotil, berkas pengangkut tersusun dalam lingkaran, sedangkan pada batang monokotil, berkas pengangkut tersebar. Antara xilem dan floem pada berkas pengangkut tumbuhan dikotil terdapat kambium vaskuler yang aktif membelah.

Struktur dan Fungsi Jaringan pada Daun

Pada permukaan atas dan bawah daun terdapat jaringan yang disebut epidermis. Jaringan epidermis 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.

Fotosintesis terjadi di jaringan mesofil yang terdiri dari jaringan palisade atau jaringan tiang dan jaringan bunga karang yang tersusun dari sel-sel yang bentuknya tidak teratur, tersusun longgar, dan juga mengandung klorofil. Namun, 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.

Teknologi yang Terinspirasi dari Struktur Jaringan Tumbuhan

Struktur organ dan jaringan tumbuhan yang kompleks dan luar biasa telah menginspirasi manusia untuk mengembangkan berbagai teknologi yang memiliki banyak manfaat bagi manusia. Struktur dan fungsi tumbuhan dapat ditiru dan diaplikasikan pada berbagai kepentingan lain dalam kehidupan manusia. Apa saja teknologi yang meniru atau terilhami struktur organ dan jaringan tumbuhan? Berikut adalah beberapa di antaranya.

Panel Surya (Solar Cell)

Panel surya adalah 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.

Mekanisme kerja panel surya ini terinspirasi oleh mekanisme fotosintesis yang terjadi pada daun tumbuhan. Pada proses fotosintesis elektron pada kompleks klorofil akan bergerak melalui suatu saluran dan menyebabkan muatan positif ikut bergerak. Mekanisme tersebut diimplementasikan pada panel surya untuk menghasilkan listrik, sedangkan pada proses fotosintesis energi gerak elektron tersebut diubah menjadi glukosa.

Sensor Cahaya

Sensor cahaya adalah sensor yang biasa digunakan pada penerangan jalan yang secara otomatis akan menyala jika suasana di sekitar gelap. Cara kerja sensor cahaya terinspirasi dari mekanisme fotoreseptor tumbuhan.

Saat menjelang pagi, sinar matahari akan mengenai fotoresistor dan menyebabkan listrik mengalir menuju sakelar. Aktifnya sakelar ini akan mematikan aliran listrik utama, sehingga lampu penerangan jalan menjadi mati. Sementara itu, menjelang malam, aliran listrik tidak dapat mengalir melalui fotoresistor sehingga tidak ada aliran listrik yang mengalir menuju sakelar sehingga lampu penerangan menyala.

Tumbuhan yang memiliki mekanisme semacam itu adalah kaktus. 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.

Lapisan Pelindung dan Pengilap

Bagaimana tanaman talas atau daun teratai dapat sangat bersih dan tahan air? melalui mikroskop kita dapat melihat bahwa ternyata terdapat penampang melintang dari kedua daun tersebut maka kamu akan melihat pada permukaan daun tersebut terdapat lapisan tebal yang disebut kutikula.

Kutikula 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.

Para Ilmuwan 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.

Alat Pemurnian Air

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. Akarakar 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.

Jika kita mengamati membran sel akar eceng menggunakan mikroskop elektron, maka akan terlihat lubang-lubang atau saluran kecil pada membran sel akar. Saluran itu 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.

Referensi

1. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. (2017). Ilmu Pengetahuan Alam SMP/MTs Kelas VIII. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.