Nota Biologi Tingkatan 5 Bab 4: Pengangkutan Dalam Tumbuhan
RINGKASAN
Ringkasan (Nota Biologi Tingkatan 5 Bab 4: Pengangkutan Dalam Tumbuhan)
Tumbuhan multisel yang bersaiz besar dan tinggi memerlukan sistem pengangkutan yang berkesan untuk mengedarkan air, garam mineral, dan nutrien ke seluruh sel. Sistem ini, yang dikenali sebagai tisu vaskular, terdiri daripada xilem dan floem, dan membolehkan tumbuhan mengatasi had jumlah luas permukaan untuk penyerapan keperluan asas dari persekitaran.
Tisu Vaskular: Xilem dan Floem Sistem pengangkutan tumbuhan terbahagi kepada dua tisu utama:
1. Xilem: Berfungsi mengangkut air dan garam mineral yang diserap oleh akar ke batang dan daun. Tisu ini juga memberikan sokongan mekanikal kepada tumbuhan. Xilem terdiri daripada sel-sel mati apabila matang seperti salur xilem dan trakeid, yang mempunyai penebalan lignin untuk kekuatan struktur. Salur xilem tersusun memanjang membentuk turus berterusan bagi memudahkan aliran air.
2. Floem: Bertugas mengangkut sebatian organik terlarut seperti sukrosa dan asid amino (hasil fotosintesis) dari daun ke bahagian lain tumbuhan seperti batang dan akar. Tisu floem merupakan sel hidup yang terdiri daripada tiub tapis dan sel rakan. Tiub tapis tidak mempunyai nukleus dan vakuol untuk memudahkan aliran sukrosa, manakala sel rakan yang padat dengan mitokondria membekalkan tenaga (ATP) untuk pengangkutan aktif sukrosa.
Pengangkutan Air dan Garam Mineral Pergerakan air dari tanah ke daun adalah proses kompleks yang dibantu oleh tiga mekanisme utama:
1. Tekanan Akar: Air meresap masuk dari tanah ke dalam sel rambut akar secara osmosis disebabkan keupayaan air yang lebih rendah di dalam sel akar. Pergerakan air secara berterusan merentasi korteks dan endodermis mewujudkan tekanan yang menolak air ke dalam salur xilem.
2. Tindakan Kapilari: Di dalam salur xilem yang sempit, daya lekitan (antara molekul air) dan daya lekatan (antara molekul air dan dinding xilem) menghasilkan daya tarikan berterusan yang membantu menggerakkan turus air ke atas, melawan graviti.
3. Tarikan Transpirasi: Mekanisme utama yang menarik air ke puncak tumbuhan. Apabila air tersejat dari sel mesofil daun dan keluar melalui stoma (transpirasi), ia mewujudkan daya tarikan yang kuat, menarik keseluruhan turus air dari akar melalui batang ke daun.
Gutasi dan Transpirasi Tumbuhan kehilangan air melalui dua proses:
• Transpirasi: Kehilangan air dalam bentuk wap air melalui stoma, biasanya berlaku pada waktu siang yang panas. Ia penting untuk menyejukkan tumbuhan dan mengangkut ion mineral.
• Gutasi: Rembesan air dalam bentuk titisan melalui struktur khas di hujung urat daun. Ia berlaku pada waktu malam atau awal pagi apabila tekanan akar tinggi dan kelembapan udara juga tinggi. Gutasi membantu menyingkirkan bahan kumuh dan mengekalkan tekanan akar.
Translokasi Translokasi adalah proses pengangkutan bahan organik terlarut (sukrosa, asid amino) di dalam floem dari daun (sumber) ke bahagian lain tumbuhan seperti akar, buah, dan pucuk (sinki) untuk pertumbuhan, respirasi, atau simpanan. Proses ini bermula dengan sukrosa diangkut secara aktif ke dalam tiub tapis, yang menyebabkan air dari xilem meresap masuk dan meningkatkan tekanan hidrostatik. Tekanan ini menolak kandungan floem ke bahagian lain tumbuhan.
Fitoremediasi Fitoremediasi adalah kaedah rawatan mesra alam yang menggunakan tumbuhan untuk mendegradasi, mengekstrak, atau menyingkirkan bahan pencemar dari tanah dan air. Tumbuhan seperti keladi bunting (Eichhornia crassipes), bunga matahari, dan kangkung digunakan untuk menyerap logam berat (seperti kuprum, plumbum, merkuri) dan nutrien berlebihan dari air sisa atau tanih tercemar, menjadikannya satu alternatif yang berkesan untuk mengawal pencemaran.
GLOSARI
| Istilah | Definisi |
| Daya Lekatan | Daya tarikan yang wujud antara molekul air dengan dinding xilem. |
| Daya Lekitan | Daya tarikan yang wujud antara molekul air. |
| Fitoremediasi | Satu kaedah rawatan yang menggunakan tumbuhan untuk tujuan degradasi, pengekstrakan atau penyingkiran bahan pencemar di dalam tanah dan air. |
| Floem | Tisu vaskular hidup yang mengangkut sebatian organik yang disintesis oleh daun (seperti sukrosa) ke bahagian lain tumbuhan. |
| Gutasi | Rembesan titisan air melalui struktur khas di bahagian hujung urat daun akibat tekanan akar yang tinggi, biasanya berlaku pada waktu malam atau awal pagi. |
| Salur Xilem | Sel-sel mati yang tersusun memanjang dari hujung ke hujung untuk membentuk turus berterusan bagi mengangkut air dan garam mineral dari akar ke daun. |
| Sel Rakan | Sel hidup yang bersebelahan dengan tiub tapis, mempunyai mitokondria untuk membekalkan tenaga ATP bagi pengangkutan aktif sukrosa. |
| Tindakan Kapilari | Tindakan yang terhasil daripada gabungan daya lekatan dan daya lekitan molekul air yang menggerakkan air ke atas melawan tarikan graviti di dalam salur xilem. |
| Tisu Vaskular | Sistem pengangkutan dalam tumbuhan yang terdiri daripada xilem dan floem, berfungsi mengangkut air, garam mineral, dan nutrien. |
| Tekanan Akar | Daya yang terhasil akibat pergerakan air secara osmosis berterusan dari tanah ke dalam salur xilem akar, yang menolak air ke atas. |
| Trakeid | Sejenis sel xilem dengan dinding sel yang mempunyai penebalan lignin dan liang untuk membenarkan pergerakan air ke sel trakeid bersebelahan. |
| Translokasi | Proses pengangkutan bahan-bahan organik seperti sukrosa, asid amino, dan hormon di dalam floem dari daun ke bahagian lain tumbuhan. |
| Tarikan Transpirasi | Daya yang terhasil apabila air tersejat melalui stoma, yang menarik molekul air dari dalam salur xilem daun untuk bergerak ke luar daun. |
| Tiub Tapis | Komponen utama floem yang tersusun hujung ke hujung, tidak mempunyai nukleus, ribosom, dan vakuol untuk memudahkan aliran sebatian organik. |
| Xilem | Tisu vaskular yang mengangkut air dan garam mineral yang diserap oleh akar ke batang dan daun, serta memberikan sokongan mekanikal kepada tumbuhan. |
Koleksi Latihan
| LATIHAN | SKEMA |
CONTOH SOALAN KBAT
Soalan dan Jawapan KBAT (Kemahiran Berfikir Aras Tinggi)
Soalan 1: Sebatang pokok telah diserang oleh sejenis bakteria yang memusnahkan salur xilemnya. Ramalkan dan terangkan kesan yang akan berlaku kepada pokok tersebut dalam jangka masa panjang.
Jawapan: Pemusnahan salur xilem akan memberi dua kesan utama yang membawa maut kepada pokok tersebut:
1. Gangguan Pengangkutan Air dan Mineral: Salur xilem adalah saluran utama untuk mengangkut air dan garam mineral dari akar ke seluruh bahagian tumbuhan, terutamanya daun untuk proses fotosintesis. Tanpa salur xilem yang berfungsi, air tidak dapat sampai ke daun. Ini akan menyebabkan daun menjadi layu, proses fotosintesis terhenti, dan akhirnya seluruh tumbuhan akan mati akibat kekurangan air dan nutrien.
2. Kehilangan Sokongan Mekanikal: Dinding salur xilem ditebalkan dengan lignin, yang memberikan kekuatan struktur dan sokongan mekanikal kepada batang. Kemusnahan tisu ini akan melemahkan batang pokok, menyebabkannya mudah lentur, patah, atau ranap, terutamanya bagi tumbuhan yang tinggi. Akhirnya, pokok tersebut akan mati.
Soalan 2: Seorang pekebun menyembur racun serangga jenis sistemik secara terus ke atas daun tumbuhannya. Adakah tindakan ini berkesan untuk membunuh serangga perosak seperti afid yang menghisap sap dari pucuk tumbuhan? Wajarkan jawapan anda.
Jawapan: Ya, tindakan ini adalah berkesan. Racun serangga jenis sistemik direka untuk diserap oleh tumbuhan. Apabila disembur pada daun, racun tersebut akan diserap masuk ke dalam sistem pengangkutan tumbuhan. Ia akan diangkut bersama-sama hasil fotosintesis (seperti sukrosa) melalui tisu floem dalam proses yang dinamakan translokasi. Floem mengedarkan bahan-bahan ini ke seluruh bahagian tumbuhan, termasuk pucuk, batang, dan akar. Apabila afid menghisap sap dari floem di bahagian pucuk, ia juga akan menghisap racun sistemik tersebut, yang akhirnya akan membunuhnya.
Soalan 3: Encik Sani, seorang petani moden, menanam sayur-sayuran berhampiran sebuah kawasan perindustrian. Beliau membina saliran untuk mengairi kebunnya dan membiakkan keladi bunting di dalam saliran tersebut. Wajarkan tindakan Encik Sani.
Jawapan: Tindakan Encik Sani adalah satu langkah yang bijak dan wajar. Kawasan perindustrian berpotensi mencemarkan sumber air dengan logam berat dan bahan kimia lain. Keladi bunting (Eichhornia crassipes) adalah sejenis tumbuhan fitoremediasi yang diketahui mempunyai keupayaan untuk menyerap logam berat seperti kuprum dan plumbum dari air melalui akarnya yang panjang. Dengan membiakkan keladi bunting di dalam saliran, Encik Sani menggunakan kaedah rawatan air secara semula jadi. Tumbuhan ini akan menyingkirkan atau mengurangkan kandungan bahan pencemar di dalam air sebelum air tersebut digunakan untuk menyiram tanaman sayurannya. Ini memastikan sayur-sayuran yang dihasilkan lebih selamat untuk dimakan dan tidak tercemar dengan logam berat.
Soalan 4: Dalam keadaan cuaca yang panas dan berangin, proses penyerapan air oleh akar dan pengangkutan air di dalam xilem menjadi lebih cepat. Adakah anda bersetuju dengan pernyataan ini? Wajarkan.
Jawapan: Saya bersetuju dengan pernyataan ini. Keadaan cuaca yang panas dan berangin meningkatkan kadar transpirasi, iaitu proses kehilangan air dalam bentuk wap air melalui stoma pada daun. Apabila kadar transpirasi meningkat, lebih banyak molekul air tersejat dari permukaan sel mesofil daun. Ini mewujudkan keupayaan air yang sangat rendah di dalam daun, yang menghasilkan satu daya tarikan yang kuat dikenali sebagai tarikan transpirasi. Daya ini menarik keseluruhan turus air di dalam salur xilem dari akar, melalui batang, dan seterusnya ke daun dengan lebih laju untuk menggantikan air yang hilang. Peningkatan tarikan ini secara langsung mempercepatkan kadar penyerapan air oleh akar dari tanah.
Soalan 5: Merujuk kepada eksperimen menggelang batang pokok bunga raya, ramalkan keadaan yang akan berlaku kepada keseluruhan pokok tersebut jika dibiarkan selama enam bulan. Terangkan mengapa keadaan ini berlaku.
Jawapan: Jika pokok bunga raya yang digelang dibiarkan selama enam bulan, pokok tersebut akhirnya akan mati. Ini berlaku kerana proses menggelang membuang tisu floem. Walaupun tisu xilem tidak terjejas dan air masih boleh diangkut ke daun untuk fotosintesis, hasil fotosintesis (sukrosa) tidak dapat diangkut melepasi bahagian yang digelang untuk sampai ke akar.
• Kesan Awal: Bahagian atas gelang akan membengkak kerana pengumpulan sukrosa dan air yang tidak dapat diangkut ke bawah.
• Kesan Jangka Panjang (6 bulan): Akar tumbuhan tidak akan menerima bekalan sukrosa, yang merupakan sumber tenaga utama untuk respirasi sel. Tanpa tenaga, sel-sel akar akan mati. Akar yang mati tidak dapat menjalankan fungsinya untuk menyerap air dan garam mineral dari tanah. Akibatnya, walaupun bahagian atas pokok pada mulanya kelihatan subur, ia akhirnya akan layu dan mati kerana kekurangan bekalan air dan mineral dari akar yang telah mati.