Angiospermae

November 24, 2008

Sebagian besar tumbuhan yang kita jumpai dewasa ini termasuk dalam Angiospermae yang merupakan kelompok tumbuhan yang mendominasi daratan lebih dari 100 juta tahun yang lalu meliputi 235.000 spesies tumbuhan berbunga. Sebagian besar makanan yang kita konsumsi berasal dari tumbuhan berbunga dapat berupa akar misalnya wortel, kangkung, bit ; buah-buahan misalnya apel, mangga, pisang, pepaya; buah dan biji Kacang-kacangan Leguminosae, buah kariopsis dari Padi-padian (Graminae) misalnya padi dan jagung. Angiospermae dibedakan ke dalam dua kelas berdasarkan jumlah kotiledonnya, yakni monokotil dan dikotil. Monokotil meliputi sekitar 65.000 spesies, termasuk di dalamnya tumbuhan Graminae, anggrek, palem, bambu dan lain-lain. Daun, batang, bunga dan akar mo nokotil bersifat spesifik. Sebagian besar monokotil memiliki pertulangan daun sejajar, batang dengan berkas pembuluh tersebar; daun mahkota bunga 3 atau kelipatannya, dan memiliki akar serabut. Sebagian besar Angiospermae yakni sekitar 170.000 spesies adalah tumbuhan dikotil. Kelompok tumbuhan ini meliputi tumbuhan semak, pohon serta banyak tumbuhan penghasil makanan. Ciri-ciri dikotil adalah memiliki 2 kotiledon pada biji; pertulangan daun menjari, berkas pembuluh pada batang tersusun melingkar, daun mahkota bunga 4, 5 atau kelipatannya, memiliki sistem akar tunggang.

Ciri morfologi

Tubuh tumbuhan terdiri dari akar dan tajuk. Diantara adaptasi yang memungkinkan tumbuhan dapat hidup di darat adalah kemampuannya untuk mengabsorpsi air dan mineral dari dalam tanah, menyerap cahaya matahari dan mengambil CO2 dari udara untuk fotosintesis serta kemampuannya untuk hidup dalam kondisi yang kering. Akar dan tajuk saling bergantung satu sama lainnya, akar tidak mampu hidup tanpa tajuk, demikian sebaliknya. Karena tidak memiliki kloroplas dan hidup di tempat yang gelap menyebabkan akar tidak dapat tumbuh tanpa gula dan nutrisi organik lainnya yang diangkut dari daun yang merupakan bagian dari sistem tajuk. Sebaliknya batang dan daun bergantung pada air dan mineral yang diserap oleh akar. Akar tumbuhan berfungsi sebagai penopang berdirinya tumbuhan (jangkar), pengabsopsi air dan mineral, serta tempat penyimpanan cadangan makanan. Tajuk terdiri dari batang, daun dan bunga (bunga merupakan adaptasi untuk reproduksi tumbuhan Angiospermae). Batang adalah bagian tumbuhan yang terletak di atas tanah, mendukung daun-daun dan bunga. Pada pohon, batang -batang meliputi batang pokok dan semua cabang-cabang, termasuk ranting -ranting yang kecil. Batang mempunyai buku sebagai tempat melekatnya daun, juga mempunyai ruas yakni jarak diantara dua buku. Daun merupakan tempat utama berlangsunya fotosintesis, kendati ada beberapa spesies tumbuhan yang batangnya dapat melakukan fotosintesis karena memiliki kloroplas. Daun terdiri dari helaian daun yang melebar (lamina) dan tangkai daun (petiol) yang menghubungkan daun dengan batang . Pada ujung batang terdapat tunas yang belum berkembang yang disebut tunas ujung. Selain itu dijumpai juga tunas aksilar/tunas lateral/tunas samping yang terdapat di ketiak daun, tunas ini biasanya dorman. Pada banyak tumbuhan, tunas ujung menghasilkan auksin yang dapat menghambat pertumbuhan tunas aksilar. Fenomena ini disebut dengan dominansi apikal yang merupakan suatu adaptasi yang dapat meningkatkan kemampuan tumbuhan untuk memperoleh cahaya. Hal ini sangat penting apabila kerapatan vegetasi di suatu tempat tinggi. Pembentukan cabang juga penting untuk meningkatkan sistem tajuk, pada kondisi tertentu tunas -tunas aksilar akan mulai tumbuh. Beberapa dari tunas tersebut kemudian berkembang menjadi cabang-cabang yang menghasilkan bunga dan yang lainnya berkembang menjadi cabang non reproduktif, lengkap dengan tunas ujung, daun-daun dan tunas aksilar. Struktur tubuh tumbuhan dikotil. Organ tumbuhan yaitu akar, batang, daun, buah, bunga dan biji, seluruhnya disusun dari jaringan-jaringan yang masing -masing jaringan tersebut mempunyai struktur dan fungsi yang berbeda-beda. Masing-masing jaringan disusun dari sel-sel yang mempunyai bentuk dan fungsi yang sama. Beberapa modifikasi akar dan tajuk Akar tumbuhan dapat mengalami beberapa modifikasi antara lain menjadi akar yang menyimpan cadangan makanan (pati) misalnya pada bit gula  atau akar penyimpan air pada beberapa famili Cucurbitaceae yang tumbuh di daerah kering atau daerah yang tidak turun hujan dalam waktu yang panjang, akar nafas (pneumatofor) yang dapat meningkatkan pertukaran gas antara udara dengan akar-akar yang terendam air pada tanaman bakau/Avicennia nitida ,akar udara pada anggrek yang dapat membantu penyerapan air hujan , akar parasit/haustorium tali putri/Cuscuta sp , dan mikoriza yaitu simbiosis mutualisme antara akar tumbuhan dengan cendawan (. Tunas ujung (tunas terminal) Bunga Helaian Petiol Tunas aksilar Batang Daun Buku Ruas TAJUK AKAR Akar tunggang Rambut akar Beberapa modifikasi akar. a). akar tempat penimbun pati, b).akar nafas, c). akar udara, d).haustorium, e). mikoriza Seperti halnya akar, batang dan daun juga mengalami modifikasi. Beberapa spesies tumbuhan mempunyai batang yang mengalami modifikasi untuk fungsi yang beragam, antara lain rhizoma, stolon, runner, umbi batang (tuber), umbi lapis (bulb) serta umbi kormus (corm) (Gambar 4). Rhizoma adalah batang yang tumbuh horizontal di dalam tanah atau dekat dengan permukaan tanah, mempunyai ruas-ruas yang yang pendek dan pada bukunya terdapat daun-daun seperti sisik. Dijumpai akar adventif di sepanjang rhizoma, terutama di permukaan bawahnya (Gambar 4a). Rhizoma dapat relatif tebal, berdaging, merupakan tempat disimpannya cadangan makanan misalnya pada famili Zingiberaceae (jahe-jahean). Runner adalah batang yang tumbuh horizontal di atas tanah, umumnya di sepanjang permukaan tanah, mempunyai ruas yang panjang misalnya pada tanaman strawberry (Gambar 4b). Stolon mirip dengan runner, tetapi (a) (b) (c) (d) (e) biasanya tumbuh tegak di dalam tanah (Gambar 4c). Pada kentang, beberapa ruas di ujung stolon berkembang membentuk umbi batang. Mata tunas pada umbi kentang merupakan kuncup yang terdapat pada buku batang, setiap mata tunas tersebut akan mampu berkembang menjadi individu baru. Berbeda dengan umbi kentang, umbi lapis merupakan kuncup besar yang dikelilingi oleh sejumlah daun berdaging, dengan satu batang kecil dan pendek pada ujung bawah (Gambar 4d). Daun berdaging mengandung cadangan makanan. Pada bawang merah, daun berdaging selalu dikelilingi oleh daundaun seperti sisik. Umbi lapis juga dijumpai pada tanaman tulip, lili dan lain-lain. Kormus mirip dengan umbi lapis tetapi bagian yang membengkak seluruhnya merupakan jaringan batang. Helaian daun berbentuk sisik menutupi seluruh permukaan kormus (Gambar 4e). Runner Stolon Umbi Akar tunggang Akar Rhizoma (a) (b) (c) (d) (e) Daun sukulen Batang Daun berbentuk lembaran Gambar 4. Beberapa modifikasi batang. a). stolon pada tanaman strawberry, b). rhizoma pada tanaman Iris, c) umbi kentang, d) umbi lapis, e) kormus. Beberapa modifikasi daun antara lain sulur (tendril), duri dan daun penangkap serangga ditemukan pada beberapa tanaman (Gambar 5). Ada beberapa tumbuhan yang daunnya sebagian atau seluruhnya mengalami modifikasi membentuk sulur. Apabila sulur menyentuh benda padat misalnya ranting/kawat segera sulur tersebut membelitnya dengan erat. Pada tanaman lain ada juga petiolnya yang berubah menjadi sulur. Sulur dijumpai pada famili Cucurbitaceae (waluh-waluhan), tanaman anggur dan lain (Gambar 5a). Duri yang dijumpai pada kaktus merupakan modifikasi dari daun (Gambar 5b). Duri sekaligus berfungsi untuk melindingi tanaman dari hewan pengganggu, disamping untuk mengurangi kehilangan air dari tumbuhan. Daun penangkap serangga pada tumbuhan karnivor (Gambar 5c) akan menutup sewaktu serangga terperangkap, selanjutnya serangga tersebut akan segera dicerna oleh enzim pencerna dan nutirisinya digunakan oleh tumbuhan untuk pertumbuhan. Gambar 5. Beberapa modifikasi daun. a). sulur pada tumbuhan famili Cucurbitaceae, b). duri pada tanaman kaktus, dan c). daun tumbuhan karnivor. 2. Ciri anatomi 2.1. Sel Perbedaan sel tumbuhan dengan sel hewan adalah sel tumbuhan memiliki kloroplas yang mengandung klorofil a dan klorofil b sebagai pigmen fotosintetiknya, sel dewasanya memiliki satu vakuola sentral yang besar yang berfungsi membantu memelihara turgiditas sel, dan memiliki dinding sel. Dinding sel tumbuhan terutama disusun oleh selulosa. Kebanyakan sel tumbuhan, khususnya sel yang memberikan (a) (b) (c) kekuatan, mempunyai 2 lapis dinding sel. Dinding yang pertama kali dibentuk disebut dinding primer, dinding yang dibentuk kemudian adalah dinding sekunder bersifat lebih kaku, terdapat di antara membran plasma dan dinding primer. Pada tumbuhan dinding primer dari sel yang berdampingan dihubungkan oleh suatu lapisan lengket disebut lamela tengah (Gambar 6). Pada dinding sel tumbuhan dijumpai struktur khusus yang disebut noktah. Melalui noktah ini aliran sitoplasma sel-sel yang berdampingan (plasmodesmata) dapat saling berhubungan. Plasmodesmata merupakan saluran komunikasi dan sirkulasi di antara sel-sel yang berdampingan. Gambar 6. Sel tumbuhan (sel jaringan parenkima) Struktur sel serta struktur alami dari dinding sel, seringkali berkorelasi dengan fungsi sel tersebut. Hal ini terlihat pada lima tipe sel-sel yang menyusun jaringan dibawah ini. 2.2. Jaringan 2.2.1. Parenkima Jaring an ini menyusun sebagian besar tubuh tumbuhan. Sel-sel parenkima umumnya berbentuk sferis pada awal pembentukannya, tetapi pada perkembangan Kloroplas Vakuola sentral Inti Retikulum endoplasma Mitokondria Badan Golgi Ribosom Mikrotubul Plasma membran Noktah Plasmodesmata Dinding sel primer Lamela tengah Dinding sel sekunder Dinding sel pada sel yang bertetangga Plasma membran selanjutnya akibat saling berdesakan satu sama lainnya menyebabkan bentuk dan ukurannya beragam, pada umumnya berbentuk poligonal (umumnya bersisi empat belas). Sel parenkima memiliki vakuola besar, dapat mengandung pati, minyak, tanin, kristal serta beragam hasil sekresi sel lainnya. Sel parenkima tetap hidup setelah dewasa dan memiliki dinding primer yang tipis (Gambar 7a). Sel parenkima dewasa dapat membelah dan berdiferensiasi menjadi tipe sel lainnya. Kemampuan sel-sel parenkima memperbanyak diri sangat penting untuk memperbaiki jaringan yang rusak misalnya pada saat tumbuhan terluka. Diantara sel-sel parenkima umumnya dijumpai ruang-ruang antar sel, misalnya pada daun teratai serta tumbuhan air lainnya yang memiliki ruang-ruang antar sel berukuran besar. Sel-sel parenkima yang memiliki ruang-ruang antar sel yang besar disebut aerenkima. Pada daun dijumpai sel perenkima yang mengandung kloroplas yang disebut klorenkima berperan penting dalam proses fotosintesis. Dijumpai pula sel-sel parenkima tanpa kloroplas pada umbi, buah, biji yang berfungsi sebagai tempat menyimpan cadangan makanan. Beberapa sel parenkima berkembang membentuk sel transfer yang dijumpai pada jaringan nektar bunga dan tumbuhan karnivor yang berfungsi dalam pengangkutan bahan terlarut diantara sel-sel yang berdekatan. Sel-sel perenkima dapat mencapai umur yang panjang, pada beberapa tumbuhan kaktus sel parenkima dapat mencapai umur 100 tahun. 2.2.2. Kolenkima Sel kolenkima memiliki dinding primer yang lebih tebal daripada sel parenkima dan selnya hidup (Gambar 7b). Pada umumnya sel-sel kolenkima terdapat pada bagian subepidermis batang dan tangkai daun, tepi tulang dan helaian daun. Fungsi utamanya adalah memberi kekuatan pada bagian tumbuhan yang sedang tumbuh dan jaringan penunjang pada tumbuhan herba. Gambar 7. Sel parenkima (a) dan kolenkima (b). 2.2.3. Sklerenkima Jaringan sklerenkima merupakan jaringan penguat/penunjang pada tumbuhan, terdiri dari sel-sel sklerenkima yang memiliki dinding sekunder yang tebal, kaku dan keras karena mengandung lignin. Sel sklerenkima dewasa terdapat di daerah yang pertumbuhan memanjangnya sudah berhenti (Gambar 8). Terdapat 2 tipe sel sklerenkima yaitu serat dan sklereid (sel batu). Bentuk sel sklereid isodiameter (agak membulat), mempunyai dinding sekunder yang tebal dan sangat keras. Kulit kacang dan kulit biji menjadi keras karena adanya sklereid, selain itu sklereid juga dijumpai tersebar dalam jaringan parenkima daging buah misalnya pada buah pir. Berbeda dengan sklereid sel serat berbentuk panjang dan ramping dengan ujung meruncing, biasanya terdapat dalam berkas (kumpulan). Beberapa spesies tumbuhan mempunyai serat bernilai ekonomi tinggi, misalnya serat manila yang digunakan sebagai bahan dasar tali. Dinding primer (tipis) Dinding primer (lebih tebal) Sel-sel parenkima Sel-sel kolenkima Noktah (a) (b) Noktah Dinding sel sekunder Dinding sel primer Noktah Sel-sel serat Dinding sel sekunder Dinding sel primer Dinding sel yang tebal (a) (b) Gambar 8. Serat (a) dan sklereid (b) yang merupakan jaringan sklerenkima. 2.2.4. Jaringan penyalur Pada tumbuhan terdapat dua macam jaringan penyalur yang penting yaitu xilem dan floem. 2.2.4.1. Xilem Berperan penting dalam pengangkutan air dan unsur hara. Xilem disebut jaringan kompleks karena terdiri dari beberapa jaringan yaitu unsur trakea meliputi pembuluh kayu (trakea) dan trakeid, jaringan parenkima dan serat (Gambar 9a). Pembuluh kayu (trakea) ditemukan pada tumbuhan angiosperma, secara individual disebut unsur pembuluh yang saling berhubungan di ujung -ujungnya membentuk saluran yang panjang. Trakeid seperti halnya pembuluh kayu selnya akan mati sewaktu dewasa, dan tersusun tumpang tindih. Trakeid tidak mempunyai plat perforasi seperti halnya pada pembuluh kayu, tetapi memiliki noktah berdampingan yang saling berpasangan sehingga transportasi air bisa tetap berlangsung. Trakeid pada umumnya terdapat pada tumbuhan gimnospermae. Trakea dan trakeid memiliki dinding sekunder dengan komponen utamanya adalah lignin. Gambar 9. Xilem (a) dan floem (b) (a) (b) Trakeid Trakea Plat tapis Sel pengiring Sitoplasma Dinding sel primer Noktah Plat perforasi Noktah 2.2.4.2. Floem Floem berfungsi untuk mengangkut hasil fotosintesis ke seluruh tubuh tumbuhan, merupakan jaringan kompleks yang terdiri dari unsur tapis sebagai komponen utama, sel pengiring, jaringan parenkima dan serat (Gambar 9b). Unsur tapis mempunyai dinding primer yang tipis (tidak memiliki dinding sekunder), tetap hidup pada saat dewasa tetapi tidak memiliki inti. Unsur tapis dapat berupa pembuluh tapis (pada angiosperma) atau sel tapis (pada gimnosperma). Unsur tapis didampingi oleh sel pengiring yang bisa berjumlah satu atau dua buah, diantara keduanya dihubungkan oleh sejumpah plasmodesmata. Nukleus dan ribosom sel-sel pengiring dapat membentuk protein tertentu yang digunakan oleh pembuluh tapis yang telah kehilangan nukleusnya, ribosom serta organel-organel lainnya selama proses perkembangannya. Dinding-dinding ujung pembuluh tapis memiliki plat/lempeng tapis yang mempunyai banyak plasmodesmata berukuran besar, tempat lewatnya gula, senyawa lain serta beberapa ion mineral di antara pembuluh tapis yang bersebelahan. Sel pengiring sangat erat hubungannya dengan pembuluh tapis. Apabila pembuluh tapis mati maka sel pengiring juga mati, keduanya terbentuk dari sel induk yang sama. 2.3. Sistem jaringan penyusun tubuh tumbuhan Akar, batang dan daun tersusun atas tiga sistem jaringan yaitu epidermis, sistem berkas pembuluh dan sistem jaringan dasar (Gambar 10). Pada modul ini tiga sistem jaringan yang diamati adalah jaringan yang terdapat pada organ yang masih muda. Perbedaan struktur anatomi organ akan terlihat apabila yang diamati adalah organ yang sudah tua. Gambar 10. Tiga sistem jaringan pada tumbuhan. Gambar 10 menunjukkan masing-masing sistem jaringan yang terdapat pada organ tumbuhan. Epidermis (bagian berwarna biru) berfungsi melindungi daun, batang dan akar yang masih muda dari kerusakan fisik atau infeksi patogen. Pada daun atau batang beberapa tumbuhan sel-sel epidermisnya menghasilkan senyawa lilin yang disebut dengan kutikula yang berfungsi untuk mengurangi kehilangan air dari tubuh tumbuhan. Sistem berkas pembuluh (berwarna ungu) terdiri dari xilem dan floem yang berperan dalam transpor air dan hara mineral serta hasil fotosintesis. Sistem jaringan yang ketiga yaitu sistem jaringan dasar (berwarna kuning) yang mengisi daerah di antara epidermis dan sistem berkas pembuluh, memiliki fungsi sebagai tempat berlangsungnya proses fotosintesis, tempat menyimpan cadangan makanan dan sebagai penguat atau penyokong tubuh tumbuhan. Sistem jaringan dasar ini terutama terdiri dari jaringan parenkima, tetapi terdapat juga jaringan kolenkima dan sklerenkima. Gambar 11 menunjukkan sayatan melintang akar tumbuhan dikotil dan monokotil. Ketiga sistem jaringan terlihat jelas pada gambar ini : epidermisnya terdiri dari selapis sel yang tersusun rapat menyelubungi permukaan akar. Air dan unsur hara (mineral) diserap oleh akar dari tanah melalui sel-sel epidermis. Beberapa sel epidermis akan Daun Batang Akar Sistem berkas pembuluh Sistem jaringan dasar tumbuh menjulur membentuk rambut akar. Di sebelah dalam epidermis terdapat sistem jaringan dasar yang membentuk korteks akar yang terdiri dari jaringan parenkima sebagai komponen utamanya. Cadangan makanan berupa pati biasanya ditumpuk pada korteks akar ini. Bagian terdalam dari korteks akar yang terdiri dari satu lapis sel disebut endodermis, memiliki lapisan suberin (gabus) pada dinding radial dan transversalnya. Lapisan gabus ini disebut pita Caspary yang memiliki fungsi penting sebagai penghalang masuknya air serta mineral terlarut melalui jalur ekstraselular. Sel endodermis berperan dalam menentukan jenis-jenis mineral apa saja yang dapat memasuki xilem. Selain oleh gabus, pada dinding bagian dalam endodermis juga terdapat lilin, kadang -kadang juga dijumpai selulosa dan lignin. Beberapa sel endodermis tetap berdinding tipis yang disebut dengan sel-sel peresap. Gambar 11. Tiga sistem jaringan pada sayatan melintang akar tumbuhan dikotil (a) dan monokotil (b). Di sebelah dalam sel endodermis terdapat berkas pembuluh. Pada tumbuhan dikotil, berkas pembuluh mengisi penuh pusat akar, sedangkan pada tumbuhan monokotil pusat akar ini sering diisi oleh jaringan parenkima yang disebut dengan empulur. Berkas pembuluh terdiri dari xilem dan floem yang letaknya berselang-seling. Seperti halnya akar, batang tumbuhan juga tersusun oleh tiga sistem jaringan. Gambar 12 menunjukkan struktur anatomi batang. Terdapat perbedaan yang cukup signifikan antara struktur internal batang tumbuhan dikotil dan monokotil : berkas pembuluh pada tumbuhan monokotil letaknya tersebar, sedangkan pada tumbuhan Xilem Floem Sistem berkas pembuluh Korteks Sistem jaringan dasar (a) (b) Epidermis Korteks Endodermis Floem Xilem Empulur dikotil berkas pembuluhnya tersusun melingkar ; korteks pada tumbuhan dikotil terdapat diantara berkas pembuluh dan epidermis, sedangkan pada monokotil batas tersebut tidak jelas. Pada tumbuhan dikotil terdapat juga jaringan dasar lain selain korteks yaitu empulur yang mengisi bagian tengah batang. Penumpukan pati pada umumnya terdapat pada empulur ini. Gambar 12. Tiga sistem jaringan pada sayatan melintang batang tumbuhan dikotil (a) dan Monokotil (b). Gambar 13 menunjukkan tiga sistem jaringan yang terdapat pada daun tumbuhan dikotil. Pada epidermis atas dan bawah daun dijumpai pori-pori kecil yang disebut dengan stomata (tunggal : stoma). Pada tumbuhan darat jumlah stomata pada epidermis bawah daun lebih banyak dari epidermis atas daun, yang merupakan adaptasi tumbuhan untuk meminimalisasi hilangnya air dari daun. Celah stomata terbentuk apabila sepasang sel penjaga stoma mengkerut. Sel penjaga ini mengatur ukuran stomata, berperan penting dalam pertukaran gas (CO2 dan O2) yang terdapat di dalam daun dengan lingkungan luar, selain itu juga berperan dalam pengaturan hilangnya air dari tumbuhan. Sistem jaringan dasar pada daun disebut dengan mesofil. Pada daun tumbuhan dikotil, mesofilnya terdiferensiasi menjadi jaringan pagar dan bunga karang. yang umumnya terdiri dari Proses fotosintesis terjadi dalam mesofil. Jaringan pagar dapat mengandung lebih dari 80 % kloroplas daun, sedangkan jaringan bunga karang karena sel-selnya tersusun longgar dengan ruang interselular yang banyak, jaringan ini merupakan tempat pertukaran gas. Dikotil Epidermis Berkas pembuluh Sistem jaringan dasar Empulur Korteks Monokotil Floem Xilem Epidermis Berkas pembuluh Sistem jaringan dasar Gambar 13. Tiga sistem jaringan pada sayatan melintang daun tumbuhan dikotil (a) dan sayatan membujur yang memperlihatkan epidermis bawah dengan stomatanya . Tulang-tulang daun yang mengandung berkas pembuluh tersebar di seluruh mesofil. Satu berkas pembuluh terdiri dari xilem dan floem yang dikeliling i oleh sel-sel parenkima berdinding tebal yang disebut dengan seludang pembuluh. Berkas pembuluh yang terdapat pada daun tersambung secara kontinu dengan berkas pembuluh yang terdapat pada batang. Hal ini memungkinkan tersalurkannya air dan mineral terlarut dari tanah ke daun dan juga memungkinkan tersalurkannya hasil fotosintesis dari daun ke bagian tumbuhan lainnya. Pada tumbuhan C4, seludang pembuluh adalah tempat terjadinya siklus Calvin dari proses fotosintesis. Xilem Floem Seludang pembuluh Berkas pembu luh Sel penjaga Stoma Berkas pembuluh Kutikula Permukaan bawah daun Sel penjaga Mesofil Epidermis bawah Epidermis atas Stoma (a) (b)

BESARAN SKALAR DAN VEKTOR

November 21, 2008

Besaran  dibagi  dalam  dua  kategori,  pertama,  besaran skalar  yaitu  besaran  yang  hanya mempunyai  nilai/besar saja.  Kedua,  adalah  besaran  vektor,  yaitu  besaran  Fisika yang  selain memiliki  nilai,  juga  bergantung  pada    arah. Definisi  vektor  seperti  ini  sudah  kita  kenal  sejak  SMU. Definisi ini sebetulnya tidaklah cukup, karena arus listrik misalnya, memiliki nilai dan  juga arah, akan  tetapi kuat-arus  bukanlah  besaran  vektor.  Dengan  demikian diperlukan  definisi  yang  lebih  lengkap  untuk  vektor  sebagai  berikut  :  “Besaran  vektor adalah  besaran  yang  memiliki  nilai  dan  arah  serta  dapat  memenuhi  aturan-aturan  operasi matematika  vektor”.  Aturan-aturan  operasi   Matematika  untuk  vektor  akan  dijelaskan dalam bagian berikutnya.

Dalam kehidupan sehari-hari  volume air, massa benda, temperatur, jumlah mahasiswa, waktu, temperatur dll merupakan contoh-contoh besaran skalar yang tidak bergantung arah dan hanya memiliki nilai/besar
(magnitude),  artinya  dari  arah manapun kita mengukurnya nilainya tetap sama, sedangkan hal-hal seperti
kecepatan  aliran  sungai,  gaya gravitasi,  medan  listrik  adalah beberapa  besaran  yang  tidak  hanya mempunyai  nilai  tapi  juga bergantung  arah,  maksud  dari bergantung pada arah adalah bahwa nilai dari besaran tadi dapat berubah pada arah yang berbeda. Arah, dalam operasi  vektor  didefinisikan  lebih khusus adalah  sudut yang dibentuk  terhadap  sumbu x positif atau arah  timur dengan
arah  putaran  berlawanan  jarum  jam  (Counter  Clock  Wise  /CCW)

Pengategorian  besaran  ke  dalam  dua  jenis  ini  tidak  semata-mata  untuk  tujuan klasifikasi,  akan tetapi  nantinya  sangat  berguna  dalam  perhitungan  dan  operasi matematika, dan juga bermanfaat dalam menjelaskan sifat-sifat sebuah besaran fisika. Dibandingkan  dengan  besaran  skalar,  besaran  vektor memiliki  banyak  keunikan  dan kompleksitas  dalam  sifatnya,  sehingga  memerlukan  pembahasan  tersendiri  yang (biasanya)  terangkum  dalam  suatu  kajian  ANALISIS  VEKTOR.  Untuk  tujuan  itulah dalam awal kuliah Fisika Dasar, akan diberikan pengantar singkat analisis vektor.

NOTASI ILMIAH dan ATURAN PEMBULATAN

November 21, 2008

Aturan  notasi  ilmiah  diperlukan  karena  pada  kenyataanya  kita  akan  berhadapan dengan  angka-angaka  yang  sangat  besar  atau  sangat  kecil,  untuk  tujuan  inilah  notasi ilmiah  diperkenalkan.  Dalam  notasi  ilmiah  sebuah  angka  harus  dinyatakan  dalam satuan  (angka  1  hingga  10)  dikalikan  dengan  10  pangkat  bilangan  bulat.  Misalnya 1100000  ditulis  dalam  notai  ilmiah  sebagai  1,1  x  106.  Bilangan  6  pada  pangkat  10 dinamakan eksponen. Contoh lain 0,000124 dapat ditulis dengan 1,24 x 10-4 saja.
Contoh :
Tuliskan dalam notasi ilmiah hasil kali dari 4,55 x 107 dengan 2,77 x 105.
Jawab :
(4,55 x 107)x(2,77 x 105) = (4,55×2,77)( 107×105) = (12,6035)x1012
= 1,26035 x 1013
5
Karena  ilmu Fisika seringkali berhubungan dengan angka hasil pengukuran, dan pada umumnya data hasil pengukuran  tidak dalam bentuk bilangan bulat, bahkan bilangan desimal dengan digit yang sangat banyak, maka diperlukan sebuah aturan pembulatan untuk menyingkat laporan pengukuran hingga digit yang diperlukan saja. Misalnya jika kita peroleh panjang meja  2,7435 meter, bukankah  cukup melaporkannya hingga  satu digit di belakang koma saja  menjadi 2,7 meter ? Aturan  pembulatan  terkadang  sangat  penting  ketika  kit  berhadapan  dengan  angka-angka pecahan dengan jumlah desimal yang banyak. Ada tiga aturan pembulatan :
Aturan I :
Jika  angka  dibelakang  angka  terakhir  yang  ingin  dituliskan  kurang  dari  5,  maka hilangkan  angka  tersebut  dan  semua  angka  dibelakangnya.  Misalnya  kita  ingin membulatkan 5,3467 menjadi 1 angka dibelakang   koma, karena angka terakhir setelah angka 3 adalah 4, dan 4 kurang dari 5, maka kita hilangkan seluruh angka dibelakang 3 tersebut menjadi 5.3.
Contoh :
Bulatkanlah 4,3423 menjadi sampai dua digit di belakang koma
Jawab :
Hasil pembulatannya 4,34 karena setelah digit kedua bernilai di bawah 5 (yakni 2)

Aturan I :
Namun  jika angka dibelakang angka  terakhir yang  ingin dituliskan  lebih dari 5, maka tambahkan digit terakhir dengan 1. Misalnya kita  ingin membulatkan 5,3867 menjadi 1 angka dibelakang   koma, karena angka  terakhir  setelah  angka  3  adalah 8, dan 8  lebih dari  5,  maka  kita  hilangkan  seluruh  angka  dibelakang  3  tersebut  dan  tambahkan  3 dengan 1, sehingga 5,4

Aturan III :
Jika  angka  dibelakang  angka  terakhir  yang  ingin  dituliskan  sama  dengan  5,  maka jadikanlah  digit  terakhir  menjadi  bilangan  genap  terdekat.  Misal  jika  kita  bulatkan angka 5,3567  menjadi 1 digit di belakang koma maka karena di belakang 3 adalah 5, da 3 adalah bilangan ganjil maka genapkanlah menjadi 4  (bukan 2, karena 4  lebih dekat) menjadi  5,4. Atau  jika  kita  bulatkan  angka  5,6567   menjadi  1  digit  di  belakang  koma maka karena di belakang 6 adalah 5, dan 6 adalah bilangan genap maka genapkanlah
menjadi 6 (bukan 8 atau 4, karena 6 lebih dekat) menjadi 5,6.

Definisi Besaran dan Satuan

November 21, 2008

Fisika pada dasarnya selalu berhubungan dengan pengukuran, baik pengukuran secara
langsung  seperti mengukur waktu, panjang, massa dll, ataupun  secara  tidak  langsung
seperti  mengukur  energi,  gaya,  kecepatan  dll.  Dalam  Fisika,  pengukuran  saja  tidak
cukup,    pada  tahap  selanjutnya  pengukuran  tersebut  haruslah  menghasilkan  angka-
angka  yang  dapat  dihitung  dan  akhirnya  diinterpretasikan  (ditafsirkan).  Semua  hal
yang bisa diukur dan dinyatakan dalam angka dalam ilmu Fisika disebut dengan istilah
quantity atau BESARAN (Besaran Fisika).
Fisika  seperti  halnya Matematika  merupakan  disiplin  ilmu  yang  banyak  melibatkan
angka dan perhitungan, perbedaannya adalah, di dalam Fisika angka dan perhitungan
pada  umumnya  diperoleh  dari  hasil  pengukuran  dan  percobaan  (secara  langsung
ataupun tidak dan percobaan ril ataupun dalam fikiran), sedangkan dalam Matematika
kita  tidak harus melakukan pengukuran dan percobaan. Dapatlah kita katakan bahwa
matematika merupakan suatu “alat” yang digunakan Fisika.
Sistem,  cara  atau  aturan  untuk  menyatakan  sebuah  besaran  fisika  ke  dalam  angka
dinamakan sistem satuan. Sistem satuan  juga menunjukkan bagaimana sebuah besaran
diukur  atau  dibandingkan  dengan  besaran  sejenis  lain.  Contoh  sederhana  misalnya,
ketika kita mengukur panjang sebuah meja dengan menjengkalnya, kita peroleh bahwa
panjangnya  20  jengkal,  artinya  cara  mengukur  panjang  meja  adalah  dengan  cara
membandingkannya dengan  jengkal tangan kita, dan hasilnya panjang meja sebanding
dengan 20    jengkal kita. Jika kita  lakukan menggunakan hasta, misalkan kita dapatkan
hasil  4  hasta,  artinya  kita mengukur meja  dengan  cara membandingkannya  terhadap
hasta tangan kita dan hasilnya panjang meja sebanding dengan 4 hasta tangan kita.
Namun demikian, tidaklah   akurat mengukur dengan jengkal atau hasta, sebab  jengkal
dan hasta masing-masing manusia  tidaklah  sama dan mungin berubah menurut usia.
Untuk itu perlu dibuat alat pembanding yang standar dan berlaku secara  internasional
relatif  tetap  menurut  waktu.  Salah  satu  badan  internasional  yang  mengatur  sistem
satuan  ini  adalah  International  Bureau  of Weights  and Measures  di  Paris.  Badan  ini
membuat  standardisasi  untuk  panjang  (meter),  waktu  (detik)  dan  massa  (kilogram),
seluruh  dunia  mengacu  pada  standar  ini  sehingga  disebut  juga  dengan  sistem
internasional  (SI atau MKS).

Untuk  satuan  panjang,    satuan  meter  disepakati sebagai  satuan  standar  internasional.  Meter  berasal
dari bahasa Yunani metron yang berarti ukuran. Pada  awalnya  yang  digunakan  sebagai  patokan  1  meter
adalah  panjang  tali  dalam  pendulum  yang memiliki perioda ½ detik, kemudian pada tahun 1791 acuan ini diubah,  sebagai  patokan  panjang  satu  meter  adalah diperoleh dari jarak antar kutub utara ke khatulistiwa melalui  kota  Paris  ditetapkan  berjarak  107  meter, sehingga  satu  meter  adalah  jarak  tersebut  dibagi dengan  107. Namun  ternyata  cara  seperti  ini  selain tidak  praktis  juga  berubah  karena  jarak  ini dipengaruhi  oleh  faktor  gravitasi  yang  mengubah permukaan  bumi. Pada  tahun  1927  setelah melalui berbagai  perubahan,  International  Bureau  of Weights and Measures membuat sebuah batang besi terbuat dari  logam platina–iridium sebagai patokan 1  meter  dan  1  kilogram.  Pada  tahun  1960 standardisasi  ini  diubah  agar  lebih  teliti  dengan  mengacu  pada    1,650,763.73  kali panjang gelombang dari  cahaya dalam vakum, dan akhirnya versi  terakhir yang  lebih akurat  adalah mengacu  pada  kecepatan  cahaya,  1 meter  adalah  jarak  yang  ditempuh cahaya selama 1/299 792 458 detik.
Di  samping  itu  dikenal  pula  sistem  satuan    lain  yang dikenal  dengan  singkatan  cgs  (centimeter,  gram  dan sekon/detik)  atau  fps  (feet,  pound  dan  sekon).  Dalam beberpa  hal  satuan  khusus  diperlukan  untuk mempermudah  perhitungan,  misalnya  dalam  Astronomi dikenal  satuan  khusus  tahun-cahaya  yakni  jarak  yang ditempuh  kecepatan    cahaya  dalam  satu  tahun  yaitu  1 tahun  (365x24x60x60  detik)  dikalikan  dengan  kecepatan cahaya kira-kira 3 x 108 m/s hasilnya 9.460.800.000.000.000 meter, mengingat jarak dalam dunia Astronomi sangatlah jauh satuan khusus semacam ini  sangat  diperlukan,  jika  dalam  dunia  Astronomi  digunakan  satuan  meter  maka  betapa  tidak  praktisnya  untuk  menyatakan  diameter  dari  galaksi  Bima  Sakti  yang jaraknya 100.000 tahun-cahaya yaitu 900.460.800.000.000.000.000 meter !! Sebaliknya dalam dunia Kristalografi yang berurusan dengan hal-hal yang sangat kecil, satuan  yang  lebih  kecil  diperlukan  yaitu  Angstrom  (oA),  di  mana  1  OA  adalah 0,00000000001  meter,  sehingga  untuk  menyatakan  panjang  ikatan  tunggal  carbon sepanjang 0, 0,0000000000154 cukup ditulis dengan 1,54 oA.

Chlorine chemistry

November 21, 2008

Industrial production and use of chlorofluorocarbons (CFC’s) has introduced a new chlorine source into the atmosphere. Since chlorine chemistry is primarily responsible for ozone destruction, these CFC’s have had fatal consequences for the ozone layer. However, because conditions required for the formation of the ozone hole are so very unusual, nobody predicted just how dangerous these compounds would be.

CFC’s – gases without any natural source

The ozone-depleting gases with the largest potential to influence climate are CFC-11 (CFCl3), CFC-12 (CF2Cl2), and CFC-113 (CF2ClCFCl2). It is now clear from measurements in polar firn air (air trapped in polar ice), that there are no natural sources of these compounds. The only significant natural source of chlorine is methylchloride (CH3Cl) and this compound has a relatively short lifetime of just 1.3 years. This compares to tropospheric lifetimes of between 50 and 100 years for the CFC’s. Because the CFC’s are not broken down by the hydroxyl radical or by sunlight in the troposphere, they can reach the stratosphere. Once in the stratosphere, they are broken down by high energy ultra-violet radiation from the Sun to form reactive chlorine radicals. Production of these radicals does not, necessarily, lead to ozone depletion and it is only under special conditions that chlorine radicals lead to significant ozone loss.

Pict 1. Primary sources of chlorine entering the stratosphere in the early 1990’s. source: UNEP/WMO Scientific Assessment of Ozone

Stratospheric chlorine chemistry  – the basics

Generally, as for many other radicals (denoted X in the example below), chlorine radicals (Cl) are oxidised by ozone in the stratosphere to form XO (ClO)

X + O3 -> XO + O2
O3 + sunlight       -> O + O2
O + XO              -> X  + O2
net:      2 O3 -> 3 O2

This chain reaction drives ozone depletion.

The initiating radical X (here Cl) is not necessarily recycled and Cl or ClO can also be removed in other reactions.

Nitrogen oxides can react with ClO radicals to form so called “reservoir species” HCl and ClONO2 (shown in the dark blue box in the figure).  An inert compound (M) is needed as part of the reaction to take away excess energy.

ClO + NO2 + M   -> ClONO2 + M
and

ClO + NO            ->  Cl + NO2
Cl + CH4 -> HCl + CH3

HCl and ClONO2 are known as resevoir species because the chlorine they contain is not active and the species don’t react with ozone. They normally exist in the gas phase and are slowly removed from the stratosphere. In normal stratospheric gas phase chemistry, only slight ozone depletion is, therefore, expected.  However, the resevoir species are transported down into the lower stratosphere in the winter as a result of the atmospheric circulation pattern.

The special conditions of the Antarctic ozone hole

During the polar night, air temperatures fall as low as -80 oC.  Under these conditions, the small amount of water and nitric acid present in the stratosphere freeze (making nitric acid trihydrate) and form polar stratospheric ice clouds.  Five key conditions can now come together:

Firstly: Nitrogen oxide NO and nitrogen dioxide NO2, (which help to convert ClO into HCl, as shown above), are removed from the stratospheric gas phase through the reactions:

NO + O3 -> NO2 + O2
NO2 + NO3 + M* -> N2O5 + M
N2O5 + H2O           -> 2 HNO3

The end product is nitric acid (HNO3), which is incorporated into the polar stratospheric clouds (PSC).

Secondly: HCl and ClONO2 react with each other on the surface of the polar stratospheric clouds to produce Cl2 and HNO3.  This nitric acid is immediately incorporated into the ice particles of the cloud.

Thirdly: When the sun rises at the end of the polar winter, Cl2 is broken down by solar radiation to produce two chlorine (Cl) radicals.

Fourthly: If there are no nitrogen oxides present, the chlorine radicals start a catalytic chain of reactions, leading to ozone destruction.

Cl + O3 -> ClO + O2
Cl + O3 -> ClO + O2
ClO + ClO + M          -> Cl2O2 + M
Cl2O2 + Sun  -> Cl +ClO2 -> 2 Cl + O2
Net: 2 O3 -> 3 O2

Fifthly: Normally chlorine species, such as Cl, ClO, and Cl2O2, are formed and concentrated in the upper stratosphere whereas ozone is found more in the lower stratosphere. Experts thought that ozone and ozone destroying chemicals would, therefore, only come together in border zones.  As a result, ozone levels were not expected to decrease significantly although concentrations of chlorine containing compounds were rising in the stratosphere.  However, nobody considered the polar vortex.  This meteorologically stable vortex (circumpolar wind) with the pole more or less at its centre, transports chlorine rich air from the upper stratosphere to the ozone rich lower stratosphere allowing significant ozone destruction to occur.

All five conditions have to come together, to form the ozone hole. This is why the major ozone depletion occurs only over the poles (mainly Antarctica) and only in the spring as soon as the Sun rises after the polar winter.

Later in the year as air temperatures increase, the polar clouds melt, nitrogen oxides become available again, the vortex breaks down preventing transport of reactive chlorine species to the lower stratosphere and the ozone layer recovers.

Adaptasi

November 21, 2008

Adaptasi adalah cara bagaimana organisme mengatasi tekanan lingkungan sekitarnya untuk bertahan hidup. Organisme yang mampu beradaptasi terhadap lingkungannya mampu untuk:

  • memperoleh air, udara dan nutrisi (makanan).
  • mengatasi kondisi fisik lingkungan seperti temperatur, cahaya dan panas.
  • mempertahankan hidup dari musuh alaminya.
  • bereproduksi.
  • merespon perubahan yang terjadi di sekitarnya.

Organisme yang mampu beradaptasi akan bertahan hidup, sedangkan yang tidak mampu beradaptasi akan menghadapi kepunahan atau kelangkaan jenis.

Adaptasi terbagi atas tiga jenis yaitu:

  • Adaptasi Morfologi
adalah adaptasi yang meliputi bentuk tubuh. Adaptasi Morfologi dapat dilihat dengan jelas. Sebagai contoh: paruh dan kaki burung berbeda sesuai makanannya.
  • Adaptasi Fisiologi
adalah adaptasi yang meliputi fungsi alat-alat tubuh. Adaptasi ini bisa berupa enzim yang dihasilkan suatu organisme. Contoh: dihasilkannya enzim selulase oleh hewan memamah biak.
  • Adaptasi Tingkah Laku
adalah adaptasi berupa perubahan tingkah laku. Misalnya: ikan paus yang sesekali menyembul ke permukaan untuk mengambil udara.

Hello world!

October 14, 2008

Welcome to WordPress.com. This is your first post. Edit or delete it and start blogging!