tinjauan pustaka Kurva Sigmoid Pertumbuhan

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

            Proses pertumbuhan merupakan hal yang mencirikan suatu perkembangan bagi makhluk hidup baik manusia, hewan, maupun tumbuhan. Dalam proses pertumbuhan terjadi penambahan dan perubahan volume sel secara signifikan seiring dengan berjalannya waktu dan bertambahnya umur tanaman. Proses pertumbuhan menunjukkan suatu perubahan dan dapat dinyatakan dalam bentuk kurva/diagram pertumbuhan. Laju pertumbuhan suatu tumbuhan atau bagiannya berubah menurut waktu. Oleh karena itu, bila laju tumbuh digambarkan dengan suatu grafik, dengan laju tumbuh ordinat dan waktu pada absisi, maka grafik itu merupakan suatu kurva berbentuk huruf S atau kurva sigmoid. Kurva sigmoid ini berlaku bagi tumbuhan lengkap, bagian-bagiannya ataupun sel-selnya (Latunra, dkk., 2009).

Suatu hasil pengamatan pertumbuhan tanaman yang paling sering dijumpai khususnya pada tanaman setahun adalah biomassa tanaman yang menunjukkan pertambahan mengikuti bentuk S dengan waktu, yang dikenal dengan model sigmoid. Biomassa tanaman mula-mula (pada awal pertumbuhan) meningkat perlahan, kemudian cepat dan akhirnya perlahan sampai konstan dengan pertambahan umur tanaman (Awalia, 2013).

             Sebagai jawaban dari pertanyaan tersebut beberapa pertanyaan kemudian akan muncul seperti apakah itu karena factor X,Y dan Z. Apakah itu karena hubungan yang demikian di antara faktor-faktor tersebut. Faktor-faktor dan proses atau hubungan diantara satu dengan faktor lain, hipotatik akan dilahirkan yaitu yang mendapatkan dukungan paling kuat (sesuai fakta yang tersedia). Faktor dan hubungan yang ditempatkan tersebut kemudian ditampilkan secara bersama dalam suatu bentuk bahasa matematik yaitu model matematik (Awalia, 2013).

            Hal-hal di ataslah yang melatarbelakangi dilakukannya praktikum ini sehingga laporan ini dapat dikerjakan.

I.2. Tujuan

            Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengamati laju tumbuh daun sejak dari embrio dalam biji hingga daun mencapai ukuran tetap pada tanaman kacang merah Phaseolus vulgaris.

I.3. Waktu dan Tempat

            Percobaan kurva sigmoid pertumbuhan dilaksanakan pada hari jumat, tanggal 21 Maret 2014, pukul 14.00-17.00 WITA, bertempat di Laboratorium Botani, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar, dengan pengamatan selama 14 hari, di lantai tiga Gedung Laboratorium Biologi Dasar, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pertumbuhan didefinisikan sebagai pertambahan yang tidak dapat dibalikkan dalam ukuran pada sistem biologi. Secara umum pertumbuhan berarti pertambahan ukuran karena organisme multisel tumbuh dari zigot, pertumbuhan itu bukan hanya dalam volume, tapi juga dalam bobot, jumlah sel, banyaknya protoplasma, dan tingkat kerumitan. Pertumbuhan biologis terjadi dengan dua fenomena yang berbeda antara satu sama lain. Pertambahan volume sel dan pertambahan jumlah sel. Pertambahan volume sel merupakan hasil sintesa dan akumulasi protein, sedangkan pertambahan jumlah sel terjadi dengan pembelahan sel (Kaufman, dkk., 1975).

Pertumbuhan tanaman mula-mula lambat, kemudian berangsur-angsur lebih cepat sampai tercapai suatu maksimum, akhirnya laju tumbuh menurun. Apabila digambarkan dalam grafik, dalam waktu tertentu maka akan terbentuk kurva sigmoid (bentuk S). Bentuk kurva sigmoid untuk semua tanaman kurang lebih tetap, tetapi penyimpangan dapat terjadi sebagai akibat variasi-variasi di dalam lingkungan. Ukuran akhir, rupa dan bentuk tumbuhan ditentukan oleh kombinasi pengaruh faktor keturunan dan lingkungan (Tjitrosomo, 1999).

Laju pertumbuhan suatu tumbuhan atau bagiannya berubah menurut waktu, oleh karena itu, bila laju tumbuh digambarkan dengan suatu grafik, dengan laju tumbuh ordinat dan waktu pada absisi. Maka grafik itu merupakan suatu kurva berbentuk huruf S atau kurva sigmoid. Kurva sigmoid ini berlaku bagi tumbuhan lengkap bagian-bagiannya ataupun sel-selnya (Sujarwati, 2004).

Kurva pertumbuhan berbentuk S (sigmoid) yang ideal. Tiga fase utama biasanya mudah dikenali: fase logaritmik, fase linier, dan fase penuaan. Pada fase logaritmik, ukuran (v) bertambah secara eksponensial sejalan dengan waktu (t). Ini berarti bahwa laju pertumbuhan (^dv/_dt) lambat pada awalnya, tapi kemudian meningkat terus. Pada fase linier, pertambahan ukuran berlangsung secara konstan. Fase penuaan dicirikan oleh laju pertumbuhan yang menurun saat tumbuhan sudah mencapai kematangan dan mulai menua (Salisbury dan Ross, 1992).

Untuk sistem tanaman suatu kompertemen dapat dianggap sebagai tempat substrat dan kompertemen lain sebagai tempat produk yang dapat berupa senyawa organik atau biomassa (berat kering) jaringan, organ atau keseluruhan tumbuhan (Sitompul, 1995).

Reproduksi dan perkembangan adalah topik yang sangat berhubungan erat. Baik suatu tumbuhan muncul dari zigot yang dihasilkan secara seksual ataupun melalui reproduksi vegetatif, perubahannya menjadi sebuah individu baru yang utuh bergantung pada mekanisme yang membentuk organ seperti daun dan akar, dan membentuk pola khusus pada sel-sel dan jaringan tertentu di dalam organ tersebut. Perkembangan (development) adalah penjumlahan seluruh perubahan yang secara progresif merincikan tubuh organisme (Campbell, dkk., 2010).

Pada setiap tahap dalam kehidupan suatu tumbuhan, sensitivitas terhadap lingkungan dan koordinasi respons sangat jelas terlihat. Tumbuhan dapat mengindera gravitasi dan arah cahaya dan menanggapi stimulus-stimulus ini dengan cara yang kelihatannya sangat wajar bagi kita. Seleksi alam lebih menyukai mekanisme respons tumbuhan yang meningkatkan keberhasilan reproduktif, namun ini mengimplikasikan tidak adanya perencanaan yang disengaja pada bagian dari tumbuhan tersebut (Campbell, dkk., 2010).

Yang paling umum, pertumbuhan berarti pertambahan ukuran. Karena organisme multisel tumbuh dari zigot, pertambahan itu bukan hanya dalam volumenya, tapi juga dalam bobot, jumlah sel, banyaknya protoplasma, dan tingkat kerumitan. Pertambahan massa sering ditentukan dengan cara memanen seluruh tumbuhan atau bagian yang diinginkan, dan menimbangnya cepat-cepat sebelum air terlalu banyak menguap dari bahan tersebut (Salisbury dan Ross, 1992).

            Pada tanaman, aktifitas perkembangan yang vital ini banyak yang tumpang tindih. Pertumbuhan apikal (pada ujung akar dan batang) mendahului morfogenesis dan deferensiasi. Tetapi pembesaran batang terjadi oleh karena pembesaran sel-sel setelah morfogenesis dan diferensiasi berlangsung (Kimball, 1992).

Agar pertumbuhan dapat terjadi, maka laju sintesis molekul yang kompleks dari organisme itu seperti protein, harus melebih laju perombakannya. Ini berarti bahwa harus ada tambahan molekul organik (yaitu asam amino, asam lemak, gliserol dan glukosa) yang diambil oleh organisme itu dari lingkungannya. Beberapa dari bahan ini merupakan bahan baku dalam reaksi anabolisme, dan lainnya akan menyediakan energi untuk anabolisme dan molekul-molekul merupakan bahan baku (Kimball, 1992).

Faktor lingkungan juga penting dalam pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Tidak hanya lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan, tetapi juga banyak faktor seperti cahaya, temperatur, kelembaban, dan faktor nutrisi mempengaruhi akhir morfologi dari tanaman. Cahaya meliputi pada lekukan dari batang morfogenesis. Temperatur, kelembaban,dan nutrisi mempunyai efek yang lebih halus, tetapi juga mempengaruhi perubahan morfologi ( Ting, 1987).

Dalam proses fotosintesis, karbondioksida dari udara direduksi menjadi karbon organik. Zat-zat hara mineral diambil dari akar, sebagian besar dalam bentuk anorganik dan digabungkan ke dalam tanaman dan hasilnya. Hanya sejumlah kecil air diserap yang sebenarnya digabungkan ke dalam tanaman. Pertumbuhan merupakan kenaikan dalam bahan tanaman, adalah proses total yang mengubah bahan-bahan mentah ini secara kimia dan menambahkannya pada tanaman (Goldsworthy dan Fisher, 1992).

Selama tumbuhan masih mampu untuk bertahan hidup, tumbuhan dapat tumbuh tidak terbatas karena tumbuhan memiliki jaringan embrionik yang selalu tersedia, yang disebut meristem, pada daerah pertumbuhan. Sel-sel meristematik membelah terus untuk menghasilkan sel-sel baru. Beberapa produk pembelahan ini tetap berada pada daerah meristematik untuk menghasilkan lebih banyak lagi sel, sementara yang lain menjadi terspesialisasi dan digabungkan ke dalam jaringan dan organ tumbuhan yang sedang tumbuh. Sel-sel yang tetap berfungsi untuk menghasilkan sel-sel baru di dalam meristem disebut inisial (initial) atau permulaan. Sel-sel baru yang digantikan dari meristem, terus membelah selama beberapa saat, sampai sel-sel yang mereka hasilkan mulai mengalami spesialisasi di dalam jaringan yang sedang berkembang (Campbell, dkk., 2010).

Pola pertumbuhan tumbuhan bergantung pada letak meristem. Meristem apikal, berada pada ujung akar dan pada pucuk tunas, menghasilkan sel-sel bagi tumbuhan untuk tumbuh memanjang. Pemanjangan ini, yang disebut pertumbuhan primer (primary growth), memungkinkan akar membuat jalinan di dalam tanah dan tunas untuk meningkatkan pemaparannya terhadap cahaya matahari dan karbon dioksida. Pada herba (bukan tumbuhan berkayu), yang terjadi hanya pertumbuhan primer. Namun demikian, pada tumbuhan berkayu terdapat juga pertumbuhan sekunder (secondary growth), yaitu adanya aktivitas penebalan secara progresif pada akar dan tunas yang terbentuk sebelumnya oleh pertumbuhan primer. Pertumbuhan sekunder adalah produk meristem lateral, silinder-silinder yang terbentuk dari sel-sel yang membelah ke samping di sepanjang akar dan tunas. Meristem lateral ini menggantikan epidermis dengan jaringan dermis sekunder, seperti kulit, yang lebih tebal dan keras, dan meristem lateral juga menambahkan lapisan jaringan pembuluh. Kayu adalah xylem sekunder yang terakumulasi selama bertahun-tahun (Campbell, dkk., 2010).

Ketika buah dan biji masak, buah dan biji terlepas dari tumbuhan tempat buah dan biji ini telah tumbuh dan berkembang. Pada tumbuh-tumbuhan dengan buah-buahan merekah, biji-bijianlah yang terpencar jauh dan luas sewaktu buah-buahan ini tumpah atau merekah terbuka. Jika buah-buahan ini tidak merekah, buah-buahan inilah (bukan biji-bijinya) yang terpencar. Pada beberapa kasus, struktur atau pola tingkah laku tumbuhan tertentu kemungkinan penyebaran buah-buahan dan biji-bijian. Buah dan biji ini dapat juga tersebar oleh angin, air, hewan dan oleh manusia. Jika keadaan memungkinkan, biji-biji ini akan berkecambah dan akan menimbulkan tumbuh-tumbuhan baru (Tepfer, 1987).

Pertumbuhan dan perkembangan tanaman merupakan proses yang penting dalam kehidupan dan pekembang biakan suatu species. Pertumbuhan dan perkembangan berlangsung secara terus-menerus sepanjang daur hidup, tergantung pada tersedianya merisitem,hasil asimilasi,hormone dan substansi pertumbuhan lainnya, serta lingkungan yang mendukung. Secara empiris, pertumbuhan tanaman dapat dikatakan sebagai suatu fungsi dari genotype X lingkungan (internal dan eksternal). Pertumbuhan itu lebih mudah digambarkan dari pada di defenisikan. Pertumbuhan berarti pembelahan sel dan pembesaran sel. Kedua proses ini memerlukan sintesis protein dan merupakan proses yang tidak dapat berbalik. Proses differensiasi seringkali dianggap pertumbuhan. Pertumbuhan tanaman memerlukan proses differensiasi (Awalia, 2013).

Laju pertumbuhan relatif (relative growth rate) menunjukkan peningkatan berat kering dalam suatu interval waktu dalam hubungannya dengan berat asal. Dalam situasi praktis, rata-rata pertumbuhan laju relative dihitung dari pengukuran yang di ambil pada waktu t₁ dan t₂ (Susilo, 1991).

Kurva menunjukkan ukuran kumulatif sebagai fungsi dari waktu. Tiga fase utama biasanya mudah dikenali, yaitu fase logaritmik, fase linier dan fase penuaan. Pada fase logaritmik ini berarti bahwa laju pertumbuhan lambat pada awalnya, tapi kemudian meningkat terus. Laju berbanding lurus dengan ukuran organisme. Semakin besar organisme, semakin cepat ia tumbuh. Pada fase linier, pertambahan ukuran berlangsung secara konstan. Fase penuaan dicirikan oleh laju pertumbuhan yang menurun, saat tumbuhan sudah mencapai kematangan dan mulai menua (Srigandono, 1991).

DAFTAR PUSTAKA

Awalia, 2013. http://mytryanderror.blogspot.com/2013/07/kurva-sigmoid-pertumbuhan.html, diakses pada hari minggu 23 maret 2014, pukul 22.37 WITA, Makassar.

Campbell, N. A., J. B., Reece, dan L. G., Mitchel, 2010. Biologi, edisi kedelapan, Jilid 2. Erlangga, Jakarta.

Goldsworthy, P.R dan N. M. Fisher, 1992. Fisiologi Tanaman Budidaya Tropik. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Kaufman, P. B., Labavitch, A. A. Prouty, N.S Ghosheh, 1975. Laboratory Experiment in Plant Physiology. Macmillan Publishing Co., Inc. New York.

Kimball, J.W., 1992.  Biologi Jilid 2. Erlangga, Jakarta.

Latunra, 2007. Penuntun Praktikum Fisiologi Tumbuhan II. Makassar, Universitas Hasanuddin.

Maulana, Puri, 2012. http://perpustakaancyber.blogspot.com/2012/11/pertumbuhan-dan-perkembangan-pada-tumbuhan.html, diakses pada hari Kamis 27 Mret 2014, pukul 13.56 WITA, Makassar.

Salisbury, F.B dan C.W. Ross., 1992. Fisiologi Tumbuhan. Jilid Tiga Edisi Keempat. Erlangga, Jakarta.

Srigandono, B., 1991. Fisiologi Lingkungan Tanaman. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Sitompul, S. M., 1995. Analisis Pertumbuhan Tanaman.Universitas Gadjah Mada Press, Yogyakarta.

Susilo, W., 1991. Fisiologi Tanaman Budidaya. Universitas Indonesia, Jakarta.

Sujarwati, 2004. Perkecambahan dan Pertumbuhan Palem Jepang akibat Perendaman Biji dalam Lumpur. Jurnal Natur Indonesia.

Tepfer, S., 1989. Ilmu Pengetahuan Populer Jilid 6. Grolier Widyadara, Jakarta.

Tjitrosomo, G., 1991. Botani umum 2. Angkasa, Bandung.

Ting, I.P., 1987. Plant Physiology. Addision- Wesley Publishing Company, California.