Struktur dan Fungsi Daun, nota ulang kaji

Gambaran keseluruhan

Daun ialah organ utama tumbuhan untuk fotosintesis, pertukaran gas dan transpirasi. Bab ini merangkumi struktur dalaman daun dan cara setiap bahagian disesuaikan dengan fungsinya.

Ia juga memperkenalkan titik pampasan, tempat fotosintesis dan respirasi seimbang.

Sel pengawal mengawal pembukaan dan penutupan setiap stoma: apabila sel pengawal menyerap air dan menjadi turgid, dinding selnya yang menebal tidak sekata melengkung ke luar dan menarik liang terbuka; apabila ia kehilangan air dan menjadi lentum, liang tertutup. Mekanisme ini mengaitkan status air daun secara langsung dengan berapa banyak pertukaran gas dan transpirasi yang mungkin pada sesuatu masa.

Vena yang melalui daun mengandungi xilem, yang membawa air dan mineral terlarut naik daripada akar, dan floem, yang membawa gula yang dihasilkan fotosintesis ke bahagian lain tumbuhan; kedua-dua tisu ini penting untuk memastikan sel mesofil dibekalkan dan produktif.

Daun kehilangan air jauh lebih pantas daripada penggunaannya: biasanya kurang daripada satu peratus air yang diserap tumbuhan melalui akarnya benar-benar digunakan dalam fotosintesis atau dibina menjadi tisu tumbuhan baharu, manakala hampir kesemua bakinya tersejat daripada mesofil dan meresap keluar melalui stoma sebagai transpirasi.

Potometer biasa digunakan untuk menganggarkan kadar transpirasi secara tidak langsung, dengan mengukur kelajuan pucuk tumbuhan menyerap air dari semasa ke semasa; kerana hampir kesemua air yang diserap akhirnya hilang sebagai wap, kadar penyerapan air memberi anggaran baik bagi kadar transpirasi di bawah set keadaan tertentu.

Rusuk tengah dan tangkai daun, walaupun kebanyakannya terdiri daripada tisu vaskular dan penyokong dan bukan sel fotosintesis, mengekalkan lamina tegak dan mengarah ke cahaya; tanpa sokongan ini bilah nipis akan runtuh dan bertindih dengan daun bersebelahan, mengurangkan jumlah cahaya yang boleh dipintas setiap daun.

17.1 Struktur Daun

Daun dikotiledon dibina daripada beberapa lapisan tisu yang berbeza, setiap satu sesuai dengan fungsi tertentu. Bermula daripada permukaan atas ke bawah: kutikel berlilin menutupi epidermis atas, satu lapisan sel mesofil palisad yang tinggi terletak tepat di bawahnya, satu lapisan mesofil berspan yang tidak sekata dengan ruang udara besar terletak di bawah itu, dan epidermis bawah yang mengandungi kebanyakan stoma membentuk lapisan dasar.

Satu rangkaian vena, setiap satu mengandungi xilem dan floem, berjalan melalui mesofil.

Kerana semua tisu daun nipis dan dekat dengan permukaan, gas dan cahaya dapat mencapai setiap sel dalam jarak resapan yang pendek. Susunan dalaman ini menjadikan daun organ utama tumbuhan bagi pertukaran gas, transpirasi dan fotosintesis pada masa yang sama, dan inilah sebabnya soalan peperiksaan bagi bab ini hampir selalu bermula daripada keratan rentas berlabel.

Soalan peperiksaan sering memberikan gambar rajah keratan rentas daun tanpa label dan meminta calon mengenal pasti satu tisu bernama, menyatakan satu ciri yang boleh dilihat untuk mengenalinya, serta memberi fungsinya dalam satu jawapan; markah sering hilang apabila calon menamakan tisu dengan betul tetapi terlupa menyatakan ciri pengenalannya, seperti ketumpatan kloroplas dalam lapisan palisad atau ruang udara besar dalam lapisan berspan.

17.2 Organ Utama Pertukaran Gas

Daun bertukar karbon dioksida dan oksigen dengan atmosfera terutamanya melalui stomanya. Setiap stoma ialah liang antara sepasang sel pengawal; apabila sel pengawal turgid, dindingnya yang menebal tidak sekata melengkung berjauhan dan liang terbuka, dan apabila ia menjadi lentum, liang tertutup.

Di bawah liang, ruang udara besar mesofil berspan bertindak sebagai takungan bersama supaya gas dapat meresap dengan pantas antara setiap sel mesofil dan udara luar.

Meletakkan kebanyakan stoma pada permukaan bawah yang terlindung mengekalkan kecekapan pertukaran gas sambil menghadkan kehilangan air yang berlebihan, kerana permukaan bawah menerima kurang cahaya matahari dan haba langsung berbanding permukaan atas. Oleh itu, daun mengimbangi dua keperluan yang bersaing pada liang yang sama: membenarkan karbon dioksida masuk untuk fotosintesis sambil mengawal kehilangan air melalui sejatan.

Ketumpatan stoma, iaitu bilangan stoma bagi setiap unit luas daun, berbeza antara spesies dan juga antara permukaan atas dan bawah daun yang sama; tumbuhan yang tumbuh dalam keadaan terang dan kering biasanya mempunyai ketumpatan stoma lebih rendah untuk mengurangkan kehilangan air, manakala tumbuhan dalam keadaan teduh dan lembap boleh mempunyai ketumpatan stoma lebih tinggi kerana tekanan transpirasi lebih rendah.

17.3 Organ Utama Transpirasi

Transpirasi ialah kehilangan wap air daripada permukaan tumbuhan, dan kebanyakannya berlaku melalui stoma daun. Air bergerak daripada akar, naik melalui xilem dalam vena, masuk ke dinding sel mesofil, tempat ia tersejat ke ruang udara antara sel sebelum meresap keluar melalui stoma terbuka.

Hanya sebahagian sangat kecil air yang diserap akar, biasanya kurang daripada satu peratus, benar-benar digunakan dalam fotosintesis atau dibina menjadi tisu tumbuhan baharu; hampir kesemuanya akhirnya hilang dengan cara ini.

Kadar transpirasi meningkat dengan suhu lebih tinggi, keamatan cahaya lebih tinggi, kelembapan lebih rendah dan pergerakan udara lebih kuat, kerana setiap satu daripadanya mencuramkan cerun kepekatan wap air antara ruang udara daun dan udara sekeliling, atau menyingkirkan lapisan sempadan lembap yang nipis yang sebaliknya melambatkan resapan selanjutnya. Potometer ialah radas piawai untuk menganggarkan kadar ini secara tidak langsung: ia mengukur kelajuan pucuk terpotong menyerap air, yang mengikut rapat kadar pucuk itu kehilangan air sebagai wap.

Laluan air selepas meninggalkan xilem, tersejat daripada dinding sel mesofil ke ruang udara antara sel, kemudian meresap keluar melalui liang stoma, kadangkala diuji sebagai satu jujukan empat atau lima langkah yang perlu disusun calon mengikut susunan yang betul; dua langkah yang paling kerap dikelirukan ialah sejatan daripada permukaan dinding sel, yang berlaku di dalam daun, dan resapan melalui liang stoma, yang merupakan langkah terakhir ke udara luar.

17.4 Organ Utama Fotosintesis

Mesofil palisad ialah tapak utama fotosintesis daun kerana selnya dipadatkan dengan kloroplas dan terletak berhampiran permukaan atas, tempat keamatan cahaya paling tinggi sebelum ia diserap atau dihamburkan oleh tisu di atasnya. Bentuk daun yang lebar dan nipis turut memberinya luas permukaan besar berbanding isipadunya, jadi peratusan tinggi selnya dapat dicapai oleh cahaya dan karbon dioksida tanpa bahan perlu bergerak jauh.

Kadar fotosintesis bertindak balas kepada keamatan cahaya, kepekatan karbon dioksida dan suhu secara bersama, tetapi hanya satu daripadanya menghadkan kadar pada mana-mana ketika. Apabila keamatan cahaya meningkat daripada gelap, kadar fotosintesis meningkat secara kasarnya berkadar terus, menunjukkan cahaya ialah faktor pengehad; melepasi keamatan tertentu, graf mendatar, menunjukkan faktor lain, biasanya kepekatan karbon dioksida atau suhu, telah menjadi pengehad.

Graf kadar fotosintesis melawan keamatan cahaya ialah salah satu graf yang paling kerap dilukis dalam bab ini, dan calon sering diminta membaca titik pampasan cahaya, mengenal pasti faktor pengehad pada satu bahagian berlabel, atau meramal bagaimana lengkung akan beralih jika kepekatan karbon dioksida atau suhu ditingkatkan dan bukannya keamatan cahaya.

17.5 Titik Pampasan

Titik pampasan ialah keamatan cahaya apabila kadar fotosintesis tumbuhan sama tepat dengan kadar respirasinya. Pada titik ini, karbon dioksida yang dibebaskan respirasi diserap semula sepenuhnya oleh fotosintesis, dan oksigen yang dibebaskan fotosintesis digunakan sepenuhnya oleh respirasi, jadi tiada pertukaran bersih mana-mana gas dengan udara sekeliling.

Di bawah titik pampasan, tumbuhan ialah penyerap bersih oksigen dan pembebas bersih karbon dioksida, kerana respirasi mengatasi fotosintesis; di atasnya, tumbuhan ialah pembebas bersih oksigen dan penyerap bersih karbon dioksida. Sepanjang satu hari penuh, tumbuhan biasanya hanya berada di bawah titik pampasannya pada waktu paling gelap, kerana cahaya matahari pada siang hari biasanya mengekalkan keamatan cahaya di atas ambang ini bagi kebanyakan daun sihat yang tidak dinaungi.

Kerana titik pampasan menandakan sempadan antara penyerapan bersih karbon dioksida dan pembebasan bersih karbon dioksida, tumbuhan yang kekal di bawah titik pampasannya secara berterusan, contohnya dalam naungan yang sangat tebal, akhirnya kehilangan lebih banyak bahan organik melalui respirasi berbanding yang diperoleh melalui fotosintesis dan tidak dapat mengekalkan pertumbuhan jangka panjang, itulah sebabnya titik pampasan cahaya turut relevan untuk menerangkan mengapa sesetengah tumbuhan tidak dapat hidup dalam habitat yang sangat dinaungi.

Konsep utama untuk dikuasai

• Struktur daun, Dari atas ke bawah: kutikel berlilin, epidermis atas, mesofil palisad, mesofil berspan, epidermis bawah dengan stoma, dan vena.
• Organ utama pertukaran gas, Stoma membenarkan karbon dioksida masuk dan oksigen keluar; mesofil berspan mempunyai ruang udara untuk resapan.
• Organ utama transpirasi, Air tersejat dari mesofil dan meresap keluar melalui stoma.
• Organ utama fotosintesis, Mesofil palisad berhampiran atas dipadati kloroplas untuk memerangkap cahaya.
• Adaptasi, Bilah lebar dan nipis, banyak kloroplas berhampiran atas, dan stoma terutama di permukaan bawah menjadikan daun cekap.
• Titik pampasan, Keamatan cahaya apabila kadar fotosintesis sama tepat dengan kadar respirasi, jadi tiada pertukaran gas bersih.
• Sel pengawal, Sepasang sel pengawal mengelilingi setiap stoma; apabila turgid, dindingnya yang menebal tidak sekata melengkungkan pasangan itu berjauhan untuk membuka liang, dan apabila lentum, liang tertutup, mengawal pertukaran gas dan kehilangan air.
• Xilem dan floem dalam daun, Vena daun mengandungi xilem, yang mengangkut air dan ion mineral daripada akar ke mesofil, dan floem, yang mengangkut gula yang dihasilkan fotosintesis ke bahagian lain tumbuhan.
• Kutikel, Lapisan berlilin kalis air yang menutupi epidermis atas, dan sedikit epidermis bawah, yang mengurangkan kehilangan air tidak terkawal melalui permukaan daun itu sendiri, memaksa kebanyakan kehilangan air berlaku melalui stoma.
• Kadar fotosintesis dan keamatan cahaya, Apabila keamatan cahaya meningkat daripada sifar, kadar fotosintesis meningkat, mula-mula dihadkan oleh cahaya itu sendiri, kemudian akhirnya dihadkan oleh faktor lain seperti kepekatan karbon dioksida atau suhu, pada ketika itu peningkatan cahaya selanjutnya tidak lagi menaikkan kadar.
• Nisbah luas permukaan kepada isi padu, Bentuk daun yang lebar dan leper memberinya luas permukaan besar berbanding isi padunya, yang meningkatkan kawasan tersedia untuk penyerapan cahaya, pertukaran gas dan kehilangan air, semuanya berlaku merentasi permukaan daun dan bukan melalui pukalnya.
• Lapisan sempadan dan kelembapan, Lapisan udara lembap yang nipis dan tidak bergerak boleh terbentuk tepat di luar stoma; angin atau pergerakan udara mengganggu lapisan ini dan meningkatkan kadar transpirasi dengan mengekalkan kecerunan kepekatan wap air yang lebih curam antara daun dan udara sekeliling.
• Rusuk tengah dan tangkai daun, Rusuk tengah ialah vena pusat yang menebal berjalan sepanjang daun, dan tangkai daun ialah tangkai yang menyambungkan daun ke batang; kedua-duanya mengandungi tisu vaskular dan memberi sokongan mekanikal kepada lamina nipis supaya boleh dipegang pada satu sudut terhadap cahaya.

Senarai semak ingatan pantas

1. Boleh anda takrif dan terangkan Struktur daun?
2. Boleh anda takrif dan terangkan Organ utama pertukaran gas?
3. Boleh anda takrif dan terangkan Organ utama transpirasi?
4. Boleh anda takrif dan terangkan Organ utama fotosintesis?
5. Boleh anda takrif dan terangkan Adaptasi?
6. Boleh anda takrif dan terangkan Titik pampasan?
7. Boleh anda takrif dan terangkan Sel pengawal?
8. Boleh anda takrif dan terangkan Xilem dan floem dalam daun?
9. Boleh anda takrif dan terangkan Kutikel?
10. Boleh anda takrif dan terangkan Kadar fotosintesis dan keamatan cahaya?
11. Boleh anda takrif dan terangkan Nisbah luas permukaan kepada isi padu?
12. Boleh anda takrif dan terangkan Lapisan sempadan dan kelembapan?
13. Boleh anda takrif dan terangkan Rusuk tengah dan tangkai daun?

Soalan lazim

Lagi untuk Struktur dan Fungsi Daun

Sumber:SRC-DSKP-EN