Gerak Balas dalam Tumbuhan

Oleh sebab tumbuhan tidak dapat melarikan diri daripada keadaan tidak baik dengan berpindah, gerak balas pertumbuhan ini ialah salah satu alat utamanya untuk mencapai cahaya, air dan sokongan sepanjang hayatnya.

Fototropisme, gerak balas terhadap cahaya, dan geotropisme, gerak balas terhadap graviti, ialah gerak balas paling kerap diperiksa, biasanya melalui rajah berlabel atau huraian eksperimen menggunakan anak benih yang ditumbuhkan dalam kotak bersumber cahaya tunggal atau diletak mengiring. Kedua-dua eksperimen ini mudah diulang di makmal sekolah dan sering menjadi asas soalan Kertas 3.

Semua tropisme berkongsi mekanisme asas yang sama: taburan auksin tidak sama merentasi kedua-dua sisi pucuk atau akar menyebabkan pemanjangan sel tidak sama, jadi satu sisi tumbuh lebih pantas daripada sisi lain dan organ itu membengkok. Dalam akar, organel padat berkanji dipanggil statolit mendap ke sisi bawah sel dalam tudung akar, yang dipercayai membantu akar mengesan arah graviti.

Penjelasan ini, berasaskan taburan auksin tidak sama dan kandungan sel pengesan graviti, ialah model piawai yang diajar pada peringkat ini, walaupun penyelidikan tentang laluan isyarat sebenar masih diteruskan.

Tropisme mudah dikelirukan dengan gerak balas nasti, seperti lipatan pantas daun Mimosa pudica apabila disentuh, kerana kedua-duanya gerak balas tumbuhan terhadap rangsangan. Perbezaan utama ialah tropisme adalah gerak balas pertumbuhan berarah, jadi arahnya bergantung pada arah rangsangan, manakala gerak balas nasti tidak berarah dan didorong oleh perubahan pantas tekanan turgor, bukan pertumbuhan.

Membezakan kedua-duanya dengan tepat penting kerana soalan peperiksaan kerap menguji sama ada pelajar dapat mengenal pasti jenis gerak balas yang betul.

Standard kandungan dalam bab ini

1. 20.1 Jenis Gerak Balas dalam Tumbuhan
2. 20.2 Fitohormon
3. 20.3 Aplikasi Fitohormon dalam Pertanian

Konsep utama

Jenis gerak balas

Tropisme ialah gerak balas pertumbuhan berarah oleh sesuatu organ tumbuhan terhadap rangsangan yang datang dari satu arah tertentu: fototropisme terhadap cahaya, geotropisme terhadap graviti, hidrotropisme terhadap air, dan tigmotropisme terhadap sentuhan, dan setiap satu dinamakan sempena rangsangan yang menyebabkannya. Menghafal nama rangsangan bagi setiap tropisme membantu pelajar mengelak kekeliruan semasa peperiksaan.

Tropisme positif dan negatif

Pertumbuhan ke arah rangsangan dipanggil tropisme positif dan menjauhinya tropisme negatif; contohnya, pucuk bersifat fototropisme positif dan geotropisme negatif, manakala akar bersifat fototropisme negatif dan geotropisme positif, jadi setiap organ tumbuh ke arah yang paling membantu kelangsungan hidup keseluruhan tumbuhan. Sesetengah organ, seperti batang bawah tanah, malah boleh menunjukkan tropisme berlainan daripada organ di atas tanah.

Fitohormon

Fitohormon ialah utusan kimia yang dihasilkan di satu bahagian tumbuhan dan bergerak ke bahagian lain, biasanya dalam kuantiti amat kecil, untuk mengawal pertumbuhan dan gerak balas; auksin ialah fitohormon paling berkait rapat dengan tropisme, manakala fitohormon lain mengawal proses seperti pemasakan buah, dorman dan penuaan.

Auksin dan fototropisme

Apabila cahaya menyinari dari satu arah, auksin yang dihasilkan di hujung pucuk bergerak dan berkumpul di sisi berbayang berbanding sisi bercahaya, menjadikan sel pada sisi berbayang memanjang lebih daripada sel pada sisi bercahaya, jadi pucuk membengkok ke arah sumber cahaya.

Aplikasi fitohormon

Fitohormon sintetik berasaskan auksin digunakan secara komersial untuk menggalakkan pertumbuhan akar dalam keratan batang sebelum ditanam, menghasilkan buah tanpa biji dengan mencetuskan perkembangan ovari tanpa persenyawaan, mengawal masa pemasakan buah untuk pengangkutan dan jualan, serta pada kepekatan jauh lebih tinggi, sebagai racun rumpai terpilih. Oleh sebab hormon ini bertindak pada kepekatan amat rendah, petani perlu mengikut dos disyorkan dengan teliti, kerana terlebih dos boleh merosakkan atau membunuh tanaman itu sendiri.

Kepentingan gerak balas

Gerak balas tropik membantu tumbuhan mengatur kedudukan daun dan pucuknya untuk menangkap lebih banyak cahaya bagi fotosintesis, mengarahkan akarnya ke tanah kaya air dan mineral, serta menambatkan diri dengan kukuh, semuanya meningkatkan peluang tumbuhan untuk terus hidup dan membiak di lokasi yang tetap. Tanpa gerak balas ini, anak benih yang bercambah di tempat teduh atau tertanam serong akan sukar mencapai cahaya terbuka atau menambat diri dengan betul.

Mekanisme geotropisme

Pada akar yang diletak mengufuk, graviti menyebabkan statolit padat dalam sel tudung akar mendap ke sisi bawah, dan ini dipercayai mencetuskan pengagihan semula auksin supaya lebih banyak auksin terkumpul di sisi bawah akar; kerana sel akar direncat, bukan digalakkan, oleh kepekatan auksin tinggi, sisi bawah memanjang kurang dan akar melengkung ke bawah. Penjelasan ini kadangkala dipanggil hipotesis statolit, dan ia ialah model paling kerap diajar dan disoal pada peringkat ini.

Hidrotropisme dan tigmotropisme

Hidrotropisme ialah gerak balas pertumbuhan akar ke arah sumber kelembapan, yang boleh mengatasi geotropisme dalam tanah amat kering supaya akar tumbuh ke sisi ke arah air dan bukan lurus ke bawah; tigmotropisme ialah gerak balas pertumbuhan terhadap sentuhan, dilihat apabila sesungut tumbuhan memanjat melilit sokongan selepas satu sisi sesungut itu dirangsang oleh sentuhan. Kedua-dua tropisme ini kurang ditekankan berbanding fototropisme dan geotropisme, tetapi tetap boleh muncul sebagai soalan konsep ringkas.

Gerak balas nasti berbanding tropisme

Gerak balas nasti, seperti lipatan pantas daun Mimosa pudica apabila disentuh atau pembukaan dan penutupan stoma, ialah gerak balas tumbuhan terhadap rangsangan yang tidak bergantung pada arah rangsangan itu datang dan disebabkan oleh perubahan pantas tekanan turgor dalam sel tertentu, bukan oleh pertumbuhan tidak sama, berbeza daripada tropisme. Oleh sebab gerak balasnya amat pantas, gerak balas nasti berguna untuk pertahanan, seperti menghalau serangga yang cuba makan, dengan cara yang tidak dapat dicapai oleh pertumbuhan tropik yang perlahan.

Bagaimana bab ini diperiksa

Biologi SPM ditaksir dalam tiga kertas. Kertas 1 mempunyai 40 soalan objektif (40 markah) dalam 1 jam 15 minit; Kertas 2 membawa 100 markah merentasi Bahagian A, B dan C dalam 2 jam 30 minit; Kertas 3 ialah amali yang menguji kemahiran proses sains. Kandungan bab ini boleh muncul dalam mana-mana, jadi kelas melatih ingatan untuk Kertas 1 dan jawapan berstruktur untuk Kertas 2.

Sudut peperiksaan biasa

• Menerangkan fototropisme dari segi pergerakan sisi dan pengumpulan auksin.
• Mengelaskan gerak balas tumbuhan yang dihuraikan sebagai tropisme positif atau negatif.
• Memberi kegunaan pertanian atau hortikultur bernama bagi hormon tumbuhan sintetik.
• Menerangkan bagaimana statolit dalam tudung akar dipercayai membantu akar mengesan graviti.
• Membezakan tropisme daripada gerak balas nasti berdasarkan arah dan mekanisme.
• Menghuraikan reka bentuk dan hasil dijangka bagi eksperimen menunjukkan fototropisme atau geotropisme dalam anak benih.

Kesilapan biasa

Belajar bab ini

Proses dalam bab ini

• Fototropisme
• Geotropisme
• Pergerakan nasti

Eksperimen dalam bab ini

• Kesan Fitohormon Etilena terhadap Kematangan Buah

Istilah utama

TropismeFototropismeGeotropismeAuksin

Soalan lazim

Sumber:SRC-DSKP-EN, SRC-FORMAT