Pengangkutan dalam Tumbuhan

Faktor yang mempengaruhi transpirasi ialah penyiasatan Kertas 3 biasa.

Piawaian kandungan 19.1 melangkaui menamakan xilem dan floem, malah menghendaki perincian cara setiap tisu dibina untuk fungsinya. Vesel xilem ialah tiub sel mati berlignin yang bercantum hujung ke hujung dengan dinding rentasnya terurai, cukup kukuh untuk menahan keruntuhan di bawah tegangan yang dicipta semasa transpirasi.

Floem pula hidup: unsur tiub tapis bersambung melalui plat tapis berlubang dan disokong oleh sel rakan, yang mitokondrianya membekalkan tenaga diperlukan untuk memuatkan gula secara aktif ke dalam tiub pada sumber sebelum dibawa ke tempat guna.

Air mula-mula memasuki tumbuhan melalui rambut akar, lanjutan nipis sel epidermis akar yang banyak meningkatkan luas permukaan untuk penyerapan; air masuk melalui osmosis manakala ion mineral, biasanya kurang tumpat dalam tanah berbanding dalam akar, diserap melalui pengangkutan aktif. Tekanan akar menambah sedikit tolakan dari bawah, dilihat sebagai gutasi pada malam lembap, tetapi daya yang jauh lebih besar menarik air ke puncak tumbuhan tinggi ialah tegangan kohesi yang dicipta oleh transpirasi, sebabnya faktor yang mengubah kadar transpirasi begitu kerap diuji.

Standard kandungan dalam bab ini

1. 19.1 Tisu Vaskular (Xilem dan Floem)
2. 19.2 Pengangkutan Air dan Garam Mineral dalam Tumbuhan
3. 19.3 Translokasi
4. 19.4 Phytoremediation

Konsep utama

Tisu vaskular

Xilem terdiri daripada vesel mati, berongga dan berlignin; floem terdiri daripada tiub tapis hidup dan sel rakan.

Pengangkutan air dan mineral

Air bergerak ke atas dalam xilem dalam arus transpirasi, didorong oleh penyejatan dari daun.

Transpirasi

Kehilangan wap air dari daun melalui stoma, yang mewujudkan tarikan yang menarik air ke atas.

Faktor mempengaruhi transpirasi

Cahaya, suhu, kelembapan dan pergerakan udara mengubah kadar transpirasi.

Translokasi

Pergerakan gula dalam floem dari sumber (daun) ke tempat guna (tisu tumbuh atau simpanan).

Fitoremediasi

Menggunakan tumbuhan untuk menyerap dan mengeluarkan bahan pencemar seperti logam berat dari tanah atau air.

Tekanan akar

Sel akar secara aktif mengepam ion mineral ke dalam xilem, menurunkan potensi air di dalamnya supaya air masuk melalui osmosis dan membina tekanan positif yang menolak sap sebahagian jalan ke atas batang. Tekanan akar paling kuat pada waktu malam atau dalam keadaan lembap apabila transpirasi rendah, dan boleh dilihat sebagai gutasi, titisan kecil yang tertolak keluar di hujung daun.

Teori kohesi-tegangan

Penyejatan air daripada sel daun mencipta tegangan yang menarik air ke atas melalui xilem. Molekul air melekat sesama sendiri melalui kohesi dan pada dinding xilem berlignin melalui rekatan, jadi tarikan di atas menyeret lajur air tidak putus sepanjang jalan dari akar tanpa lajur itu terputus.

Struktur vesel xilem

Vesel xilem dibentuk daripada sel mati yang bercantum hujung ke hujung dengan dinding hujungnya terurai, menghasilkan tiub berongga berterusan. Dindingnya diperkukuh dengan lignin, yang memberi sokongan dan mencegah vesel runtuh di bawah tegangan yang dicipta semasa transpirasi, manakala liang pada dinding membenarkan pergerakan air sisi.

Struktur floem

Tisu floem dibina daripada unsur tiub tapis hidup yang bercantum hujung ke hujung melalui plat tapis berlubang, membenarkan sap mengalir antaranya. Setiap unsur tiub tapis disokong oleh sel rakan bersebelahan, penuh dengan mitokondria yang membekalkan tenaga diperlukan untuk memuatkan gula secara aktif ke dalam tiub tapis.

Mekanisme translokasi

Pada sumber, seperti daun, sel rakan secara aktif memuatkan gula ke dalam tiub tapis, menurunkan potensi air di situ supaya air masuk melalui osmosis dan meningkatkan tekanan. Perbezaan tekanan ini menolak sap bergula melalui tiub tapis ke arah tempat guna, seperti pucuk membesar atau akar simpanan, di mana gula dikeluarkan dan digunakan atau disimpan.

Penyerapan air dan mineral di akar

Rambut akar amat meningkatkan luas permukaan akar untuk penyerapan. Air memasuki sel rambut akar melalui osmosis, bergerak daripada larutan tanah, yang berpotensi air lebih tinggi, ke dalam sap sel. Ion mineral selalunya berkepekatan lebih rendah dalam tanah berbanding dalam akar, jadi ia diserap melalui pengangkutan aktif, yang memerlukan tenaga daripada respirasi.

Sel pengawal dan stoma

Setiap stoma dibatasi oleh dua sel pengawal yang berubah bentuk apabila menjadi turgid atau lembik. Apabila sel pengawal menyerap air dan menjadi turgid, dinding selnya yang tidak sekata menyebabkannya melengkung berjauhan, membuka stoma; apabila kehilangan air dan menjadi lembik, stoma menutup, secara langsung mengawal kadar transpirasi.

Mekanisme fitoremediasi

Dalam fitoekstraksi, akar tumbuhan menyerap bahan pencemar seperti logam berat daripada tanah atau air dan menyimpannya dalam pucuk, yang kemudian boleh dituai dan dikeluarkan dengan selamat. Dalam fitopenstabilan, akar tumbuhan pula mengikat dan menegunkan bahan pencemar dalam tanah, mengurangkan pergerakannya ke air bawah tanah tanpa mengeluarkannya daripada tapak.

Tumbuhan hiperpenimbun

Hiperpenimbun ialah spesies tumbuhan yang mampu menyerap dan bertahan terhadap kepekatan luar biasa tinggi bagi bahan pencemar tertentu, seperti logam berat, tanpa teracun. Contohnya termasuk paku pakis dan rumput tertentu digunakan untuk membersihkan tanah tercemar logam seperti arsenik atau plumbum, menjadikannya alat berguna dalam projek fitoremediasi.

Menyiasat transpirasi

Potometer mengukur kadar pengambilan air oleh pucuk berdaun sebagai wakil kadar transpirasi, dijejak dengan mengukur masa pergerakan gelembung udara sepanjang tiub kapilari bergred. Kertas kobalt klorida biru, yang bertukar merah jambu apabila menyerap lembapan, boleh ditekan pada permukaan daun untuk membandingkan kadar kehilangan air daripada epidermis atas dan bawah.

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

• Membandingkan xilem dan floem dari segi struktur dan fungsi.
• Menerangkan cara setiap faktor mengubah kadar transpirasi.
• Menghuraikan eksperimen potometer (Kertas 3).
• Menerangkan tekanan akar dan gutasi sebagai bukti tekanan daripada akar.
• Menghuraikan mekanisme aliran tekanan (sumber-ke-tempat guna) bagi translokasi.
• Membandingkan fitoekstraksi dan fitopenstabilan sebagai kaedah fitoremediasi.

Kesilapan biasa

Belajar bab ini

Proses dalam bab ini

• Penyerapan air oleh akar
• Tarikan transpirasi

Struktur dalam bab ini

• Struktur dan fungsi sel rambut akar

Eksperimen dalam bab ini

• Keberkesanan Tumbuhan Fitoremediasi dalam Mengawal Pencemaran Air

Istilah utama

TranspirasiAliran transpirasiSel rambut akarTranslokasi

Soalan lazim

Sumber:SRC-DSKP-EN, SRC-FORMAT