Secara alami setiap mahluk hidup memiliki kemampuan untuk tetap bertahan terhadap kondisi lingkungannya. Kemampuan tersebut dikenal dengan istilah adaptasi. 


Menurut Dictionary of Cambridge , adapatasi memiliki pengertian seperti berikut :

Dalam dunia biologi, adaptasi merupakan suatu proses perubahan pada mahluk hidup dalam kurun waktu yang cukup lama agar dapat bertahan terhadap lingkungan yang baru (adaptasi evolusioner). Secara lebih sederhana, adaptasi dapat memiliki arti suatu proses penyesuaian terhadap lingkungan baru bagi suatu organisme. Terdapat suatu hukum alam yang mungkin masih berlaku sampai saat ini yaitu siapa yang kuat ia akan bertahan. Bisa jadi ini adalah hukum dalam proses adaptasi. Karena, banyak ditemukan organisme yang tidak memiliki kemampuan adaptasi akan hilang jenisnya (punah).

Terjadinya adaptasi berlaku untuk semua mahluk hidup mulai dari mikroorganisme sampai mahluk besar seperti beruang atau pohon yang menjulang tinggi. 


Dalam kesempatan ini, kami akan mempersempit pembahasan tentang adaptasi pada tumbuhan terhadap cekaman suhu

Sebelum membahsa lebih lanjut, istilah cekaman atau stress memiliki arti kondisi dimana dalam hal ini suhu terlalu rendah atau terlalu tinggi. Cekaman atau stress berarti suhunya berada diluar kondisi optimum tanaman untuk dapat tumbuh dan berkembang.

Suhu merupakan faktor lingkungan yang berpengaruh secara langsung maupun tidak langsung terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Suhu dapat berperan langsung pada hampir setiap fungsi pertumbuhan dengan mengontrol laju proses-proses kimia dalam tumbuhan tersebut, sedangkan peran tidak langsungnya dengan mempengaruhi faktor-faktor lainnya terutama suplai air. Secara langsung, suhu mempengaruhi terhadap proses fisiologis tanaman antara lain membuka dan menutupnya stomata, laju transpirasi atau penguapan, laju penyerapan air, nutrisi (zat hara), fotosintesis dan respirasi. Setiap jenis tanaman mempunyai batas suhu minimum, optimum dan maksimum yang berbeda-beda untuk setiap tingkat pertumbuhannya. Suhu di bawah minimum atau di atas maksimum akan menghambat pertumbuhan dan perkembangan tanaman.

Cekaman Suhu Rendah

Cekaman suhu rendah menunjukan bahwa suhu lingkungan berada pada angka di bawah normal, tetapi tidak mencapai titik beku (nol derajat). Cekaman suhu rendah dapat terjadi pada tumbuhan yang hidup pada daerah dengan kisaran suhu hangat (25 - 35 derajat celcius). Kondisi cekamannya adalah saat suhu lingkungan mengalami penurunan menjadi 10 sampai 15 derajat celcius. Jika dilihat dari iklim, tumbuhan yang berada pada iklim tropis dan subtropis akan mengalami kondisi ini.

Dalam laporan penelitian yang kami kutip dari pertanian.go.id disebutkan bahwa cekaman suhu rendah dapat mempengaruhi pertumbuhan tumbuhan mulai dari fase vegetatif (perkecambahan) sampai fase generatif (sampai mengalami pembungaan).

Rendahnya suhu akan mengakibatkan tumbuhan mengalami penurunan dalam proses perkecambahan, perubahan warna daun, sampai tumbuhan menjadi kerdil. Hal ini menunjukan pengaruh pada fase vegetatif tumbuhan.

Pun jika diamati pada fase generatif tumbuhan atau fase reproduksi, suhu yang rendah akan menjadikan tumbuhan mengalami kelainan struktural dan fungsional pada organ reproduksi, kegagalan fertilisasi (menyatunya sperma dan ovum tumbuhan), dan parahnya akan terjadi penurunan hasil.

Adaptasi terhadap Suhu Rendah

Tanaman melakukan berbagai strategi dalam menanggapi cekaman suhu rendah diantaranya strategi penghindaran (avoidance) dan toleransi (tolerance). Penghindaran terhadap cekaman dilakukan tanaman untuk mencegah pembekuan pada jaringan yang sensitif, kemudian normal kembali jika suhu kembali normal. Contoh, tanaman alpin beradaptasi dengan cara meningkatkan kandungan anthosianin pada daunnya. Anthosianin selain berfungsi sebagai antioksidan pencegah ROS, juga mengabsorbsi radiasi sinar matahari yang lebih banyak sehingga meningkatkan suhu daun. Kemampuan untuk mencegah kerusakan membran plasma dengan cara meningkatkankandungan antioksidan (Hasanuzzaman et al., 2013) dan suhu tubuh agar proses metabolisme tetap berlangsung merupakan salah satu bentuk adaptasi tanaman terhadap cekaman suhu rendah. 

Tanaman yang toleran suhu rendah mengakumulasi klorofil lebih tinggi pada daunnya (sehingga tetap dapat melakukan fotosintesis. Hal ini menjadi sebab kenapa padi dari sub spesies Japonica lebih toleran suhu rendah dari pada padi Indica. Selain itu biasanya tanaman toleran menyelesaikan siklus pertumbuhan tahunannya dengan baik, dengan melakukan dormansi pada musim dingin. Dormansi terjadi baik pada bijimaupun pada daun (Kacperska, 1999), biji-biji tersebut bersifat dorman pada musim gugurdan akan berkecambah jika sudah melalui musim dingin.

Cekaman Suhu Tinggi

Dikutip dari bahan ajar Fisiologi Adaptasi Tanaman karya Prof. Dr. Ir. Didy Sopnadie, MAgr., dikemukakan bahwa Cekaman suhu tinggi sering didefinisikan ketika terjadi kenaikan suhu di luar batas selama jangka waktu yang cukup untuk menyebabkan terjadinya kerusakan pertumbuhan dan perkembangan tanaman yang tidak dapat balik. Secara umum, peningkatan 10–15˚C di atas suhu ambien dianggap sebagai cekaman suhu tinggi (heat shock, heat sress). Namun demikian, cekaman suhu tinggi adalah fumgsi yang kompleks dari intensitas suhu, durasi, dan laju peningkatan suhu (Wahid et al. 2007). Batas cekaman suhu tinggi ditentukan berdasarkan suhu rata-rata harian yang menyebabkan awal terjadinya penurunan pertumbuhan tanaman.

Penetapan suhu batas atas yang konsisten sangat sulit karena perilaku tanaman akan berbeda bergantung pada kondisi lingkungan lainnya. Kita ambil contoh pada tumbuhan tomat, ketika temperatur ambien melampaui 35˚C, perkecambahan biji, pertumbuhan biji, dan vegetatif berjalan, tetapi pembungaan, pembentukan buah, dan pemasakan buah sangat dihambat. Pada tanaman lain, mungkin akan berbeda responnya terhadap cekaman suhu tinggi tersebut.

Dalam kondisi suhu yang tinggi, tumbuhan akan mengalami beberapa pengaruh atau dampak seperti berikut :
  • Terjadinya kersuakan sel atau kematian sel yang terjadi dalam hitungan menit
  • Dapat menyebabkan denaturasi (kerusakan) enzim pada sel tumbuhan
  • Menyebabkan induksi sterilitas (tidak akan terjadinya pembuahan sel ovum oleh sel sperma) ketika tumbuhan terpapar suhu tinggi secara tiba-tiba (ketika fase sebelum pembungaan)
  • Terbakarnya daun, cabang dan batang tumbuhan oleh suhu yang tinggi
  • Menurunnya produksi tumbuhan yang berdampak pada kerugian ekonomis petani
Respon Tumbuhan (Adaptasi) terhadap Cekaman Suhu Tinggi
  • Gejala Morfologi : dapat diamati pada biji, daun, batang atau cabang yang mengalami perubahan bentuk
  • Perubahan Anatomi : pada tingkat tanaman, secara umum terjadi penurunan ukuran sel, penutupan stomata yang membatasi kehilangan air, meningkatnya kerapatan stomata dan trikoma, peningkatan ukuran pembuluh xylem pada akar dan pucuk.
  • Perubahan Fenologi : yaitu terjadinya peruabhan kenampakan (penampilan) tumbuhan akibat cekaman suhu tinggi. Perubahan ini dipengaruhi oleh fase-fase perkembangan suatu tumbuhan tersebut. Selama fase vegetatif, suhu siang hari yang tinggi akan merusak daun tempat pertukaran gas. Selama fase reproduktif, cekaman suhu tinggi dalam periode singkat sekali pun dapat menggugurkan bakal bunga dan bunga yang mekar, walaupun terdapat variasi yang besar di antara spesies tanaman.
  • Respons Fisiologis : mencakup menjaga kondisi air dalam tubuh tumbuhan, fotosintesis, stabilitas termal membran sel, perubahan hormon pertumbuhan, pengeluaran metabolit sekunder, 
Dalam referensi lain disebutkan bahwa salah satu fungsi transpirasi adalah pendinginan melalui penguapan. Pada hari yang panas, misalnya temperature daun berkisar 3°C sampai 10°C di bawah suhu sekitar. Tentunya, cuaca panas dan kering juga cenderung menyebabkan kekurangan air pada banyak tumbuhan; penutupan stomata sebagai respon terhadap cekaman ini akan menghemat air, namun mengorbankan pendinginan melalui penguapan tersebut. Sebagian besar tumbuhan memiliki respon cadangan yang memungkinkan mereka untuk bertahan hidup dalam cekaman panas suatu temperature tertentu- sekitar 40°C pada sebagian besar tumbuhan yang menempati daerah empat musim, sel-sel tumbuhan mulai mensintesis suatu protein khusus dalam jumlah yang cukup banyak yang disebut protein kejut panas (heatshock protein). Protein kejut panas ini kemungkinan mengapit enzim serta protein lain dan membantu mencegah denaturasi. 

Referensi :

Hasanuzzaman, M., K. Nahar and M. Fujita. 2013. Extreme temperature responses, oxidativestress and antioxidant defense in plants . In Abiotic Stress - Plant Responses andApplications in 

Agriculture. K. Vahdati and C. Leslie (Eds). P.169-205 http://repository.pertanian.go.id/bitstream/handle/123456789/6869/budidaya30.pdfsequence=1&isAllowed=y.

Sopandie, Didy. 2013. Fisiologi Adaptasi Tanaman terhadap Cekaman Abiotik pada Agroekosistem Tropika [Bahan Ajar]. Bogor. IPB Press.
Kacperska A. (1999) Plant response to low temperature: signaling pathways involved inplant acclimation. In: Margesin R., Schinner F. (Eds), Cold-adapted organisms –ecology, physiology, enzymology and molecular biology. Springer-Verlag, Berlin,Germany: pp. 79–103.

Wahid A, Close TJ. 2007. Expression of dehydrins under heat stress and their relationship with water relations of sugarcane leaves. Biol. Plant. 51: 104–109.


Post a Comment