TRACHEIDS: LOKASI, KARAKTERISTIK DAN FUNGSI - BIOLOGI - 2026

The tracheids yang memanjang dan di ujungnya lubang sel, tumbuhan vaskular, berfungsi sebagai saluran untuk mengangkut air dan garam-garam mineral terlarut. Area kontak lubang-lubang antara pasangan trakeid memungkinkan lewatnya air. Deretan trakeid membentuk sistem konduksi kontinyu melalui tumbuhan.

Saat trakeid matang, mereka adalah sel dengan dinding sel yang sangat lignifikasi, itulah sebabnya mereka juga memberikan dukungan struktural. Tumbuhan vaskular memiliki kapasitas yang besar untuk mengontrol kandungan airnya berkat kepemilikan xilem, di mana trakeid merupakan bagiannya.

Sumber: Dr. phil.nat Thomas Geier, Fachgebiet Botanik der Forschungsanstalt Geisenheim.

Lokasi di pabrik

Tumbuhan memiliki tiga jenis jaringan dasar: parenkim, dengan sel yang tidak terspesialisasi, dengan membran sel tipis yang tidak mengalami lignifikasi; collenchyma, dengan sel pendukung memanjang, dengan dinding sel yang menebal secara tidak teratur; dan sklerenkim, dengan sel pendukung dinding sel yang mengalami lignifikasi, tanpa komponen hidup saat dewasa.

Sklerenkim dapat bersifat mekanis, dengan sklereid (sel batu) dan serat kayu, atau konduktif, dengan trakeid (tanpa perforasi, terdapat pada semua tumbuhan vaskular) dan pembuluh konduktif (dengan perforasi di ujungnya, terutama terdapat pada angiospermae). Trakeid dan elemen pembuluh konduktor adalah sel-sel mati.

Tumbuhan memiliki dua jenis jaringan konduktif: xilem, yang membawa air dan garam mineral dari tanah; dan floem, yang mendistribusikan gula yang dihasilkan oleh fotosintesis.

Xilem dan floem membentuk ikatan pembuluh darah paralel di korteks tumbuhan. Xilem terdiri dari parenkim, serat kayu, dan sklerenkim konduktif. Floem terdiri dari sel-sel pembuluh darah yang hidup.

Di beberapa pohon, cincin pertumbuhan tahunan dibedakan karena trakeid yang terbentuk di musim semi lebih lebar daripada yang terbentuk di musim panas.

karakteristik

Penampang tanaman Elderberry (Sambucus sp.). Pembuluh Xylem dan trachedia. Diambil dan diedit dari: Berkshire Community College Bioscience Image Library.

Istilah "trakeid", yang diciptakan oleh Carl Sanio pada tahun 1863, mengacu pada bentuk yang mengingatkan pada trakea.

Pada pakis, sikas, dan tumbuhan runjung, trakeid berukuran 1–7 mm. Pada angiospermae berukuran 1–2 mm atau kurang. Sebaliknya, pembuluh konduktif (terdiri dari banyak elemen pembuluh konduktif), yang unik untuk angiospermae, dapat memiliki panjang hampir 1.000 mm.

Sel trakeid memiliki dinding sel primer dan sekunder. Dinding sekunder disekresikan setelah dinding primer terbentuk. Oleh karena itu, yang pertama bersifat internal sehubungan dengan yang kedua.

Serat selulosa di dinding sel primer berorientasi secara acak, sedangkan di dinding sel sekunder berorientasi secara spiral. Oleh karena itu, bekas luka dapat lebih mudah meregang saat sel tumbuh. Artinya, yang kedua lebih kaku.

Dinding sel trakeid yang mengalami lignifikasi memiliki tonjolan skalariform, annular, heliks (atau spiral), retikulasi, atau libriform. Karakteristik ini memungkinkan spesies diidentifikasi dengan pengamatan mikroskopis.

Dinding lignin, bahan yang kedap air, mencegah trakeid dan pembuluh konduktif kehilangan air atau menderita emboli yang disebabkan oleh masuknya udara.

Fungsi transportasi

Yang disebut "teori kohesi" adalah penjelasan yang paling diterima untuk pergerakan ke atas air dan garam dalam larutan di xilem. Menurut teori ini, hilangnya air akibat transpirasi daun akan menghasilkan tegangan pada kolom cairan yang mengalir dari akar ke cabang, melewati trakeid dan pembuluh konduktif.

Hilangnya air melalui transpirasi akan cenderung menurunkan tekanan pada bagian atas tanaman, menyebabkan air yang diambil dari tanah oleh akar naik melalui saluran xilem. Dengan cara ini, air yang berkeringat akan terus tergantikan.

Semua ini akan membutuhkan tegangan yang cukup untuk membuat air naik, dan untuk gaya kohesif dalam kolom cairan untuk mendukung tegangan tersebut. Untuk pohon setinggi 100 m, diperlukan gradien tekanan 0,2 bar / m, untuk gaya kohesif total 20 bar. Bukti eksperimental menunjukkan bahwa kondisi ini terpenuhi di alam.

Trakeid memiliki rasio permukaan-volume interior yang jauh lebih besar daripada elemen pembuluh konduktif. Untuk alasan ini, mereka berfungsi untuk menghemat, dengan adhesi, air di tanaman melawan gravitasi, terlepas dari apakah ada keringat atau tidak.

Fungsi mekanis

Lignifikasi trakeid mencegah ledakannya karena tekanan hidrostatik negatif dari xilem.

Lignifikasi ini juga menyebabkan trakeid memberikan sebagian besar dukungan struktural pada kayu. Semakin besar ukuran tanaman, semakin besar kebutuhan akan dukungan struktural. Oleh karena itu, pada tanaman besar diameter tracheids cenderung lebih besar.

Kekakuan tracheids memungkinkan tanaman untuk mendapatkan kebiasaan terestrial yang tegak. Hal ini menyebabkan munculnya pepohonan dan hutan.

Pada tumbuhan besar, trakeid memiliki fungsi ganda. Yang pertama adalah mengalirkan air ke dedaunan (seperti pada tanaman kecil). Yang kedua adalah memperkuat dedaunan secara struktural untuk menahan aksi gravitasi, bahkan jika tulangan menurunkan efisiensi hidrolik xilem.

Lingkungan yang terkena angin kencang atau hujan salju, serta arsitektur tumbuhan tertentu, membuat cabang membutuhkan ketahanan yang lebih besar terhadap patah. Peningkatan lignifikasi kayu karena trakeid dapat meningkatkan umur panjang bagian kayu dari tanaman ini.

Evolusi

Proses evolusi trakeid, yang berlangsung lebih dari 400 juta tahun, terdokumentasi dengan baik karena kekerasan sel vaskular ini, yang disebabkan oleh lignifikasi, mendukung pengawetannya sebagai fosil.

Saat flora terestrial berevolusi dalam waktu geologi, trakeid mengalami dua tren adaptif. Pertama, mereka memunculkan pembuluh konduktif untuk meningkatkan efisiensi pengangkutan air dan nutrisi. Kedua, mereka diubah menjadi serat untuk memberikan dukungan struktural pada tanaman yang lebih besar dan lebih besar.

Unsur-unsur kapal konduktor memperoleh perforasi karakteristik mereka di akhir perjalanan ontogeni. Selama tahap awal perkembangannya, mereka menyerupai trakeid, tempat mereka berevolusi.

Dalam fosil dan gymonospermae hidup, dan pada dikotil primitif (Magnoliales), trakeid memiliki lubang dengan tepi skalariform. Selama evolusi ke kelompok tumbuhan yang lebih maju, trakeid dengan tepi skalariform memunculkan trakea dengan tepi melingkar. Pada gilirannya, yang terakhir memunculkan serat libriform.

Xylem

Xilem bersama floem merupakan jaringan yang menyusun sistem jaringan vaskular tumbuhan vaskular. Sistem ini cukup kompleks dan bertanggung jawab atas konduksi air, mineral, dan makanan.

Sementara xilem membawa air dan mineral dari akar ke seluruh tumbuhan, floem membawa nutrisi yang dibuat selama fotosintesis, dari daun ke bagian tumbuhan lainnya.

Xilem dalam banyak kasus dibentuk oleh dua jenis sel: trakeid, yang dianggap paling primitif, dan elemen pembuluh darah. Namun, tumbuhan vaskular yang paling primitif hanya memiliki trakeid di xilem.

Aliran air melalui trakeid

Cara trakeid ditempatkan di dalam tanaman sedemikian rupa sehingga lubangnya sejajar sempurna antara trakeid tetangga, memungkinkan aliran di antara mereka ke segala arah.

Beberapa spesies menunjukkan penebalan dinding sel di tepi lubang yang mengurangi diameter bukaannya, sehingga memperkuat penyatuan trakeid dan juga mengurangi jumlah air dan mineral yang dapat melewatinya. Jenis lubang ini disebut lubang areolate.

Beberapa spesies angiospermae, serta tumbuhan runjung, memiliki mekanisme tambahan yang memungkinkan pengaturan aliran air melalui lubang areolat, seperti adanya struktur yang disebut torus.

Torus tidak lebih dari penebalan selaput lubang pada tingkat area pusat yang sama dan bertindak sebagai katup kontrol untuk lewatnya air dan mineral di antara sel.

Ketika sapi jantan berada di tengah lubang, aliran antara trakeid normal; tetapi jika membran bergerak ke salah satu sisinya, torus menghalangi pembukaan lubang, mengurangi aliran atau menghalanginya sepenuhnya.

Jenis lubang

Sederhana

Mereka tidak menunjukkan penebalan di tepinya

Terisolasi

Mereka menunjukkan penebalan di tepi pit trakeid dan trakeid yang berdekatan.

Semiareoladas

Tepi lubang satu sel menebal, tetapi sel yang berdekatan tidak.

Areolada dengan banteng

Seperti yang telah disebutkan, tumbuhan runjung dan beberapa angiospermae memiliki torus sentral di lubang areolat yang membantu mengatur aliran air dan mineral.

Buta

Pada akhirnya lubang trakeid tidak bertepatan dengan yang ada di sel yang berdekatan, yang menyebabkan aliran air dan mineral di area ini terganggu. Dalam kasus ini kita berbicara tentang lubang yang buta atau tidak berfungsi.

Bagian tangensial kayu lunak dari tumbuhan runjung (Pinus sp.). Trachedia dan struktur lainnya. Diambil dan diedit dari: Berkshire Community College Bioscience Image Library.

Di gymnospermae

Gymnospermae dari filum Gnetophyta dicirikan, antara lain, dengan menampilkan xilem yang terdiri dari trakeid dan pembuluh atau trakea, tetapi gymnospermae lainnya hanya memiliki trakeid sebagai elemen konduksi.

Gymnospermae cenderung memiliki trakeid yang lebih panjang daripada angiospermae, dan juga cenderung berjenis areolat dengan torus. Lebih dari 90% berat dan volume xilem sekunder tumbuhan runjung terdiri dari trakeid.

Pembentukan trakeid di xilem sekunder tumbuhan runjung terjadi dari kambium vaskular. Proses ini dapat dibagi menjadi empat tahap.

Pembelahan sel

Ini adalah divisi mitosis di mana setelah pembelahan inti menjadi dua inti anak, struktur pertama yang terbentuk adalah dinding primer.

Perpanjangan sel

Setelah pembelahan sel lengkap, sel mulai bertambah panjang. Sebelum proses ini selesai, pembentukan dinding sekunder dimulai, yang dimulai dari pusat sel dan meningkat menuju puncak.

Deposisi matriks selulosa

Matriks selulosa dan hemiselulosa sel disimpan dalam lapisan yang berbeda.

Lignifikasi

Matriks selulosa dan hemiselulosa diresapi oleh lignin dan bahan lain yang memiliki sifat serupa yang merupakan tahap akhir dari fase pematangan trakeid.

Dalam angiospermae

Trakeid terdapat di xilem semua tumbuhan vaskular, namun pada angiospermae kurang penting dibandingkan di gymnospermae karena memiliki fungsi yang sama dengan struktur lain, yang dikenal sebagai elemen pembuluh atau trakea.

Trakeid angiosperm lebih pendek dan lebih tipis dari trakeid gymnospermae dan juga tidak pernah memiliki lubang banteng.

Trakea angiosperm, seperti trakeid, memiliki lubang di dindingnya, mati saat mencapai kematangan, dan kehilangan protoplasnya. Namun, sel-sel ini lebih pendek dan hingga 10 kali lebih lebar dari trakeid.

Trakea kehilangan sebagian besar dinding selnya di apeksnya, meninggalkan pelat perforasi di antara sel yang berdekatan, sehingga membentuk saluran yang kontinu.

Trakea dapat mengangkut air dan mineral jauh lebih cepat daripada trakeid. Namun, struktur ini lebih rentan terhalang oleh gelembung udara. Mereka juga lebih rentan terhadap radang dingin di musim dingin.

Referensi

1. Beck, CB 2010. Pengantar struktur dan perkembangan tumbuhan - anatomi tumbuhan untuk abad ke-21. Cambridge University Press, Cambridge.
2. Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. Biologi tumbuhan. WH Freeman, New York.
3. Gifford, EM, Foster, AS 1989. Morfologi dan evolusi tumbuhan vaskular. WH Freeman, New York.
4. Mauseth, JD 2016. Botani: Pengantar Biologi Tanaman. Jones & Bartlett Learning, Burlington.
5. Pittermann, J., Sperry, JS, Wheeler, JK, Hacke, UG, Sikkema, EH 2006. Penguatan mekanis tracheids mengganggu efisiensi hidrolik konifer xilem. Tanaman, Sel, dan Lingkungan, 29, 1618–1628.
6. Rudall, PJ Anatomi tumbuhan berbunga - pengantar struktur dan perkembangan. Cambridge University Press, Cambridge.
7. Schooley, J. 1997. Pengantar botani. Penerbit Delmar, Albany.
8. Sperry, JS, Hacke, UG, Pittermann, J. 2006. Ukuran dan fungsi dalam trakeid konifer dan pembuluh angiosperm. American Journal of Botany, 93, 1490–1500.
9. Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. Pengantar biologi tumbuhan. McGraw-Hill, New York.
10. Willis, KJ, McElwain, JC 2001. Evolusi tumbuhan. Oxford University Press, Oxford.