Beberapa gerak yang dilakukan oleh tumbuhan, dihasilkan sebagai respon tumbuhan terhadap sejumlah rangsangan dari luar atau dari lingkungannnya. Gerak pada tumbuhan paling banyak berorientasi pada cahaya dan gravitasi.
Berdasarkan atas penyebab timbulnya gerak, dapat dibedakan antara gerak tumbuh dan gerak turgor. Gerak tumbuh adalah gerak yang ditimbulkan oleh adanya pertumbuhan, sehingga menimbulkan perubahan plastis atau “irreversible”. Gerak turgor adalah gerak yang timbul karena terjadi perubahan turgor pada sel-sel tertentu, dan sifatnya elastis atau “reversible”.
Berdasarkan atas orientasi gerak, gerak pada tumbuhan dibagi menjadi gerak tropi dan gerak nasti. Gerak tropi merupakan gerak tumbuh, sebagai respon tumbuhan terhadap rangsangan dari luar. Gerak nasti dapat merupakan gerak tumbuh atau turgor, dan arah geraknya tidak ditentukan oleh rangsangan. Termasuk ke dalam gerak nasti adalah epinasti (membengkok ke bawah), hiponasti (membengkok ke atas), niktinasti (gerak tidur atau gerak berirama), seismonasti (respon terhadap kejutan), termonasti (respon terhadap suhu), dan gerak tumbuhan karnivora.
I. GERAK NASTI
Gerak nasti berasal dari Bahasa Yunani yaitu nastos yang artinya dipaksa mendekat. Gerak nasti adalah gerak tumbuhan yang terpicu oleh rangsangan dari luar namun arahnya tidak ditentukan oleh arah datangnya rangsangan, Mereka dapat merupakan gerak tumbuh yang sifatnya permanen atau gerak variasi yang sifatnya tidak permanen (reversible). Gerak ini ada hubungannya dengan irama endogen yang sudah disiapkan atau jam biologi, yang membantu dalam perkembangannya. Ditinjau dari macam sumber rangsangannya, gerak nasti dibedakan menjadi:
a. Epinasti dan Hiponasti
Epinasti adalah gerak membengkok ke bawah yang biasanya terjadi pada tangkai daun, sehingga posisi ujung daun membengkok arah ke tanah. Hal ini disebabkan oleh perbedaan jumlah auksin yang diangkut ke bagian atas dan bawah tangkai daun dari daun, yang menimbulkan perbedaan pertumbuhan pada tangkai daun tersebut. Kebalikan dari epinasti adalah hiponasti dapat terjadi kalau diinduksi dengan memberikan asam giberelat (GA).
Sering gerak dedaunan ini akibat adanya pulvinus di pangkal tangkai daun, helai daun, atau anak daun, tapi juga terjadi pada banyak tumbuhan yang tak memiliki pulvinus. Misalnya epinasti terjadi bila sel di bagian atas tangkai atau helai daun, khususnya di urat pokok, tumbuh (memanjang secara tak terbalikkan) lebih cepat daripada sel di bagian bawah. Pembengkokan berubah menjadi hiponastik ketika sel di sisi bawah berubah tumbuh lebih cepat.
Hiponasti dan epinasti
b. Fotonasti
Fotonasti adalah gerak nasti pada tumbuhan yang disebabkan oleh rangsangan cahaya matahari. Misalnya Bunga pukul sembilan yang mekar sekitar pukul sembilan.Bunga pukul empat (Mirabilis jalapa) yang akan mekar pada sore hari dan menutup esok paginya. Bunga pukul empat (Mirabilis jalapa) yang akan mekar pada sore hari dan menutup esok paginya.
Bunga Mirabilis jalapa menguncup pada pagi hari dan mekar pada sore hari.
c. Niktinasi
Niktinasi (nyktos dan nux dalam bahasa Yunani yang artinya malam) merupakan proses berirama yang dikendalikan oleh interaksi antara lingkungan dan waktu biologis. Disebabkan oleh suasana gelap, sehingga disebut juga gerak tidur.
A.W. Galston dan kawan-kawan mendeteksi adanya perpindahan ion kalium dari bagian atas ke bagian bawah pulvinus dan sebaliknya. Perpindahan ion kalium telah menyebabkan perubahan potensial osmotic yang besar pada sel-sel motor yang mengakibatkan daun bergerak ke atas atau ke bawah. Diduga auksin terlibat dalam kegiatan ini. IAA yang diproduksi pada siang hari terutama diangkut ke bagian bawah petiol. Ion kalium akan bergerak ke arah di mana memiliki kandungan IAA lebih tinggi, air masuk ke bagian bawah pulvinus dan daun bangun. Angkutan auksin berkurang pada malam hari, terjadi reaksi sebaliknya. Auksin yang diberikan ke bagian atas atau bagian bawah pulvinus akan menyebabkan tidur dan bangunnya daun secara berturut-turut. Sejumlah sel di pulvinus yang menggembung saat membuka disebut ekstensor, sedangkan sel yang mengerut dinamakan fleksor. Gerak ini terjadi pada tumbuhan Leguminosae atau polong-polongan (Leguminosaceae) seperti bunga merak (Caesalpinia pulcherrima), daun kupu-kupu (Bauhinia purpurea) dan Oxalis triangularis.
Daun Oxalis triangularis pada siang (kiri) dan malam hari (kanan)
d. Seismonasti atau Tigmonasti
Seismonasti berarti respon terhadap goncangan. Istilah tigmonasti berasal dari bahasa Yunani, yaitu thigma yang berarti sentuhan. Contoh gerak menutupnya daun sikejut atau putri malu (Mimosa pudica), jika disentuh. Tumbuhan ini memberikan respon sangat cepat yaitu sekitar 0,1 detik setelah rangsangan diberikan, dan penyebaran reaksi terhadap rangsangan ini ke bagian atas dan bawah tumbuhan berjalan antara 40-50 cm/detik. Jika ujung daun putri malu disentuh maka akan terjadi aliran air yang menjauhi daerah sentuhan. Adanya aliran air ini menyebabkan kadar air di daerah sentuhan berkurang, sehingga tekanan turgornya mengecil. Akibatnya daun putri malu akan menutup dan tampak seperti layu. Lamanya waktu menutup tergantung pada suhu dan keras halusnya getaran.
Jika hanya satu anak daun dirangsang, rangsangan itu diteruskan ke seluruh tumbuhan, sehingga anak daun lain ikut mengatup. Kegunaan respon ini diduga bahwa pelipatan anak daun akan mengagetkan dan mengusir serangga sebelum mereka sempat memakan daunnya. Pelipatan terjadi karena air diangkut keluar dari sel motor pada pulvinus, kejadian yang berhubungan dengan keluarnya K+. Penyebaran isyarat Mimosa telah bertahun-tahun diteliti, terbukti ada dua macam mekanisme, elektris dan kimiawi. Potensial kerja disebabkan oleh aliran sejumlah ion tertentu melintasi sel parenkima (yang dihubungkan oleh plasmodesmata) xilem dan floem, dengan kecepatan sampai sekitar 2 cm s-1. Potensial kerja tidak akan melewati pulvinus dari satu anak daun ke anak daun lainnya, kecuali bila respon kimiawi juga terlibat sehingga hanya beberapa anak daun saja yang terlipat. Hal ini disebabkan oleh suatu bahan yang bergerak melalui pembuluh xilem bersamaan dengan aliran transpirasi. Bahan aktif ini dikenal sebagai turgorin.
e. Termonasti
Termonasti merupakan gerak nasti yang disebabkan oleh rangsan suhu, seperti mekarnya bunga tulip dan crocus. Bunga-bunga tersebut mekar jika mendadak mengalami kenaikan temperatur, dan akan menutup kembali bila temperatur menurun. Ada dua sifat dari gerak termonasti yaitu yang bersifat reversibel dan permanen.
Bunga tulip
f. Haptonasti (Gerak Perangkap)
Sejenis tumbuhan pemakan serangga dilengkapi dengan perangkap, yang bereaksi cepat sekali untuk menangkap serangga hidup. Contoh tumbuhan kelompok ini adalah Utricularia sp., Dionea sp., dan Drosera sp.
Cara kerja perangkap ini karena adanya ”nerve-like signal” atau rambut epidermis-sensori yang dapat menimbulkan potensial kerja pada perangkap. Potensial kerja bergerak dari rambut itu ke jaringan daun bercuping rangkap dan mengakibatkan cuping tersebut mengatup dengan cepat dalam waktu kira-kira setengah detik. Tumbuhan tersebut memerangkap serangga, yang kemudian dicerna oleh enzim yang dikeluarkan daun untuk menghasilkan nitrogen dan fosfat bagi tumbuhan.
Dionea sp.
g. Gerak berputar
Gerak berputar atau ”twisting” terjadi pada daun kacang yang membuat gerak rotasi. Gerak ini berjalan secara periodik dengan siklus waktu sedikit di bawah 1 jam, dan hanya terjadi pada siang hari ketika daun tidak dalam posisi tidur. Daun bergerak ke atas dan ke bawah dengan sudut sekitar 10o dalam perioda 1 jam.
Desmodium gyrans
h. Nutasi
Nutasi merupakan gerak tumbuh ke atas yang gerakannnya seperti spiral. Hal ini disebabkan oleh keseimbangan yang tidak stabil pada pucuk batang, yang mengakibatkan terjadinya osilasi dalam memproduksi zat pengatur tumbuh.
i. Hidronasti (Higronasti)
Hidronasti merupakan gerak pelipatan atau penggulungan daun akibat respon terhadap keadaan rawan air. Proses tersebut dapat mengurangi terpaan udara kering pada permukaan daun, dan dengan penutupan stomata transpirasi berkurang. Maka bahaya penghambatan oleh cahaya juga dapat diturunkan. Gerakan pelipatan dan penggulungan daun terjadi akibat hilangnya turgor dalam sel motor berdinding tipis yang disebut sel buliform. Sel tersebut terdapat pada rumput-biru Kentucky (Poa pratensis). Sel buliform tidak atau sedikit memiliki kutikula, sehingga hilangnya air melalui transpirasi berlangsung lebih cepat ketimbang sel epidermis lainnya. Ketika tekanan turgor menurun, turgiditas sel yang tetap di sisi bawah daun mengakibatkan daun terlipat. ini hanyalah salah satu mekanisme tumbuhan untuk bertahan terhadap kekeringan.
Poa pratensis
II. GERAK TROPISME
Tropisme berasal dari bahasa Yunani ‘Trope’ yang berarti membelok. Gerak tropisme adalah gerak tumbuh, sebagai respon tumbuhan terhadap rangsangan dari luar. Arah geraknya ditentukan oleh arah rangsangan lingkungan, dapat positif atau negatif. Berdasarkan bentuk rangsangannya, gerak tropisme terbagi menjadi gravitropisme (respon terhadap gravitasi), fototropisme (respon terhadap cahaya), tigmotropisme (respon terhadap sentuhan), hidrotropisme (respon terhadap air), dan skototropisme (mencari tempat gelap).
a. Gravitropisme
Gravitropisme merupakan gerak pertumbuhan ke arah atau menjauhi tarikan gravitasi. Gravitropisme bersifat positif jika pertumbuhan mengarah ke bawah dan bersifat negatif jika pertumbuhan mengarah ke atas. Bagian tumbuhan yang dapat menerima rangsangan gravitasi adalah tudung akar dan pucuk batang. Batang dan tangkai bunga biasanya bersifat gravitropik negatif, namun responnya sangat beragam. Batang utama akan tumbuh 180o dari arah gravitasi sedangkan cabang, tangkai daun, rimpang dan stolon biasanya lebih mendatar.
Berdasarkan arah pertumbuhan terhadap gravitasi, gravitropisme terbagi menjadi orthogravitropisme (pertumbuhan tegak lurus ke atas ataupun ke bawah), diagravitropisme (pertumbuhan mendatar), plagiogravitropisme (pertumbuhan membentuk sudut tertentu). Sedangkan organ yang tidak mendapat pengaruh gravitasi disebut agravitropik.
Rangsangan gravitasi diterima oleh sel melalui dua cara yaitu menerima perbedaan tekanan pada sel sebagai akibat terjadinya distribusi partikel-partikel ringan dan berat yang tidak merata di dalam sel. Kedua adalah timbulnya tekanan sebagai akibat adanya fluktuasi perubahan status air dalam sel, akan menimbulkan tekanan yang disebabkan kandungan sel.
Pengaruh gravitasi diterima oleh tudung akar maupun pucuk batang. Namun penerimaan rangsangan gravitasi oleh ujung akar dan ujung batang tidak sama. Suatu rangsangan gravitasi diterima oleh statolit. Sel yang mengandung statolit disebut statosit. Statolit adalah badan-badan kecil dengan berat jenis tinggi, yang mengendap ke dasar sel. Badan-badan yang mengendap pada sitoplasma meliputi inti sel, diktiosom, mitokondria dan butir-butir pati (amiloplas). Di antara badan-badan sel menunjukkan bahwa amiloplas merupakan statolit di dalam sel yang menerima rangsangan gravitasi, Beberapa bukti yang menguatkan pernyataan ini adalah:
1. Adanya hubungan yang erat antara adanya amiloplas yang terendap dalam organ dengan kemampuan organ untuk tanggap secara gravitropis.
2. Waktu yang diperlukan untuk respon gravitropik berhubungan erat dengan laju pengendapan amiloplas
3. Jika akar atau koleoptil diberi giberelin dan kinetin pada suhu tinggi menyebabkan amiloplas menghilang, demikian pula dengan respon terhadap gravitasi.
4. Kepekaan gravitropik muncul kembali pada waktu yang bersamaan dengan muncul kembali butir pati atau setelah tudung akar baru muncul.
Pada Percobaan F. Went dan N. Cholodny menjelaskan adanya pembelokan pucuk ke arah atas di sebabkan distribusi auksin yang asimetris (tidak merata) pada tanaman dalam posisi horizontal. Pengaruh gravitasi menyebabkan konsentrasi auksin bagian bawah menjadi bertambah. Peningkatan kadar auksin akan merangsang pertumbuhan lebih cepat, sehingga pucuk akan membelok ke atas. Begitupun pada akar yang memiliki asam absisat (ABA) pada tudung akar. Akibat pengaruh gravitasi menyebabkan akumulasi ABA lebih banyak pada bagian bawah, sehingga meningkatkan penghambatan pertumbuhan. Akibatnya bagian sebelah atas yang ABA lebih sedikit, akan tumbuh lebih cepat dan akar akan membelok ke bawah. (sasmitamiharja, 1996)
Gravitropisme pada batang dan akar
b. Fototropisme
Fototropisme merupakan gerak pertumbuhan ke arah datangnya cahaya. Telaah mengenai mekanisme fototropisme di mulai oleh percobaan yang dilakukan oleh Charles Darwin dan putranya Francis. Percobaan dilakukan dengan menghilangkan ujung pucuk batang, dan didapatkan hasil bahwa fototropisme tidak terjadi disebabkan hilangnya pucuk tersebut. Begitu pula ketika ujung pucuk di lapisi bahan yang tidak dapat ditembus cahaya. Namun, fototropisme tetap terjadi ketika seluruh bagian tumbuhan dikuburkan ke dalam pasir hitam halus dan hanya ujung pucuk yang berada di luar, yang menyebabkan membeloknya batang. Dari percobaan ini dijelaskan bahwa, rangsangan (cahaya) terdeteksi pada suatu tempat (ujung pucuk) dan responnya (pelengkungan) dilaksanakan di tempat lain (daerah perpanjangan). (kimbal, )
Mekanisme fototropisme dijelaskan dari percobaan yang dilakukan oleh Boysen dan Jensen dan disempurnakan dengan penemuan auksin oleh F.W. Went. Auksin memiliki peran penting dalam pembelokan batang ke arah cahaya. Auksin merupakan kordinato kimiawi yang berperan dalam pertambahan sel dan pertumbuhan. Auksin berada pada ujung pucuk, sehingga ketika cahaya berada di atas tumbuhan, akan terjadi distribusi auksin dari pucuk ke daerah pemanjangan secara vertikal. Namun ketika cahaya diberikan dari salah satu sisi batang, menyebabkan distribusi auksin secara lateral (asimetrik) dari sisi yang mendapatkan cahaya ke sisi yang gelap. Bagian tanaman yang tidak disinari mendapatkan konsentrasi auksin yang lebih tinggi, Hal ini menyebabkan sisi batang yang pada daerah gelap akan mengalami pertumbuhan sel lebih cepat, sehingga batang seperti berbelok ke arah datangnya cahaya. Bagian tanaman yang tidak disinari mendapatkan konsentrasi auksin yang lebih tinggi.
Diperkirakan distribusi auksin yang asimetrik, disebabkan oleh gabungan tiga mekanisme yang berbeda, yaitu:
a. Terjadinya perusakan auksin oleh cahaya (photodestruction) pada bagian koleoptil yang terkena cahaya.
b. Meningkatnya sintesis auksin pada bagian koleoptil yang gelap
c. Adanya angkutan auksin secara lateral dari bagian yang terkena cahaya menuju ke bagian yang gelap.
Cahaya yang paling efektif dalam merangsang fototropisme adalah cahaya gelombang pendek, sedangkan cahaya merah tidak efektif. Di duga respon fototropis ini ada kaitannya dengan karoten dan riboflavin, karena kombinasi penyerapan spectrum oleh karoten dan riboflavin mirip dengan pola kerja spektrum terhadap fototropisme. (Sasmitamiharja, 1996)
Berbeloknya batang ke arah cahaya
Berbagai percobaan fototropisme Darwin-Darwin dan Boysen-Jensen
c. Tigmotropisme
Tigmotropisme merupakan gerak tumbuh yang ditimbulkan oleh rangsangan sentuhan. Salah satu contoh gerak tigmotropik adalah gerak sulur atau tendril. Sulur akan terus tumbuh memanjang mencari struktur pendukung untuk mengokohkan tegaknya tanaman tersebut. Sulur sangat sensitive terhadap sentuhan. Terjadinya kontak antara sulur dengan suatu benda akan merangsang sulur tersebut tumbuh membengkok ke arah benda yang tersentuh tadi, disebabkan terjadi perbedaan kecepatan pertumbuhan karena di duga sel-sel yang terkena kontak sentuhan akan memproduksi ABA yang menghambat pertumbuhan sedangkan sisi yang berlawana menghasilkan auksin sehingga pertumbuhannya menjadi lebih cepat. Akibatnya sulur membelok dan meliliti sumber sentuhan. Respon sulur sebagian melibatkan perubahan turgor. Di duga telah terjadi perubahan kandungan ATP dan fosfat anorganik yang cepat akibat rangsangan sentuhan pada sulur kacang.
Sulur yang membelit batang
d. Hidrotropisme
Hidrotropisme merupakan gerak tropisme yang dipengaruhi oleh rangsangan kelembapan atau air. Respon tumbuhan tanaman ditentukan oleh stimulus gradient atau konsentrasi air (kelembaban). Kelembaban menyebabkan membeloknya akar ke daerah yang mengandung air dengan konsentrasi yang lebih besar.
Pengamatan terkait hidrotropisme belum banyak berkembang, karena bagian tumbuhan yang mendapat pengaruh adalah akar. Tetapi jika dibandingkan dengan pengaruh gravitasi, pertumbuhan akar ke bawah lebih di mungkinkan karena adanya rangsangan gravitasi di bandingkan rangsangan air
KESIMPULAN
Tumbuhan menerima rangsangan dari lingkungan berupa respon gerak. Gerak pada tumbuhan terbagi menjadi gerak nasti dan gerak tropisme. Gerak nasti adalah gerak tumbuh yang arah geraknya tidak ditentukan oleh rangsangan. Di antaranya yang masuk dalam gerak nasti adalah epinasti (membengkok ke bawah), hiponasti (membengkok ke atas), niktinasti (gerak tidur atau gerak berirama), seismonasti (respon terhadap kejutan), termonasti (respon terhadap suhu), dan gerak tumbuhan karnivora.
Gerak tropisme adalah gerak tumbuh yang arah geraknya ditentukan oleh arah datangnya rangsangan. Di antaranya yang masuk dalam gerak tropisme adalah gravitropisme (respon terhadap gravitasi), fototropisme (respon terhadap cahaya), tigmotropisme (respon terhadap sentuhan), hidrotropisme (respon terhadap air), dan skototropisme (mencari tempat gelap).
