Respirasi adalah proses seluler di mana tumbuhan, hewan, dan organisme lain menghasilkan energi. Di mitokondria sel, gula digabungkan dengan oksigen dalam serangkaian reaksi kimia. Ini menghasilkan penciptaan karbon dioksida, air, dan energi dalam bentuk molekul adenosin trifosfat (ATP), yang digunakan untuk bahan bakar proses seluler lainnya.
Pada tumbuhan, respirasi dapat dipandang sebagai kebalikan dari proses fotosintesis. Seperti fotosintesis, respirasi membutuhkan pertukaran gas dengan atmosfer. Tidak seperti fotosintesis, bagaimanapun, respirasi dapat terjadi pada siang atau malam hari dan terjadi tidak hanya pada daun, tetapi juga pada batang dan akar.
Tingkat respirasi memiliki pengaruh yang signifikan terhadap kesehatan dan pertumbuhan tanaman. Faktor utama yang menentukan laju respirasi adalah fisiologi tumbuhan, dengan masing-masing spesies bernafas sesuai dengan adaptasi spesifiknya terhadap lingkungan setempat. Selain perbedaan alami antara jenis tanaman, ada banyak faktor lingkungan yang mempengaruhi laju respirasi pada tanaman. Ini dapat memiliki implikasi besar untuk isu-isu seperti pertanian dan hortikultura, ekologi kawasan alami dan pengawetan makanan.
Usia Jaringan & Tahap Kehidupan
Tahap hidup adalah salah satu faktor terpenting yang mempengaruhi respirasi pada tanaman. Ketika sebuah benih telah menyerap cukup air, ia menghasilkan semburan respirasi untuk berkecambah dan mendorong kemunculannya dari wadah benih. Saat daun muncul, cabang tumbuh dan ujung akar menggali ke dalam tanah. Bagian-bagian ini awalnya bernafas dengan kecepatan tinggi karena mereka menggunakan energi untuk tumbuh. Saat akar, cabang dan daun matang, laju respirasi menurun.
Respirasi juga meningkat saat buah dan biji berkembang, dengan penggunaan energi memuncak saat matang sepenuhnya. Respirasi turun secara dramatis setelah titik ini, dengan banyak tanaman tahunan mati sepenuhnya setelah berbuah, sementara tanaman keras dapat merontokkan daun yang lebih tua dan rusak.
Sinar Matahari atau Cahaya Buatan
Banyak tanaman memiliki dua bentuk respirasi. Tumbuhan, dan semua organisme hidup lainnya, menggunakan respirasi gelap , yang tidak bergantung pada sinar matahari. Namun, tumbuhan juga dapat menggunakan fotorespirasi , yang bergantung pada cahaya untuk menggerakkan reaksi kimia. Oleh karena itu, perubahan tingkat cahaya yang disebabkan oleh awan, naungan atau tertutup debu, cat atau bahan lainnya dapat mempengaruhi laju respirasi.
Tingkat Respirasi & Suhu
Laju respirasi berhubungan langsung dengan suhu sekitar, dengan laju respirasi memuncak pada suhu optimal. Perubahan temperatur dari optimum ini akan menurunkan efisiensi. Spesies tanaman yang berbeda memiliki kisaran optimal yang bervariasi yang umumnya antara 18 derajat Celcius (65 derajat Fahrenheit) dan 40 derajat Celcius (105 derajat Fahrenheit).
Semua tanaman akan berhenti bernafas ketika suhu mendekati titik beku (nol derajat Celcius, 32 derajat Fahrenheit) atau ketika suhu 50 derajat Celcius (122 derajat Fahrenheit) atau lebih tinggi menyebabkan sel dan jaringan rusak.
Tingkat respirasi buah dapat dikontrol dengan penyimpanan di tempat yang sejuk dan kering. Suhu penyimpanan yang lebih rendah dapat memperlambat respirasi dan pematangan buah.
Respirasi Anaerobik
Karena respirasi membutuhkan oksigen dari atmosfer, penurunan oksigen yang tersedia akan mengurangi laju respirasi. Pada tanaman, ini biasanya terjadi di zona akar di tanah yang tergenang air dan berdrainase buruk. Dalam kondisi tersebut, sel akan menggunakan respirasi anaerobik (fermentasi), yang tidak membutuhkan oksigen.
Respirasi anaerob adalah proses yang sama yang digunakan untuk menghasilkan roti, yogurt, anggur, dan bir. Namun, ini adalah metode respirasi yang kurang efisien, dan tumbuhan tidak dapat bertahan hidup dalam waktu lama hanya dengan menggunakan proses ini. Beberapa tumbuhan, seperti pohon bakau, beradaptasi dengan tanah rendah oksigen dengan menumbuhkan akar udara yang muncul dari permukaan tanah untuk meningkatkan ketersediaan oksigen.
Laju respirasi untuk sebagian besar tanaman memuncak di sekitar tingkat oksigen normal di atmosfer.
Ketersediaan Air
Meskipun kekeringan memiliki dampak yang jauh lebih besar pada proses fotosintesis pada sel tumbuhan, kekurangan air yang tersedia juga berdampak negatif terhadap respirasi. Tumbuhan akan berusaha membatasi kehilangan air ke atmosfer, termasuk mengurangi pertukaran gas dengan atmosfer, yang kemudian mengurangi jumlah oksigen yang tersedia untuk proses respirasi.
Jaringan kering atau kering memiliki tingkat respirasi yang lebih rendah daripada jaringan terhidrasi, itulah sebabnya banyak buah dapat diawetkan melalui pengeringan.
Tingkat Karbon Dioksida
Karbon dioksida, salah satu produk limbah dari proses respirasi, juga mempengaruhi respirasi. Semakin tinggi konsentrasi karbon dioksida, semakin rendah laju respirasi. Hal ini dapat terjadi selama pertukaran gas berkurang di atmosfer, seperti saat pabrik menghemat air.
Karbon dioksida juga digunakan untuk mengukur laju respirasi, digambarkan sebagai jumlah karbon dioksida (dalam mg) yang dihasilkan oleh satu kilogram bahan tumbuhan dalam satu jam.
Kerusakan dan Penyakit
Ketika tanaman rusak atau terinfeksi, itu akan memulai proses penyembuhan dan perbaikan. Ini bisa termasuk kebocoran getah untuk mengisi luka atau pembuatan empedu untuk menjebak serangga penggali. Ini adalah proses intensif energi, dan respirasi akan meningkat baik pada jaringan yang rusak maupun sel di sekitarnya untuk memasok bahan bakar yang diperlukan.
Selain itu, beberapa penyakit dapat mengganggu transfer gula di dalam tanaman. Dalam kasus ini, bagian tanaman dengan aliran gula yang terbatas dapat mengalami penurunan respirasi.
Kelebihan Gula
Respirasi membutuhkan gula untuk diubah menjadi energi. Semua gula yang digunakan tanaman dihasilkan dari fotosintesis, yang umumnya terjadi pada daun dan batang hijau. Peningkatan laju fotosintesis sering menyebabkan peningkatan laju respirasi, dengan daun di kanopi atas pohon dan semak-semak bernafas lebih cepat daripada bahan teduh di bagian bawah. Namun, kelebihan gula dapat disimpan di akar dan batang tanaman untuk digunakan pada saat fotosintesis berkurang.
Jordan Siemens/Photodisc/Getty Images
