Mineral-mineral terdapat dalam tanah dalam bentuk ion, yakni zat berupa senyawa atau unsur yang bermuatan listrik positif atau negatif. Sel-sel pada akar tumbuhan memilih ion-ion tertentu dari dalam tanah untuk digunakan dalam reaksi-reaksi biokimiawi sel. Sel-sel tumbuhan dapat dengan mudah memasukkan ion-ion ini ke dalam dirinya, meskipun kadar sejumlah ion di dalam sel tumbuhan seribu kali lebih besar daripada kadarnya yang terlarut dalam tanah. Jadi, ini adalah proses yang paling penting. Mengapa demikian?
Pada keadaan biasa, perpindahan zat-zat akan terjadi dari tempat dengan kadar zat-zat lebih tinggi ke tempat yang kadarnya lebih rendah. Tetapi sebagaimana yang kita ketahui, sebaliknyalah yang justru terjadi pada penyerapan ion-ion dari tanah oleh tumbuhan melalui akar. Karenanya, rangkaian peristiwa ini memerlukan sejumlah energi yang besar. Ini ibarat memindahkan sebuah bola dari jalan yang menanjak curam. Bola dapat berpindah dari bagian puncak tanjakan ke bagian bawah yang lebih rendah dengan menggelinding, tanpa perlu energi atau tenaga untuk menggelindingkan atau menendangnya. Sebaliknya, perlu tenaga untuk menggelindingkan bola dari bagian bawah ke bagian puncak tanjakan jalan yang lebih tinggi.
Sedikitnya ada dua hal yang mempengaruhi berpindahnya ion-ion melalui membran (selaput luar pembungkus) sel tumbuhan: (1). kemampuan membran melewatkan zat-zat ke dalam dan ke luar sel, dan (2). kadar ion-ion di dalam dan di luar sel.
Bukan Keahlian Biasa
Mari kita mengkaji dua hal ini dengan menanyakan beberapa pertanyaan yang terkait. Apakah arti sesungguhnya dari “tumbuhan memilih unsur tertentu yang dibutuhkan dalam tanah di antara beragam unsur yang ada?” Pertama, mari kita cermati istilah “yang dibutuhkan” di atas. Sebuah sel akar harus mengetahui semua unsur pada tumbuhan, satu demi satu, untuk memahami dan dapat memenuhi kebutuhannya akan unsur-unsur tersebut. Di antara semua unsur yang diketahuinya itu, sel akar ini harus memastikan unsur mana yang kurang di seluruh bagian tubuh tumbuhan dan menjadikannya sebagai kebutuhan yang harus dipenuhi. Mari kita ajukan sebuah pertanyaan lain. Bagaimanakah sebuah unsur dikenali? Jika tanah tidak dalam keadaan murni, dengan kata lain jika terdapat unsur-unsur lain yang tercampur di dalamnya, apa yang harus dilakukan untuk membedakan satu unsur dari semua unsur lainnya?
Apakah mungkin bagi seorang manusia berakal untuk mengenali dan memberitahukan masing-masing unsur seperti besi, kalsium, magnesium dan fosfor jika semuanya diletakkan di hadapannya dalam keadaan tercampur? Bagaimanakah ia dapat membedakannya? Jika telah dilatih secara khusus untuk melakukan hal itu, mungkin ia dapat mengenali beberapa di antaranya. Namun, mustahil baginya menentukan selebihnya. Jadi, bagaimanakah tumbuhan yang tidak memiliki kecerdasan membedakannya? Atau, bagaimana tumbuhan mampu mengetahui sendiri unsur-unsur, dan menemukan yang paling bermanfaat bagi dirinya? Mungkinkah serangkaian peristiwa semacam itu dilakukan dengan baik, setiap saat, tanpa kesalahan sedikit pun, selama jutaan tahun, tanpa suatu kesengajaan? Untuk memikirkan semua pertanyaan ini – yang jawabannya adalah " Mustahil!” – secara lebih terperinci dan mendalam, mari kita teliti kemampuan-memilih seperti apakah yang dimiliki akar, dan apa yang terjadi di saat memilih.
Mari kita uji pengetahuan kimia kita mengenai unsur dan mineral yang mewujud dalam banyak bentuk di alam. Di manakah unsur dan mineral ditemukan? Bagaimanakah zat-zat dikelompokkan ke dalam golongannya masing-masing? Perbedaan apa saja yang ada di antara zat-zat tersebut? Percobaan atau pengamatan apakah yang diperlukan untuk mengetahui masing-masing zat itu? Dapatkah hasil tercepat diketahui melalui cara kimiawi atau fisika dalam percobaan-percobaan tersebut? Jika kita melihat sesuatu dari sudut pandang ilmu fisika, dapatkah kita membuat suatu pengelompokan yang sesuai untuk unsur-unsur ini jika diletakkan di atas meja di depan kita? Dapatkah kita membedakan mineral-mineral berdasarkan warna atau bentuknya?
Kita bisa terus mengajukan pertanyaan. Dan jawaban bagi semua pertanyaan di atas kurang lebih sama. Kecuali jika seseorang ahli di bidang tersebut, pengetahuan terbatas atau tak-memadai yang didapatkan dari sekolah atau universitas takkan menjadikan seseorang mampu melakukannya. Ini memerlukan lebih dari sekedar keahlian biasa. Untuk mengetahui taraf pengetahuan kita tentang mineral, sekarang marilah kita ambil contoh dari tubuh manusia
Keseluruhannya ada tiga kilogram mineral dalam tubuh kita. Sebagian di antaranya sangat penting bagi kesehatan kita, dan semuanya tersedia dalam jumlah sesuai keperluan. Sebagai contoh, jika kita tidak punya zat kapur (kalsium) dalam tubuh kita, maka gigi dan tulang kita akan kehilangan sifat kerasnya. Jika tidak ada zat besi, maka oksigen tidak dapat menjangkau jaringan-jaringan tubuh kita, sebab kita tidak akan mempunyai hemoglobin yang berperan mengikat oksigen. Jika tubuh kita tidak memiliki potasium (kalium) dan sodium (natrium), sel-sel kita akan kehilangan muatan-muatan listriknya dan kita akan cepat mengalami penuaan.
Memilih 16 Unsur Saja
Mineral-mineral berada di dalam tanah, sebagaimana dalam tubuh manusia. Jumlah, kegunaan, dan wujud mineral saat ditemukan di dalam tanah semuanya berbeda, dan banyak makhluk hidup menggunakan mineral ini. Pada tumbuhan, misalnya, sejumlah perangkat telah terpasang guna memungkinkan tumbuhan dengan mudah mengambil unsur-unsur yang diperlukannya dari dalam tanah. Karena terdapat cara penggunaan yang beraneka terhadap unsur-unsur ini pada tubuh tumbuhan, semua unsur harus menuju bagian-bagian tumbuhan yang berlainan setelah diserap dari dalam tanah. Semua unsur ini mempunyai beragam tugas.
Agar dapat hidup sehat, tumbuhan memerlukan unsur-unsur utama seperti nitrogen, fosfor, kalium, zat kapur, magnesium dan belerang. Tumbuhan dapat mengambil kebanyakan unsur ini secara langsung dari tanah, kecuali nitrogen yang memenuhi hampir 80% ruang atmosfer. Tetapi, nitrogen tidak dapat diperoleh atau "diikat" secara langsung dari atmosfer oleh tumbuhan hijau. Tumbuhan memenuhi kebutuhan nitrogennya dari dalam tanah dengan menyerap zat tertentu yang mengandung unsur nitrogen, yakni berupa zat nitrat yang merupakan hasil olahan bakteri tanah.
Unsur-unsur lain juga diperlukan bagi perkembangan tumbuhan yang sehat. Tetapi ini diperlukan dalam jumlah sangat kecil. Kelompok ini meliputi besi, klorin, tembaga, mangan, seng, molibdenum, dan boron.
Selain 13 mineral ini, tumbuhan juga memerlukan 3 unsur yang merupakan bahan utama pembentuk tubuhnya, yakni oksigen, hidrogen, dan karbon. Tumbuhan mendapatkan ketiga unsur tersebut dari zat karbondioksida (yang mengandung unsur karbon dan oksigen, CO2), oksigen, dan air (yang mengandung unsur hidrogen dan oksigen, H2O) yang ada di atmosfer. Semua tumbuhan memerlukan keseluruhan 16 unsur ini.
Jika unsur-unsur ini diserap dalam jumlah yang terlalu besar atau terlampau kecil, berbagai ketidakwajaran akan timbul pada tumbuhan. Sebagai contoh, terlalu banyak nitrogen dari tanah menjadikan pertumbuhan yang rapuh, terutama pada suhu tinggi dan pertumbuhan yang berair. Sebaliknya, terlalu sedikit nitrogen dapat menyebabkan menguningnya warna tumbuhan, bercak-bercak merah dan ungu, berkurangnya tunas samping, dan pertumbuhan menua. Kekurangan fosfor berdampak pada pertumbuhan yang terhambat, pewarnaan coklat dan ungu pada dedaunan sejumlah tumbuhan, batang pokok berukuran kecil, berkurangnya pemekaran tunas samping, semakin sedikitnya dedaunan bagian bawah dan perbungaan yang lebih sedikit. Fosfor adalah unsur amat penting bagi pertumbuhan tumbuhan muda dan pembentukan biji. Singkatnya, keberadaan ion-ion ini dan penyerapannya dari dalam tanah dengan jumlah yang diperlukan, sangatlah penting bagi pertumbuhan tumbuhan sehat.
Penentu terpenting yang berperan dalam daur karbon dan nitrogen di lingkungan, sebagaimana dipaparkan dalam gambar di atas, tidak diragukan lagi adalah kehidupan tumbuhan. Nitrogen di udara tidak dapat diserap langsung oleh binatang dan manusia. Ketika nitrogen terpindahkan ke dalam tanah, dihasilkanlah zat amonia yang mengandung nitrogen. Zat amonia ini kemudian dioksidasi oleh bakteri tanah menjadi zat nitrat, dan dalam bentuk inilah nitrogen dapat diserap kembali oleh akar tumbuhan. Lalu manusia dan hewan memenuhi kebutuhan nitrogen mereka dengan memakan tetumbuhan.
Apa yang akan terjadi bila tumbuhan tidak memiliki kemampuan memilih ion ini? Apa yang akan terjadi jika tumbuhan mengambil segala jenis mineral, tidak hanya yang mereka butuhkan, atau mengambil terlalu banyak atau terlalu sedikit mineral? Tidak ada keraguan bahwa pada peristiwa tersebut akan terjadi gangguan membahayakan terhadap keseimbangan sempurna di bumi. Singkat kata, keseimbangan kehidupan di bumi juga ditentukan oleh kemampuan akar tumuhan dalam memilih ion dan segala zat yang diserapnya dari dalam tanah. Ini mungkin tak terpikirkan oleh kita. Tapi demikianlah adanya, kelangsungan kehidupan bersandar pada banyak penentu yang jumlahnya tak terhitung yang saling terkait, yang semuanya di luar kehendak dan kendali manusia. Allahlah yang mengatur semua ini, Dialah Pencipta Mahasempurna segala sesuatu hingga rinciannya yang terkecil, termasuk akar tumbuhan dengan segala kemampuannya yang mengagumkan
Pada keadaan biasa, perpindahan zat-zat akan terjadi dari tempat dengan kadar zat-zat lebih tinggi ke tempat yang kadarnya lebih rendah. Tetapi sebagaimana yang kita ketahui, sebaliknyalah yang justru terjadi pada penyerapan ion-ion dari tanah oleh tumbuhan melalui akar. Karenanya, rangkaian peristiwa ini memerlukan sejumlah energi yang besar. Ini ibarat memindahkan sebuah bola dari jalan yang menanjak curam. Bola dapat berpindah dari bagian puncak tanjakan ke bagian bawah yang lebih rendah dengan menggelinding, tanpa perlu energi atau tenaga untuk menggelindingkan atau menendangnya. Sebaliknya, perlu tenaga untuk menggelindingkan bola dari bagian bawah ke bagian puncak tanjakan jalan yang lebih tinggi.
Sedikitnya ada dua hal yang mempengaruhi berpindahnya ion-ion melalui membran (selaput luar pembungkus) sel tumbuhan: (1). kemampuan membran melewatkan zat-zat ke dalam dan ke luar sel, dan (2). kadar ion-ion di dalam dan di luar sel.
Bukan Keahlian Biasa
Mari kita mengkaji dua hal ini dengan menanyakan beberapa pertanyaan yang terkait. Apakah arti sesungguhnya dari “tumbuhan memilih unsur tertentu yang dibutuhkan dalam tanah di antara beragam unsur yang ada?” Pertama, mari kita cermati istilah “yang dibutuhkan” di atas. Sebuah sel akar harus mengetahui semua unsur pada tumbuhan, satu demi satu, untuk memahami dan dapat memenuhi kebutuhannya akan unsur-unsur tersebut. Di antara semua unsur yang diketahuinya itu, sel akar ini harus memastikan unsur mana yang kurang di seluruh bagian tubuh tumbuhan dan menjadikannya sebagai kebutuhan yang harus dipenuhi. Mari kita ajukan sebuah pertanyaan lain. Bagaimanakah sebuah unsur dikenali? Jika tanah tidak dalam keadaan murni, dengan kata lain jika terdapat unsur-unsur lain yang tercampur di dalamnya, apa yang harus dilakukan untuk membedakan satu unsur dari semua unsur lainnya?
Apakah mungkin bagi seorang manusia berakal untuk mengenali dan memberitahukan masing-masing unsur seperti besi, kalsium, magnesium dan fosfor jika semuanya diletakkan di hadapannya dalam keadaan tercampur? Bagaimanakah ia dapat membedakannya? Jika telah dilatih secara khusus untuk melakukan hal itu, mungkin ia dapat mengenali beberapa di antaranya. Namun, mustahil baginya menentukan selebihnya. Jadi, bagaimanakah tumbuhan yang tidak memiliki kecerdasan membedakannya? Atau, bagaimana tumbuhan mampu mengetahui sendiri unsur-unsur, dan menemukan yang paling bermanfaat bagi dirinya? Mungkinkah serangkaian peristiwa semacam itu dilakukan dengan baik, setiap saat, tanpa kesalahan sedikit pun, selama jutaan tahun, tanpa suatu kesengajaan? Untuk memikirkan semua pertanyaan ini – yang jawabannya adalah " Mustahil!” – secara lebih terperinci dan mendalam, mari kita teliti kemampuan-memilih seperti apakah yang dimiliki akar, dan apa yang terjadi di saat memilih.
Mari kita uji pengetahuan kimia kita mengenai unsur dan mineral yang mewujud dalam banyak bentuk di alam. Di manakah unsur dan mineral ditemukan? Bagaimanakah zat-zat dikelompokkan ke dalam golongannya masing-masing? Perbedaan apa saja yang ada di antara zat-zat tersebut? Percobaan atau pengamatan apakah yang diperlukan untuk mengetahui masing-masing zat itu? Dapatkah hasil tercepat diketahui melalui cara kimiawi atau fisika dalam percobaan-percobaan tersebut? Jika kita melihat sesuatu dari sudut pandang ilmu fisika, dapatkah kita membuat suatu pengelompokan yang sesuai untuk unsur-unsur ini jika diletakkan di atas meja di depan kita? Dapatkah kita membedakan mineral-mineral berdasarkan warna atau bentuknya?
Kita bisa terus mengajukan pertanyaan. Dan jawaban bagi semua pertanyaan di atas kurang lebih sama. Kecuali jika seseorang ahli di bidang tersebut, pengetahuan terbatas atau tak-memadai yang didapatkan dari sekolah atau universitas takkan menjadikan seseorang mampu melakukannya. Ini memerlukan lebih dari sekedar keahlian biasa. Untuk mengetahui taraf pengetahuan kita tentang mineral, sekarang marilah kita ambil contoh dari tubuh manusia
Keseluruhannya ada tiga kilogram mineral dalam tubuh kita. Sebagian di antaranya sangat penting bagi kesehatan kita, dan semuanya tersedia dalam jumlah sesuai keperluan. Sebagai contoh, jika kita tidak punya zat kapur (kalsium) dalam tubuh kita, maka gigi dan tulang kita akan kehilangan sifat kerasnya. Jika tidak ada zat besi, maka oksigen tidak dapat menjangkau jaringan-jaringan tubuh kita, sebab kita tidak akan mempunyai hemoglobin yang berperan mengikat oksigen. Jika tubuh kita tidak memiliki potasium (kalium) dan sodium (natrium), sel-sel kita akan kehilangan muatan-muatan listriknya dan kita akan cepat mengalami penuaan.
Memilih 16 Unsur Saja
Mineral-mineral berada di dalam tanah, sebagaimana dalam tubuh manusia. Jumlah, kegunaan, dan wujud mineral saat ditemukan di dalam tanah semuanya berbeda, dan banyak makhluk hidup menggunakan mineral ini. Pada tumbuhan, misalnya, sejumlah perangkat telah terpasang guna memungkinkan tumbuhan dengan mudah mengambil unsur-unsur yang diperlukannya dari dalam tanah. Karena terdapat cara penggunaan yang beraneka terhadap unsur-unsur ini pada tubuh tumbuhan, semua unsur harus menuju bagian-bagian tumbuhan yang berlainan setelah diserap dari dalam tanah. Semua unsur ini mempunyai beragam tugas.
Agar dapat hidup sehat, tumbuhan memerlukan unsur-unsur utama seperti nitrogen, fosfor, kalium, zat kapur, magnesium dan belerang. Tumbuhan dapat mengambil kebanyakan unsur ini secara langsung dari tanah, kecuali nitrogen yang memenuhi hampir 80% ruang atmosfer. Tetapi, nitrogen tidak dapat diperoleh atau "diikat" secara langsung dari atmosfer oleh tumbuhan hijau. Tumbuhan memenuhi kebutuhan nitrogennya dari dalam tanah dengan menyerap zat tertentu yang mengandung unsur nitrogen, yakni berupa zat nitrat yang merupakan hasil olahan bakteri tanah.
Unsur-unsur lain juga diperlukan bagi perkembangan tumbuhan yang sehat. Tetapi ini diperlukan dalam jumlah sangat kecil. Kelompok ini meliputi besi, klorin, tembaga, mangan, seng, molibdenum, dan boron.
Selain 13 mineral ini, tumbuhan juga memerlukan 3 unsur yang merupakan bahan utama pembentuk tubuhnya, yakni oksigen, hidrogen, dan karbon. Tumbuhan mendapatkan ketiga unsur tersebut dari zat karbondioksida (yang mengandung unsur karbon dan oksigen, CO2), oksigen, dan air (yang mengandung unsur hidrogen dan oksigen, H2O) yang ada di atmosfer. Semua tumbuhan memerlukan keseluruhan 16 unsur ini.
Jika unsur-unsur ini diserap dalam jumlah yang terlalu besar atau terlampau kecil, berbagai ketidakwajaran akan timbul pada tumbuhan. Sebagai contoh, terlalu banyak nitrogen dari tanah menjadikan pertumbuhan yang rapuh, terutama pada suhu tinggi dan pertumbuhan yang berair. Sebaliknya, terlalu sedikit nitrogen dapat menyebabkan menguningnya warna tumbuhan, bercak-bercak merah dan ungu, berkurangnya tunas samping, dan pertumbuhan menua. Kekurangan fosfor berdampak pada pertumbuhan yang terhambat, pewarnaan coklat dan ungu pada dedaunan sejumlah tumbuhan, batang pokok berukuran kecil, berkurangnya pemekaran tunas samping, semakin sedikitnya dedaunan bagian bawah dan perbungaan yang lebih sedikit. Fosfor adalah unsur amat penting bagi pertumbuhan tumbuhan muda dan pembentukan biji. Singkatnya, keberadaan ion-ion ini dan penyerapannya dari dalam tanah dengan jumlah yang diperlukan, sangatlah penting bagi pertumbuhan tumbuhan sehat.
Penentu terpenting yang berperan dalam daur karbon dan nitrogen di lingkungan, sebagaimana dipaparkan dalam gambar di atas, tidak diragukan lagi adalah kehidupan tumbuhan. Nitrogen di udara tidak dapat diserap langsung oleh binatang dan manusia. Ketika nitrogen terpindahkan ke dalam tanah, dihasilkanlah zat amonia yang mengandung nitrogen. Zat amonia ini kemudian dioksidasi oleh bakteri tanah menjadi zat nitrat, dan dalam bentuk inilah nitrogen dapat diserap kembali oleh akar tumbuhan. Lalu manusia dan hewan memenuhi kebutuhan nitrogen mereka dengan memakan tetumbuhan.
Apa yang akan terjadi bila tumbuhan tidak memiliki kemampuan memilih ion ini? Apa yang akan terjadi jika tumbuhan mengambil segala jenis mineral, tidak hanya yang mereka butuhkan, atau mengambil terlalu banyak atau terlalu sedikit mineral? Tidak ada keraguan bahwa pada peristiwa tersebut akan terjadi gangguan membahayakan terhadap keseimbangan sempurna di bumi. Singkat kata, keseimbangan kehidupan di bumi juga ditentukan oleh kemampuan akar tumuhan dalam memilih ion dan segala zat yang diserapnya dari dalam tanah. Ini mungkin tak terpikirkan oleh kita. Tapi demikianlah adanya, kelangsungan kehidupan bersandar pada banyak penentu yang jumlahnya tak terhitung yang saling terkait, yang semuanya di luar kehendak dan kendali manusia. Allahlah yang mengatur semua ini, Dialah Pencipta Mahasempurna segala sesuatu hingga rinciannya yang terkecil, termasuk akar tumbuhan dengan segala kemampuannya yang mengagumkan
0 komentar:
Posting Komentar