Di alam, proses pernapasan tanaman sangat berbeda dengan manusia, tetapi sama pentingnya. Tanaman bergantung pada struktur khusus yang disebut stomata untuk pertukaran gas. Lubang-lubang kecil ini penting untuk kelangsungan hidup dan pertumbuhan tanaman, yang memungkinkan tanaman menyerap karbon dioksida dan melepaskan oksigen. Mengapa stomata secara bercanda disebut "mulut tanaman"? Hari ini, kita akan melihat lebih dalam proses biologis yang luar biasa ini.
Stomata adalah lubang pada epidermis tanaman, biasanya terletak di permukaan daun dan batang. Setiap stomata dikelilingi oleh dua sel penjaga khusus, yang dapat membuka dan menutup untuk menyesuaikan ukuran stomata, sehingga mengendalikan aliran gas masuk dan keluar. Proses ini sangat penting bagi tanaman untuk dilakukan selama fotosintesis dan respirasi.
Fungsi stomata adalah untuk memungkinkan oksigen dari udara masuk ke bagian dalam daun dan melepaskan karbon dioksida yang disintesis.
Pada siang hari, stomata biasanya terbuka. Hal ini karena dalam kondisi intensitas cahaya tinggi, air di dalam sel penutup akan masuk ke dalam sel melalui proses yang disebut "osmosis", yang meningkatkan tekanan turgor sel. Dalam keadaan ini, karbon dioksida tidak hanya dapat masuk ke daun untuk fotosintesis, tetapi uap air juga dikeluarkan, suatu proses yang disebut transpirasi. Melalui kedua proses ini, tanaman dapat menyerap karbon dioksida yang dibutuhkan dan mengendalikan kehilangan air.
Respirasi tanaman berkaitan erat dengan keseimbangan air, yang membuat pembukaan dan penutupan stomata penting untuk kelangsungan hidup.
Jumlah, ukuran, dan distribusi stomata bervariasi di antara spesies tanaman. Secara umum, stomata pada tumbuhan dikotil sebagian besar terletak pada epidermis bawah daun, sedangkan tumbuhan monokotil seperti bawang dan jagung memiliki jumlah stomata yang sama pada epidermis atas dan bawah. Lebih jauh, stomata pada daun yang mengapung mungkin hanya terdapat pada epidermis atas, sedangkan daun yang terendam mungkin tidak memiliki stomata sama sekali. Variasi ini memungkinkan tumbuhan untuk menyerap karbon dioksida dan menahan air secara efisien dalam kondisi lingkungan yang berbeda.
Seiring dengan meningkatnya perubahan iklim, perilaku stomata juga dapat berubah. Penelitian telah menunjukkan bahwa banyak tumbuhan sangat sensitif terhadap perubahan cahaya dan kadar karbon dioksida. Misalnya, ketika menghadapi konsentrasi karbon dioksida yang tinggi, tumbuhan mengurangi jumlah stomata untuk melindungi diri dari kehilangan air yang berlebihan. Adaptasi ini juga mengurangi transpirasi tumbuhan, yang membantu menghemat air yang berharga.
Menghadapi perubahan iklim, strategi bertahan hidup tanaman pasti akan berubah, dan respons stomata merupakan bagian penting darinya.
Tidak berarti stomata selalu ada pada tanaman; evolusinya dapat ditelusuri kembali ke tahap awal sejarah evolusi tanaman. Menurut penelitian, stomata mungkin berasal dari nenek moyang alga tanaman, dan stomata muncul pada saat tanaman berhasil memasuki daratan dan membuka ekosistem yang sama sekali baru. Proses ini menandai bahwa kemampuan tanaman untuk menggunakan stomata telah menjadi kunci keunggulan kelangsungan hidup mereka.
Meskipun stomata merupakan saluran bagi tanaman untuk memperoleh karbon dioksida, stomata juga menjadi jalur bagi patogen untuk menyerang. Penelitian telah menemukan bahwa tanaman dapat merasakan keberadaan patogen dan meresponsnya dengan tepat. Ketika tanaman terinfeksi patogen, stomata akan segera menutup untuk mencegah masuknya lebih banyak patogen. Mekanisme perlindungan diri ini penting untuk kelangsungan hidup tanaman.
Seiring meningkatnya perubahan iklim global, tanaman menghadapi tantangan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Perubahan iklim memengaruhi perilaku stomata, yang pada gilirannya mengubah pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Cara mengoptimalkan fungsi stomata untuk beradaptasi dengan lingkungan yang terus berubah akan menjadi arah penting dalam penelitian ilmu tanaman di masa depan.
Dalam rahasia pernapasan tanaman ini, kita melihat bahwa stomata, sebagai "mulut tanaman", memainkan peran yang tak tergantikan dalam kelangsungan hidup tanaman. Bagaimana proses ini memengaruhi seluruh ekosistem?