BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mahoni (Swietenia macrophylla) Mahoni tergolong ke dalam famili Meliaceae dan terdapat dua jenis spesies yang cukup dikenal yaitu Swietenia macrophylla (mahoni daun lebar) dan Swietenia mahagoni (mahoni daun sempit). Tinggi tanaman Mahoni dapat mencapai hingga 40 m dengan diameter batang mencapai lebih dari 100 cm. Daun berwarna hijau muda hingga hijau tua dengan panjang daun 10-30 cm. Bunga diproduksi di tangkai bunga dan ukuran tiap bunganya kecil. Buah Mahoni berbentuk kapsul dengan panjang buah mencapai 8-20 cm, benihnya bersayap dengan panjang 5-9 cm yang terdapat di dalam buah (Sitepu, 2007).
(a) (b) Gambar 2.1. a. Pohon Mahoni (Swietenia macrophylla); b. Daun Mahoni Swietenia macrophylla King, yang juga dikenal sebagai Mahoni daun lebar, merupakan jenis pohon tropis endemik Amerika Tengah dan Amerika Selatan yang memiliki persebaran alami yang luas, terbentang dari Meksiko sampai Bolivia dan Brazil Tengah. Spesies mahoni ini juga ditanam di Asia Tenggara dan Pasifik yaitu India, Indonesia, Filipina dan Sri Lanka. Perkembangan alami optimum Swietenia macrophylla adalah pada kondisi hutan tropis kering dengan curah hujan tahunan 1000-2000 mm, suhu tahunan rata-rata 24o C dan rasio evapotranspirasi potensial dari 1-2. Di Indonesia Swietenia macrophylla tumbuh pada ketinggian dari 0-1500 mdpl, di daerah dengan suhu rata-rata tahunan dari 20o-28o C (Krisnawati et al., 2011).
i Universitas Sumatera Utara
2.2 Klorofil Kandungan klorofil adalah salah satu faktor internal selain gen, hormon, struktur anatomi, dan morfologi organ tumbuhan yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Disamping itu, pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan juga dipengaruhi oleh faktor eksternal, yaitu tanah, kelembapan, cahaya dan air (Sasmirahardja dan Siregar 1997, dalam Sumenda et al., 2011). Klorofil adalah pigmen berwarna hijau yang terdapat dalam kloroplas. Pada tumbuhan tingkat tinggi, kloroplas terutama terdapat pada jaringan parenkim palisade dan parenkim spons daun. Dalam kloroplas, pigmen utama klorofil serta karotenoid dan xantofil terdapat pada membran tilakoid (Salisbury dan Ross, 1991). Klorofil berperan menarik elektron dari cahaya matahari agar terjadi fotosintesis. Struktur kimia klorofil sama dengan heme, suatu senyawa cincin pada hemoglobin, dimana poros Fe pada heme digantikan oleh Mg. Klorofil mengabsorbsi energi dari cahaya matahari sehingga menjadi molekul berenergi tinggi, yang dapat melepaskan elektron dari molekul air dan proton dari oksigen. Sehingga terjadilah proses fotosintesis dengan bantuan matahari (Arrohmah, 2007). Terdapat dua macam klorofil yaitu klorofil a dengan rumus molekul C55H72O5N4Mg dan klorofil b dengan rumus molekul C55H70O6N4Mg. Klorofil merupakan pigmen yang berfungsi sebagai antena, mengumpulkan cahaya serta mentransfer energi ke pusat reaksi pada proses fotosintesis. Klorofil a berperan secara langsung dalam reaksi pengubahan energi radiasi menjadi energi kimia serta menyerap dan mengangkut energi ke pusat reaksi molekul. Sementara itu, klorofil b berfungsi sebagai penyerap energi radiasi yang selanjutnya diteruskan ke klorofil a. Salah satu bentuk adaptasi secara fisiologis tanaman terhadap penyinaran rendah adalah dengan penurunan rasio klorofil a/b melalui peningkatan klorofil b. Meningkatnya klorofil b berdampak positif terhadap efektivitas penyerapan energi radiasi pada kondisi yang ternaungi (Sirait, 2008). Fungsi utama klorofil pada fotosintesis adalah menyerap energi cahaya. Molekul klorofil bekerja dengan giat untuk merangsang reaksi endergonik yang terlibat dalam sintesis energi kimia. Kemampuan klorofil ini memungkinkan
i Universitas Sumatera Utara
terjadinya proses fotosintesis. Klorofil bukanlah komponen kimia utama pada membran tilakoid tetapi klorofil adalah komponen yang paling mudah diukur. Karena hanya ditemukan pada membran tilakoid, oleh karena itu membran ini sering digunakan sebagai penanda perkembangan kloroplas. Kloroplas dewasa mengandung 1-2 pg, atau 5-10 x 108 molekul klorofil per plastid (Hoober, 1984). Spektrofotometer merupakan salah satu peralatan penelitian yang paling banyak digunakan dalam bidang biologi. Spektrofotometer mengukur jumlah relatif cahaya dari panjang gelombang berbeda yang diserap dan diteruskan oleh larutan pigmen. (Campbell et al., 2000). Hasil penelitian Hidayati (2009), terhadap Angsana(Pterocarpus indicus) dan Kersen (Muntingia calabura) menunjukkan bahwa kandungan klorofil pada tanaman yang tumbuh dilingkungan normal atau jauh dari pencemaran lebih tinggi dibandingkan kandungan klorofil didaerah porong. Hal ini menunjukkan bahwa tingkat pencemaran yang tinggi akan mengakibatkan kerusakan klorofil, menyebabkan jumlah klorofil dalam daun berkurang sehingga produksi fotosintesis berkurang. Jika fotosintesis berkurang pertumbuhan tanaman akan terganggu.
2.3 Faktor-Faktor Pembentuk Klorofil Proses pembentukan klorofil dipengaruhi oleh banyak faktor. Baik itu faktor dari dalam tubuh tumbuhan maupun dari luar yaitu lingkungan. Faktor lingkungan utama yang mempengaruhi pembentukan klorofil adalah cahaya, suhu, mineral-mineral dan air, tetapi pembentukan klorofil sangat sensitif terhadap semua faktor yang mengganggu proses metabolisme (Kramer dan Kozlowski, 1960).
2.3.1 Faktor Genetik Faktor yang paling penting adalah potensial genetik dari tumbuhan, karena kadang-kadang mutasi genetik mengakibatkan kerugian yaitu mengurangi kemampuan tumbuhan untuk membentuk klorofil dan menghasilkan bibit tumbuhan albino yang berumur pendek. Jika hal ini terjadi terus-menerus, mutasi menyebabkan proses pembentukan klorofil terganggu, sehingga mengakibatkan
i Universitas Sumatera Utara
kurangnya klorofil didaerah tertentu pada daun (daun beraneka ragam) atau kandungan klorofil rendah. Selain itu, kelainan sitoplasma bawaan juga menyebabkan kelainan pada proses pembentukan klorofil (Kramer dan Kozlowski, 1960).
2.3.2 Cahaya Cahaya sangat berperan penting dalam pembentukkan klorofil. Hal ini berkaitan dengan perbedaan penaung yang digunakan sehingga intensitas cahaya yang diterima berbeda. Hasil penelitian Pompelli et al. (2010) dalam Solikhah et al. (2015) menunjukkan adanya perbedaan kandungan klorofil daun pada kopi robusta yang mendapatkan intensitas cahaya sebesar 50 dan 100 persen. Nilai kandungan klorofil daun tanaman kopi yang mendapatkan intensitas cahaya sebesar 50% lebih besar dibandingkan dengan tanaman kopi yang mendapatkan intensitas cahaya penuh.
2.3.3 Oksigen Klorofil disintesis dengan cara fotoreduksi protoklorofilid menjadi klorofilid a, yang diikuti oleh esterifikasi fitol membentuk klorofil a. Klorofil a juga terdapat pada daun dengan warna merah kecoklatan tetapi dengan jumlah sedikit. Selanjutnya xantofil dibentuk melalui penggabungan molekul oksigen dengan karoten yang menyebabkan daun berubah warna menjadi hijau kekuningan. Jika tidak terdapat oksigen maka xantofil tidak akan terbentuk jika xantofil tidak terbentuk maka klorofil juga tidak akan terbentuk (Sumenda et al., 2011)
2.3.4 Temperatur Sintesis klorofil terjadi pada kisaran temperatur yang luas. Tanaman evergreen harus mensintesis klorofil pada zona iklim yang ekstrim mulai dari suhu beku sampai pada suhu tertinggi pada pertengahan musim panas. Banyak tanaman konifer
mengalami klorosis selama musim dingin, yang mungkin
dikarenakan tumbuhan lebih banyak mengalami kerusakan daripada mensintesis klorofil pada temperatur yang rendah tersebut (Kramer dan Kozlowsky, 1960).
i Universitas Sumatera Utara
2.3.5 Mineral Salah satu dari banyak penyebab klorosis pada tumbuhan adalah defisiensi satu mineral penting bagi tumbuhan. Misalnya, defisiensi nitrogen yang umumnya menyebabkan klorosis pada tumbuhan, khususnya pada daun yang lebih tua. Selain itu zat besi juga merupakan zat lain yang menyebabkan klorosis, khususnya pada daun-daun yang masih muda, meskipun besi bukan merupakan unsur dari klorofil, ternyata ketersediaannya cukup penting untuk mensintesis klorofil. Magnesium adalah unsur dari klorofil, oleh karena itu defisiensi Magnesium secara alamiah akan menyebabkan klorosis. Fakta tersebut menunjukkan bahwa defisiensi dari kebanyakan mineral merupakan salah satu jawaban atas terjadinya klorosis, jadi hampir semua gangguan metabolisme normal cenderung mengganggu sintesis klorofil (Kramer dan Kozlowsky, 1960).
2.3.6 Air Respon tanaman terhadap kekurangan air pada umumnya ditunjukkan dengan penurunan konsentrasi klorofil daun. Penurunan kandungan klorofil pada saat tanaman kekurangan air berkaitan dengan aktivitas perangkat fotosintesis dan menurunkan laju fotosintesis tanaman. Kekurangan air akan mempengaruhi kandungan dan organisasi klorofil dalam kloroplas pada jaringan. Disamping itu penyerapan unsur hara dari tanah oleh akar terhambat, sehingga mempengaruhi ketersediaan unsur N dan Mg yang berperan penting dalam sintesis klorofil (Syafi, 2008 dalam Ai et al., 2011).
2.4 Stomata Stoma (Jamak; stomata) merupakan celah dalam epidermis yang dibatasi oleh dua sel epidermis khusus, yaitu sel penutup. Dengan mengubah bentuknya, sel penutup mengatur pelebaran dan penyempitan celah. Sel yang mengelilingi stoma dapat berbentuk sama dengan sel epidermis lainnnya. Sel yang berbeda bentuk itu dinamakan sel tetangga, yang kadang-kadang berbeda juga isinya. Sel tetangga berperan dalam perubahan tekanan osmotik yang menyebabkan gerakan sel penutup yang mengatur lebar celah. Stomata terdapat pada semua bagian
i Universitas Sumatera Utara
tumbuhan di atas tanah, tetapi paling banyak ditemukan pada daun (Hidayat, 1995). Stomata terdapat hampir pada semua bagian permukaan tanaman terdiri dari lubang (porus) yang dikelilingi oleh 2 sel penutup. Pada daun, stomata terdapat pada permukaan atas maupun bawah, atau biasanya pada permukaan bawah saja. Fungsi utama stomata adalah sebagai tempat pertukaran gas seperti CO2, yang diperlukan tumbuhan untuk melangsungkan proses fotosintesis. Selain sebagai pertukaran gas CO2, stomata juga merupakan bagian tanaman tempat terjadinya penyerapan polutan (Duldulao dan Gomez, 2008). Stomata tumbuhan pada umumnya membuka saat matahari terbit dan menutup saat hari gelap, sehingga memungkinkan masuknya CO2 yang diperlukan untuk fotosintesis pada siang hari. Umumnya, proses pembukaan memerlukan waktu sekitar satu jam, dan penutupan berlangsung secara bertahap sepanjang sore. Stomata menutup lebih cepat ketika tumbuhan ditempatkan dalam gelap secara tiba-tiba, taraf minimum cahaya yang diperlukan pada kebanyakan tumbuhan kira-kira 1/1000 sampai 1/30 cahaya matahari penuh, yang hanya cukup untuk melakukan fotosintesis bersih. Tingkat cahaya yang tinggi mengakibatkan stomata membuka lebih besar (Salisbury dan Ross, 1995). Stomata dari kebanyakan spesies membuka dalam keadaan terang dan menutup dalam keadaan gelap. Stomata juga cenderung untuk membuka jika konsentrasi karbondioksida dalam rongga substomata turun di bawah suatu tingkat yang kritis, yang merupakan mekanisme untuk menjamin suplai fiksasi karbondioksida (Fitter dan Hay, 1991). Jumlah stomata tumbuhan dari spesies dan tempat tumbuh yangberbeda sangat bervariasi. Tumbuhan Xerofit memiliki jumlah stomata yang lebih banyak dinbandingkan tumbuhan mesofit. Jumlah stomata umumnya 1-2 persen dari total luas daun. Frekuensi stomata adalah jumlah stomata perunit area permukaan daun. Hal ini sangat bervariasi dipengaruhi oleh lingkungan tempat tumbuhan tersebut tumbuh (Pandey dan Sinha, 2002). Hasil penelitian Fathia et al. (2015) terhadap tanaman semak menunjukkan bahwa beberapa stomata pada tanaman yang berada di jalan raya memiliki jumlah yang lebih banyak daripada stomata pada tanaman yang berada di perumahan.
i Universitas Sumatera Utara
Stomata pada daun tanaman meningkat dikarenakan luas daun cenderung mengecil. Tanaman tersebut memiliki stomata yang lebih banyak namun ukuran stomata juga lebih kecil.
2.5 Timbal (Pb) Timbal (Pb) termasuk dalam kelompok logam berat golongan IVA dalam sistem periodik unsur kimia, mempunyai nomor atom 82 dengan berat atom 207,2, berbentuk padat pada suhu kamar, bertitik lebur 327,4oC dan memiliki berat jenis sebesar 11,41/l. Pb jarang ditemukan dialam dalam keadaan bebas melainkan dalam bentuk senyawa dengan molekul lain, misalnya dalam bentuk PbBr2 dan molekul PbCl2 (Gusnita, 2012). Keberadaan logam berat di lingkungan berasal dari dua sumber yaitu dari alam (vulkanik) dan antropogenik (aktivitas manusia). Sumber antropogenik berasal dari aktivitas manusia, misalnya industri pertambangan, cat, penapisan logam, baterai, kaleng, yang merupakan sumber cukup besar adalah pembuangan gas kendaraan bermotor (Satolom, 2013). Kandungan Pb berbeda pada tiap daun tanaman karena setiap daun tanaman memiliki karakteristik yang berbeda seperti luas daun dan bulu daun. Daun yang memiliki trikoma atau bulu daun akan lebih mudah dalam menyerap partikel-partikel seperti logam berat Pb, sedangkan tanaman yang memiliki permukaan daun yang licin akan sulit menyerap partikel-partikel logam berat Pb. Tanaman yang memiliki kandungan Pb pada kategori rendah memiliki luas daun yang relatif kecil serta permukaan daun yang licin dan tidak memiliki bulu daun. Tanaman yang berada pada kategori tinggi umumnya memiliki luas daun yang kecil juga namun permukaan daun tanaman tersebut tidak rata dan terdapat bulu daun sehingga logam berat terserap pada tanaman (Fathia et al., 2015). Kemampuan tanaman menyerap Pb dari udara dipengaruhi oleh bentuk kimiawi Pb, senyawa Pb dapat diserap melalui proses adsorpsi maupun absorpsi. Pada proses adsorpsi Pb yang terlepas dari kendaraan bermotor hanya melekat pada bagian permukaan akar gantung, daun maupun batang, adsorpsi timbal pada komponen tanaman ini hanya berdasarkan interaksi senyawa timbal dengan komponen tanaman (kohesi) (Lubis dan Heny, 2002 dalam Aminarti, 2013 ).
i Universitas Sumatera Utara
