8 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Deskripsi Swietenia macrophylla

8
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Deskripsi Swietenia macrophylla King.
Tanaman mahoni merupakan salah satu tanaman yang dianjurkan untuk
pengembangan HTI (Hutan Tanaman Industri). Mahoni dalam klasifikasinya
termasuk famili Meliaceae. Ada dua spesies yang cukup dikenal yaitu: S.
macrophylla (mahoni daun lebar) dan S. mahagoni (mahoni daun sempit).
Kedudukan mahoni dalam taksonomi tumbuhan adalah sebagai berikut.
Kingdom
Divisi
Kelas
Ordo
Famili
Genus
Spesies
: Plantae (Tumbuhan)
: Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)
: Magnoliopsida (berkeping dua / dikotil)
: Sapindales
: Meliaceae
: Swietenia
: Swietenia macrophylla King.
(Suhono, 2010)
Tanaman ini berasal dari Amerika tropis, terutama Honduras, Guatemala,
Yucatan, Meksiko, Venezuela, Peru, Bolivia, sampai Brazil. Kayu mahoni Honduras
mirip dengan kayun mahoni Spanyol. Jenis umum ini ditanam sebagai tanaman peneduh
karena sangat rindang.
Batang tanaman ini mencapai tinggi 10-20 m, berwarna cokelat tua keabuaabuan, dan memiliki banyak cabang sehingga kanopi berbentuk payung dan sangat
rimbun (Suhono, 2010). Menurut Joker dan Scmidt (2000), daun mahoni bertandan
dan menyirip yang panjangnya berkisar 35-50 cm, tersusun bergantian, halus
berpasangan, 4-6 pasang tiap daun, panjangnya berkisar 9-18 cm. Bunga kecil berwarna
putih, panjang 10-20 cm, malai bercabang.
8
9
Buah kering merekah, umumnya berbentuk kapsul bercuping 5, keras,
panjang 12-15 (-22) cm, abu-abu coklat, dan halus. Bagian luar buah mengeras,
ketebalan 5-7 mm bagian dalam lebih tipis. Dibagian tengah mengeras seperti kayu,
berbentuk kolom dengan 5 sudut yang memanjang menuju ujung. Buah akan pecah
mulai dari ujung atau pangkal pada saat masak dan kering. Biji menempel pada
kolumela melalui sayapnya, meninggalkan bekas yang nyata setelah benih terlepas.
Umumnya setiap buah mahoni terdapat 35-45 biji (Joker dan Scmidt, 2000).
2.2 Klorofil
Klorofil merupakan katalisator yang penting pada tumbuhan terutama dalam
proses fotosintesis. Klorofil terdapat dalam kloroplas dalam jumlah nisbi banyak,
sering terikat longgar dengan protein, tetapi mudah diekstraksi ke dalam pelarut lipid
seperti aseton dan eter (Harborne, 1987;259).
Sifat fisik klorofil adalah menerima dan atau memantulkan cahaya dengan
gelombang yang berlainan (berpendar = berfluoresensi). Klorofil banyak menyerap
sinar dengan panjang gelombang antara 400-700 nm, terutama sinar merah dan biru.
Sifat kimia klorofil, antara lain (1) tidak larut dalam air, melainkan larut dalam
pelarut organik yang lebih polar, seperti etanol dan kloroform; (2) inti Mg akan
tergeser oleh 2 atom H bila dalam suasana asam, sehingga membentuk suatu
persenyawaan yang disebut feofitin yang berwarna coklat (Dwidjoseputro, 1994
dalam Ai dan Banyo, 2011).
Klorofil terdiri dari molekul empat cincin pirol, satu dengan lainnya
dihubungkan oleh gugus metana (-CH=). Pada inti molekul terdapat atom
magnesium yang diikat oleh nitrogen dari dua cincin pirol dengan ikatan kovalen
10
serta oleh dua buah atom nitrogen dari dua cincin pirol lain dengan ikatan koordinat
kovalen (Rothemund, 1956), seperti yang telah dicantumkan pada gambar 1.
Gambar 1. Struktur Molekul Klorofil (Rothemund, 1956:6)
Dari total pigmen hijau yang diperoleh dari daun, sekitar 72 persen adalah
klorofil a dan sisanya klorofil b. Proporsinya agak bervariasi, namun tidak lebih dari
10 %. Kedua klorofil ini memiliki rumus berikut, seperti (Palladin, 1923: 7) :
a. Klorofil a, C55H72 O5N4Mg
b. Klorofil b, C55H70O6N4Mg
Menurut Tswett dalam Rothemund (1956:2) menetapkan bahwa beberapa
tumbuhan mengandung dua pigmen hijau, yaitu klorofil a sebagai blue-green
chlorophyll dan klorofil b sebagai yellow-green chlorophyll. Beberapa tumbuhan
lebih banyak mengandung klorofil a daripada klorofil b. Kedua klorofil tersebut
menurut Harborne (1987:259), memiliki perbedaan yang terletak pada struktur
klorofil a yang memiliki gugus metil, sedangkan klorofil b memiliki gugus aldehida
yangterikat di kanan atas cincin pirol. Struktur klorofil a dan b tertera pada gambar 2.
11
Gambar 2. Struktur molekul Klorofil a (A), dan Struktur molekul Klorofil b (B)
(Rothemund 1956:198)
Pada tahap pertama biosintesis klorofil, asam amino asam glutamat
dikonversi menjadi 5-asam amino levulinat (ALA) terbentuk dari suksinil KoA dan
glisin oleh enzim ALA sintetase. Pada reaksi ini asam glutamat melekat ke molekul
RNA transfer. Ini adalah salah satu contoh kecil dalam biokimia di mana tRNA
digunakan dalam proses selain sintesis protein. Dua molekul ALA kemudian
terkondensasi untuk membentuk porphobilinogen (PBG), yang akhirnya membentuk
cincin pirol dalam klorofil. Tahap berikutnya adalah perakitan struktur porfirin dari
empat molekul PBG. Fase ini terdiri dari enam langkah enzimatik yang berbeda,
berakhir dengan produk protoporfirin IX.
Semua tahapan dalam biosintesis sampai pada Porifirin sama untuk sintesis
klorofil dan heme. Tapi di sini cabang jalur, dan molekul tergantung pada logam
yang diikat pusat porfirin tersebut. Jika magnesium dimasukkan oleh enzim
magnesium chelatase, maka akan diubah menjadi molekul klorofil, jika besi yang
dimasukkan, maka akan berlangsung pembentukan menjadi heme.
12
Gambar 3. Tahapan Biosintesis Klorofil
Tahap berikutnya dari jalur biosintesis klorofil adalah pembentukan cincin
kelima (cincin E) oleh siklisasi salah satu rantai samping asam propionat membentuk
protochlorophyllide. Jalur ini melibatkan pengurangan/reduksi salah satu ikatan
ganda dalam cincin D, menggunakan NADPH. Proses ini digerakkan oleh cahaya
13
pada angiosperma dan dibantu oleh enzim protochlorophyllide oksidoreduktase
(POR) (Taiz and Zeiger, 2010).
2.3 Stomata
Stomata adalah celah di antara epidermis yang diapit oleh 2 sel penutup. Di
dekat sel penutup terdapat sel-sel yang mengelilinginya disebut sel tetangga. Sel
penutup dapat membuka dan menutup sesuai dengan kebutuhan tanaman akan
transpirasinya, sedangkan sel-sel tetangga turut serta dalam perubahan osmotik yang
berhubungan dengan pergerakan sel-sel penutup. Stomata terdapat pada semua
bagian tumbuhan yang terdedah ke udara, tetapi lebih banyak terdapat pada daun
(Pandey dalam Haryanti, 2010).
Stomata berasal dari kata Yunani : stoma yang mempunyai arti lubang atau
porus. Jadi, stomata adalah porus atau lubang-lubang yang terdapat pada epidermis
yang masing-masing dibatasi oleh dua buah sel penutup. Fahn (1991) menambahkan
bahwa stomata merupakan kesinambungan epidermis terputus-putus oleh lubanglubang kecil sekali. Bagian tersebut adalah ruang antar sel yang dibatasi oleh dua sel
khas yang disebut sel penjaga. Sel penjaga bersama-sama dengan lubang di
antaranya membentuk stoma.
Hidayat (1995) mengatakan bahwa stomata berkembang menjelang aktivitas
meristematik pada epidermis selesai, daun terus berkembang selama beberapa waktu,
di saat daun memanjang dan meluas karena perbesaran sel. Pada perkembangan
stoma di Angiospermae, sel induk dari sel penutup biasanya dibentuk dengan
pembelahan sel protoderm yang menghasilkan anak sel yang tak sama besar. Sel
anak yang kecil membelah menjadi dua sel sama besar dan setiap sel anaknya
14
berkembang menjadi sel penutup. Dengan meluas secara berbeda-beda, sel penutup
memperoleh bentuknya yang khas. Zat antar sel diantara kedua sel penutup
membengkak dan hubungan antar kedua sel itu melemah. Celah stomata terbentuk
pada saat kedua sel itu memisah di bagian tengah. Berbagai penyesuaian dalam
ruang terjadi antara sel penutup dan sel di dekatnya sehingga sel penutup dapat
menonjol ke atas atau bertempat lebih rendah dari permukaan epidermis. Pada daun
dikotil, sel penutup biasanya berbentuk lengkung seperti biji kacang merah atau
ginjal bila dilihat dari atas.
2.4 Letak dan jumlah stomata
Stomata hanya terdapat di permukaan bawah daun, tapi sering ditemui di
kedua permukaan, tapi lebih banyak terletak di bagian bawah daun. Pada daun-daun
yang berwarna hijau stomata akan terdapat pada kedua permukaannya atau
kemungkinan pula hanya terdapat pada satu permukaannya saja, yaitu pada
permukaan bagian bawah. Menurut Mayer dan Anderson dalam Sutrian (2004)
bahwa pada daun dikotiledoneae mengandung sejumlah stomata pada tiap cm2 dari
daun tumbuhan itu terdapat sekitar 1.000 sampai 100.000 stomata. Frekuensi stomata
tidak saja bervariasi antar jenis tetapi juga antar daun dari tumbuhan yang sama
(Hariyanto, 2010).
Letak dan jumlah stomata daun pada permukaan daun berhubungan dengan
fungsi stomata pada daun sebagai salah satu sarana transpirasi, karena stomata
berperan dalam membantu meningkatkan laju angkutan air dan garam mineral,
mengatur suhu tumbuhan dengan cara mengatur melepaskan kelebihan panas dan
mengatur turgor optimal di dalam sel (Sasmitamihardja, 1990). Perubahan jumlah
15
stomata dan epidermis dapat dilihat melalui indeks stomata. Indeks stomata dihitung
dengan menggunakan rumus (Lestari, 2009) yaitu :
Jumlah Stomata
Indeks Stomata =
x 100 %
Jumlah Stomata + Jumlah sel epidermis
2.5 Pencemaran udara
Pencemaran udara terjadi jika komposisi zat-zat yg ada diudara melampaui
ambang batas yang ditentukan. Adanya bahan-bahan kimia yang melampaui batas
dapat membahayakan kesehatan manusia, mengganggu kehidupan hewan dan
tumbuhan serta terganggunya iklim (cuaca) dengan aktivitas manusia dan kemajuan
tekhnologi terutama akibat proses pembakaran bahan bakar di industri atau
kendaraan bermotor, maka banyak gas-gas yang dihasilkan dan bercampur dengan
udara sebagai zat pencemar. Bahan kimia yang merupakan zat pencemar udara
adalah karbondioksida (CO2), karbonmonoksida (CO), sulfurdioksida (SO2),
oksidanitrogen (NO2), senyawa hidrokarbon, dan partikulat logam berat(Pohan, N.
2002).
Pencemaran udara ini dapat berbentuk padatan, seperti partikel kecil yang
disebabkan oleh debu yang berterbangan akibat tiupan angin, asap dari industri dan
kendaraan bermotor, serta proses pembusukan sampah organik. Pencemaran udara
selain berbentuk padatan dapat berupa cairan dan gelombang. Pencemaran berupa
cairan seperti air hujan maupun bahan kimia yang cukup dominan (bentuk gas seperti
Ozon, CO2), sedangkan pencemaran udara yang berbentuk gelombang seperti
kebisingan akibat suara yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor (Rahmawaty,
2002).
16
Menurut Wardhana (1995), bahwa udara di alam tidak pernah ditemukan
bersih tanpa polutan sama sekali. Polutan yang mencakup 90 % dari jumlah polutan
udara seluruhnya, dapat dibedakan menjadi lima kelompok sebagai berikut (dalam
Putra 2002 : 1) :
a.
b.
c.
d.
e.
karbon monoksida (CO)
Nitrogen oksida (NOx)
Hidrokarbon (HC)
Sulfur dioksida (SO2)
Partikel
2.5.1 Nitrogen Oksida (NOx)
Nitrogen Oksida (Nox) yaitu senyawa jenis gas yang terdapat di udara bebas,
sebagian besar berupa gas nitrit okdisa (NO) dan nitrogen oksida (NO2) serta
berbagai jenis oksida dalam jumlah yang sedikit. Gas NO tidak berwarna dan tidak
berbau, sedangkan gas NO2 berwarna coklat kemerahan, berbau tidak sedap dan
cukup menyengat. Berbagai jenis NOx dapat dihasilkan dari proses pembakaran
bahan bakar minyak (BBM) dan bahan bakar (BB) fosil lainnya pada suhu tinggi,
yang dibuang ke lingkungan melalui cerobong asap pabrik-pabrik di kawasan
pertanian dapat merusak hasil panen (Hidayati, 2009).
Udara yang telah tercemar oleh gas nitrogen oksida tidak hanya berbahaya
bagi manusia dan hewan saja, tetapi juga berbahaya bagi kehidupan tanaman.
Pengaruh gas NOx pada tanaman antara lain timbulnya bintik-bintik pada permukaan
daun. Pada konsentrasi yang lebih tinggi gas tersebut dapat menyebabkan nekrosis
atau kerusakan pada jaringan daun. Dalam keadaan seperti ini daun tidak dapat
berfungsi sempurna sebagai tempat terbentuknya karbohidrat melalui proses
17
fotosintesis, akibatnya tanaman tidak dapat berproduksi seperti yang diharapkan
(Pohan, 2002).
2.5.2 Hidrokarbon (HC)
Zat ini kadang-kadang disebut sebagai senyawa organik yang mudah
menguap (Volatile organic compounds/VOC) dan juga sebagai gas organik reaktif
(Reactive organic gases/ROG). Hidrokarbon merupakan uap bensin yang tidak
terbakar dan produk samping dari pembakaran tak sempurna (Sudjoko dkk,
2011:5.20).
Hidrokarbon yang berupa etilen (C2H4) dapat mengakibatkan kerusakan
tanaman terutama dapat menghambat pertumbuhan yang ditandai dengan perubahan
warna daundan kematian bagian-bagian bunga. Partikel yang berupa debu yang
berada pada daun tanaman akan memberi lapisan kerak pada permukaan daun.
Apabila lapisan kerak pada permukaan daun dalam jumlah banyak, akan dapat
mengganggu proses fotosintesis pada tanaman (Srikandi 1999, dalam Anonim,
2011).
2.5.3 Sulfur dioksida (SO2)
Emisi sulfur dioksida terutama disebabkan oleh pembakaran bahan bakar
yang mengandung belerang (sulfur), termasuk bahan bakar minyak yang ditambang
dari daerah-daerah vulkanik. Sulfur oksida terutama disebabkan oleh dua jenis gas
belerang yang tidak berwarna, yaitu gas SO2 yang berbau sangat tajam dan tidak
dapat terbakar di udara dengan SO3 yang tidak reaktif (Siregar, 2005).
Sulfur oksida (SOx) terbentuk dari sulfur atau bahan yang mengandung sulfur
bereaksi dengan oksigen. Sulfur oksigen yang utama adalah SO2. Pencemaran sulfur
18
dioksida sama halnya dengan pencemar lain yaitu dipengaruhi oleh dua faktor yaitu
konsentrasi SO2 dan waktu kontak (Meitiyani, 2003).
2.5.4 Timbal
Timbal merupakan salah satu jenis logam berat yang memiliki bobot atom
lebih besar dari bobot atom kalsium dan densitasnya lebih besar dari 5 g/cm3. Logam
berat memiliki nomor atom 22-92 dan terdapat pada periode IVA dan VIIA
(Nurafiyati, 2004). 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.
Peningkatan kadar timbal di udara sangat dipengaruhi oleh emisi gas buang
kendaraan bemotor yang menggunakan bensin yang mengandung timbal tetra etil
lead. Stoker dan Seager (1972), menyatakan bahwa senyawa-senyawa timbal yang
dikeluarkan oleh proses pembakaran bensin pada kendaraan bermotor cukup banyak
jenisnya, tetapi yang paling besar yaitu timbal oksida (PbOx) (dalam Ronaldo, 2008).
Menurut Fergusson (1990), dalam Antari dan Sundra (2002), bahan
pencemar (polutan) yang berasal dari gas kendaraan bermotor umumnya berupa gas
hasil sisa pembakaran dan partikel logam berat seperti timah hitam (Pb). Timah
hitam (Pb) yang dikeluarkan dari kendaraan bermotor rata-rata berukuran 0,02-0,05
μm. Semakin kecil ukuran partikelnya semakin lama waktu menetapnya.
Masuknya partikel timbal kedalam jaringan daun bukan karena timbal
diperlukan tanaman, tetapi hanya sebagai akibat ukuran stomata daun yang cukup
19
besar dan ukuran partikel timbal yang relatif kecil dibanding ukuran stomata. Timbal
masuk ke dalam tanaman melalui proses penyerapan pasif. Timbal setelah masuk ke
dalam sistem tanaman akan diikat oleh membran-membran sel, mitokondria dan
kloroplas yang kemudian akan menyebabkan penurunan kemampuan tanaman dalam
menyerap air, pertumbuhan yang lambat, dan pembukaan stomata yang tidak
sempurna (Widiriani, 1996 dalam Siregar, 2005).
Penelitian yang dilakukan oleh Rahayu (1995) dalam Karliansyah (1997),
pada tanaman sengon terbukti bahwa kadar Pb meningkat dengan makin tingginya
kadar dan lamanya pemaparan Pb, demikian pula dengan klorofil yang
memperlihatkan perubahan kadarnya akibat pemaparan pencemar untuk waktu yang
lama dan kadar yang cukup tinggi. Secara anatomi, perubahan bentuk stomata juga
terjadi.