Biologi Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9
40Tumbuhan adalah Produsen
Timbanglah sebuah pot yang disiram, tanamlah sebutir biji ek di dalamnya, lalu kembalilah bertahun-tahun kemudian untuk menimbang pohon ek mudanya: berkilo-kilogram kayu, kulit kayu, daun dan akar — sementara tanah di dalam potnya nyaris tidak kehilangan segram pun (Contoh 22.7 pertama kali melontarkan kejutan ini). Berkilo-kilogram pohon, yang dibuat dari apa? Bab ini memastikan jawabannya — dan menyebutkan perdagangan yang khas milik tumbuhan.
40.1 Materi organik dan materi mineral
Definisi 40.1 (Materi mineral dan materi organik)
Materi, bagi seorang ahli biologi, ada dua macam:
- materi mineral: materi dunia yang tak hidup — air, gas di udara, batuan, garam mineral terlarut pada Proposisi 22.3;
- materi organik: materi yang dibuat makhluk hidup dan menyusun tubuhnya — kayu, daun, otot, lemak, gula, wol. Dapat dibakar, dapat melapuk, dan selalu dapat dilacak sampai ke seorang pembuat yang hidup.
Contoh 40.2 (Mengelompokkan sesaku benda)
Dari sebuah saku mantel sesudah jalan-jalan: sebutir kerikil — mineral; sebutir buah hazel — organik (sebuah pohon hazel yang membuatnya); sebuah kancing plastik — anehnya organik menurut asalnya (plastik dibuat dari minyak bumi, yaitu sisa makhluk hidup purba yang sudah berubah); setetes air hujan — mineral; sebuah sarung tangan wol — organik (seekor domba yang membuat wolnya).
40.2 Perdagangan para produsen
Proposisi 40.3 (Tumbuhan menghasilkan materi organik dari materi mineral)
Sebuah tumbuhan hijau, kalau hanya diberi bahan mineral — air dan garam terlarut dari tanah, sebuah gas yang diambil dari udara — serta energi cahaya, membuat materi organik: gulanya sendiri, dan dari gula itu kayu, daun serta akar. Pembuatan inilah perdagangan yang dijanjikan Proposisi 22.6 untuk dijelaskan: tumbuhan adalah produsen — satu-satunya pembuat materi organik baru dari pasokan yang murni mineral. Zat hijau daunnya adalah permesinan penangkap cahayanya; pembuatannya terjadi di dalam daun, pada siang hari.
Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎
Contoh 40.4 (Buktinya, yang dirangkai)
Tiga pengamatan sebelumnya sekarang saling mengunci. Pot yang ditimbang: berkilo-kilogram pohon eknya tidak datang dari tanahnya — kebanyakan datang dari udara dan air. Si tawanan pucat pada Contoh 22.4: tanpa cahaya, tanpa pembuatan — tumbuhannya kelaparan dalam gelap dengan gudang mineral yang penuh. Daun mint yang kelaparan mineral pada Latihan 22.11: garam memang dibutuhkan — tetapi sebagai pasokan yang kecil, bukan sebagai bagian terbesarnya. Bagian terbesarnya dari udara dan air, energinya dari cahaya, bumbunya dari tanah.
Catatan 40.5 (Pertukaran gas, ke dua arah)
Gas udara yang dimasukkan daunnya adalah karbon dioksida — gas yang persis sama yang diembuskan setiap makhluk yang bernapas (Proposisi 26.5); dan pembuatannya melepaskan oksigen ke udara — gas yang persis sama yang dibutuhkan setiap makhluk yang bernapas. Tumbuhan pun bernapas, siang dan malam, seperti semua makhluk hidup; tetapi pada siang hari pembuatan oleh daun yang bekerja jauh melampaui pernapasannya. Udara yang dapat dihirup di dunia ini adalah hasil sampingan para produsen — satu utang lagi yang ditanggung setiap hewan kepada yang hijau.
40.3 Produsen memberi makan semua orang — dan menyimpan untuk dirinya
Proposisi 40.6 (Mata rantai pertama, yang dijelaskan)
Proposisi 19.3 menetapkan bahwa setiap rantai makanan bermula pada sebuah tumbuhan; sekarang ketetapan itu punya alasannya. Hanya produsen yang membuat materi organik dari materi mineral; setiap konsumen (Definisi 34.3) hanya dapat mengubah materi organik yang dimakannya. Jadi seluruh materi organik dalam setiap tubuh yang hidup — kelinci, rubah, elang, kamu — pertama kali dibuat di dalam sehelai daun, dan piramida makanan pada Proposisi 34.5 berdiri di atas lantai hijaunya karena di situlah materi memasuki dunia yang hidup.
Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎
Contoh 40.7 (Gudang milik tumbuhannya sendiri)
Apa yang dibuat sebuah tumbuhan melebihi kebutuhan harinya, disimpannya sebagai cadangan organik: umbi batang kentang dan umbi lapis tulip (Contoh 24.7), kedua belahan tebal kacang (Definisi 9.1), akar wortel yang gemuk (Latihan 3.10), rasa manis buah bit. Masing-masingnya adalah cahaya musim panas, yang ditabung sebagai materi — dan masing-masingnya persis yang dipanen petani, dan yang disantap pemakannya.
Metode 40.8 (Melacak makanan apa pun sampai ke daunnya)
Ambil makanan apa pun di atas meja:
- kalau ia materi tumbuhan — gandum pada rotinya, kentangnya, apelnya — ia langsung merupakan buatan produsen: sebutkan tumbuhannya dan organ simpanannya;
- kalau ia materi hewan — keju, telur, ham — turunlah menyusuri rantainya: hewannya makan apa? lalu siapa pembuat makanan itu? teruskan sampai ke tumbuhannya;
- tuliskan rantainya dengan anak panah (Definisi 19.1);
- kesimpulannya selalu sama: jejaknya berakhir di sehelai daun, di dalam cahaya.
40.4 Latihan
Latihan 40.1 ★
Definisikan materi mineral dan materi organik, dengan dua contoh masing-masing.
Solusi
Solusi Latihan 40.1.
Materi mineral: materi dunia yang tak hidup — air, batuan (juga gas di udara, garam mineral). Materi organik: materi yang dibuat makhluk hidup dan menyusun tubuhnya — kayu, otot (juga gula, wol, lemak).
Latihan 40.2 ★
Nyatakan perdagangan para produsen: masukannya, sumber energinya, keluarannya, dan bengkel tempat ia terjadi.
Solusi
Solusi Latihan 40.2.
Masukannya: air dan garam mineral dari tanah, sebuah gas (karbon dioksida) dari udara. Energinya: cahaya, yang ditangkap zat hijaunya. Keluarannya: materi organik — gula, lalu kayu, daun, akar, biji. Bengkelnya: daun hijaunya, pada siang hari.
Latihan 40.3 ★
Kelompokkan sebagai mineral atau organik: embun, cangkang siput, lilin lebah, granit, minyak goreng, garam laut.
Solusi
Solusi Latihan 40.3.
Mineral: embun, granit, garam laut. Organik: lilin lebah, minyak goreng — dan cangkang siputnya adalah buatan siputnya, yang dibangun dari zat mineral yang diendapkan hewannya: dibuat oleh makhluk hidup, dari pasokan mineral. (Kedua jawaban diberi nilai kalau disertai penalaran itu.)
Latihan 40.4 ★
Dari mana kebanyakan kilogram pohon eknya datang, kalau nyaris bukan dari tanahnya?
Solusi
Solusi Latihan 40.4.
Kebanyakan dari udara dan air — gas yang diambil dari udara dan air yang diminum akarnya — yang dirangkai di dalam daunnya dengan energi cahaya; tanahnya hanya memberi sejumlah kecil garam mineral.
Latihan 40.5 ★
Gas mana yang diambil daun yang bekerja dari udara, dan gas mana yang dilepaskannya? Siapa yang mengembuskan gas yang pertama dan membutuhkan gas yang kedua?
Solusi
Solusi Latihan 40.5.
Ia mengambil karbon dioksida dan melepaskan oksigen. Setiap makhluk hidup yang bernapas mengembuskan gas yang pertama dan membutuhkan gas yang kedua — termasuk kita sendiri.
Latihan 40.6 ★
Sebutkan empat organ simpanan tumbuhan dan apa yang disimpan masing-masing, dari Contoh 40.7.
Solusi
Solusi Latihan 40.6.
Umbi batang kentang dan umbi lapis tulip (gudang bawah tanah), kedua belahan tebal kacang (cadangan makanan bijinya), akar wortel yang gemuk, buah bit yang penuh gula — semuanya cadangan organik yang ditabung dari pembuatan musim panas.
Latihan 40.7 ★★
Mengapa tumbuhan di dalam lemari yang gelap kelaparan padahal gudang garam mineralnya penuh? Masukan mana yang tidak punya pengganti?
Solusi
Solusi Latihan 40.7.
Karena pembuatannya berjalan dengan cahaya: tanpa cahaya tidak ada energi untuk membangun materi organik, mineral apa pun yang menunggu di dalam tanahnya. Cahaya adalah satu-satunya masukan yang tidak punya pengganti — garamnya adalah bumbu, bukan bahan bakar.
Latihan 40.8 ★★
Mengapa tidak ada hewan yang dapat menjadi mata rantai pertama sebuah rantai makanan? Jawablah dengan pembedaan produsen/konsumen.
Solusi
Solusi Latihan 40.8.
Karena mata rantai pertama sebuah rantai harus memasukkan materi organik yang baru ke dalam dunia yang hidup, sedangkan hewan adalah konsumen: mereka hanya dapat mengubah materi organik yang sudah dibuat orang lain. Hanya produsen yang membuatnya dari pasokan mineral — sehingga mata rantai pertamanya selalu hijau.
Latihan 40.9 ★★
Jalankan Metode 40.8 atas sebuah roti isi keju: rotinya, menteganya, kejunya — tiga jejak menuju tiga daun.
Latihan 40.10 ★★
“Kompos memberi makan tumbuhannya sebagaimana jerami memberi makan seekor sapi.” Betulkan kalimat itu dengan tepat, memakai Catatan 22.5 dan definisi dalam bab ini — apa yang sesungguhnya disediakan kompos, dan apa yang dibuat tumbuhannya untuk dirinya sendiri?
Solusi
Solusi Latihan 40.10.
Jerami adalah makanan sapinya — materi organik yang diubahnya menjadi tubuhnya. Kompos bukanlah makanan tumbuhannya: ia mengisi ulang garam mineral tanahnya sambil melapuk. Tumbuhannya lalu membuat materi organiknya sendiri dari mineral itu, udara, air dan cahaya. Sapinya menyantap santapan; tumbuhannya membuat santapannya.
Latihan 40.11 ★★
Sebuah akuarium tertutup yang tersinari, berisi tumbuhan air dan ikan, dapat berjalan berbulan-bulan; sebuah akuarium tertutup yang gelap gagal dalam hitungan hari. Pakai Catatan 40.5 untuk menjelaskan kedua hasilnya.
Solusi
Solusi Latihan 40.11.
Kalau tersinari, pembuatan siang hari oleh tumbuhannya melepaskan oksigen dan menyerap karbon dioksida, sehingga mengimbangi pernapasan ikannya — pertukaran gasnya berjalan ke dua arah dan toplesnya berdaur. Kalau gelap, pembuatannya berhenti sementara setiap penghuninya (termasuk tumbuhannya) terus bernapas: oksigennya habis, karbon dioksidanya menumpuk, dan dunia tertutup itu tercekik.
Latihan 40.12 ★★★
Sebuah percobaan tua: sebatang anakan pohon dedalu yang ditumbuhkan lima tahun di dalam sebuah bak bertambah berat berkilo-kilogram; tanah kering di dalam baknya hanya kehilangan beberapa gram. Sang pelaku percobaan menyimpulkan “pohonnya terbuat dari air belaka”. Bagian kesimpulannya yang mana yang benar, yang mana yang belum lengkap — dan masukan mineral kedua apa, yang tidak diketahuinya, yang akan ditambahkan seorang ahli biologi modern?
Solusi
Solusi Latihan 40.12.
Benar: materi pohonnya memang tidak datang dari tanahnya — penimbangannya membuktikan hal itu untuk selamanya. Belum lengkap: air hanyalah satu bahan utamanya; ia tidak dapat mengetahui tentang gas yang diambil dari udara, yang memasok sebagian besar zat kayunya. Tambahan modernnya: karbon dioksida dari udara (ditambah sejumlah kecil garam mineral tanahnya) — air dan udara bersama-sama, yang dirangkai oleh cahaya.
40.5 Soal: Setahun Perjalanan Petani Sayur
Soal 40.1
Soal akhir pekan — cahaya, daun dan pembukuan sebuah kebun sayur
Seorang petani sayur menanam kentang, wortel, kacang dan selada, dan menyimpan pembukuan yang tajam tentang apa yang masuk dan apa yang keluar.
Bagian I — Teka-teki pembukuannya.
- Kebunnya menghasilkan dua ton sayur setahun; petaninya hanya menebarkan beberapa karung kompos. Timbanglah teka-tekinya: dari mana datangnya ton-ton itu, kalau bukan dari karungnya? (Jawablah dengan perdagangan para produsen.)
- Kelompokkan hasil panennya: kentangnya, wortelnya, biji kacangnya, daun seladanya — sebutkan peran masing-masing bagi tumbuhannya (organ simpanan, organ yang bekerja, simpanan biji).
- Petaninya berkata: “pemasokku yang sesungguhnya mengantar pada siang hari.” Terjemahkan ke dalam istilah Proposisi 40.3.
- Mengapa petaninya tetap membutuhkan komposnya, kalau bukan untuk ton-tonnya? (Ingatlah daun mint di dalam pasir.)
Bagian II — Membaca musimnya.
- Selada bulan Juni, yang dinaungi kain percobaan selama seminggu, keluar dalam keadaan pucat dan memanjang. Sebutkan percobaan yang diulanginya, dan masukan yang disingkirkannya.
- Barisan kentangnya ditimbuni tanah dan bagian atasnya yang rimbun dipuji: “bagian atas yang baik, umbi yang baik.” Jelaskan pepatahnya — apa hubungan antara daun yang bekerja di atas dan simpanan yang membengkak di bawah?
- Kemarau bulan Agustus menghentikan pertumbuhannya walaupun mataharinya menyala-nyala. Masukan mineral mana yang gagal, dan mengapa cahaya tidak dapat menggantikannya?
- Pada bulan September petaninya memotong lalu menyingkirkan tanaman kacangnya tetapi membenamkan akarnya ke dalam tanah. Seorang tetangga menyebut ini pemborosan. Belalah kebiasaannya dengan definisi materinya — apa yang sedang dikembalikan ke dalam tanah, untuk siapa?
Bagian III — Di luar kebunnya.
- Babi milik petaninya memakan kentang yang kecil-kecil; keluarganya memakan babinya. Tuliskan rantainya, lalu nyatakan di mana materi organiknya semula dibuat.
- Seorang pembeli mengaku bahwa saladnya “kebanyakan matahari”. Auditlah pengakuannya: daftarkan bahan yang sesungguhnya pada daun saladnya dan peran matahari yang tepat.
- Embun beku mematikan selada yang terakhir dalam semalam; keduanya melapuk di tempatnya menjelang bulan November. Materi organiknya tidak lenyap. Dahuluilah Bab 42: siapa yang mengambilnya, dan menuju keadaan apa?
- Rangkumlah kebunnya dalam satu kalimat yang memuat: produsen, materi mineral, materi organik, cahaya.
Solusi
Solusi Soal 40.1.
1. Ton-tonnya adalah materi organik yang dibuat tumbuhannya sendiri dari pasokan mineral — air, karbon dioksida udaranya, garam tanahnya — dengan cahaya sebagai energinya. Karungnya mengisi ulang mineralnya; udara dan hujannya mengantarkan bagian terbesarnya; daunnya yang mengerjakan pembuatannya.
2. Kentang: organ simpanan bawah tanah (umbi batang). Wortel: akar simpanan. Biji kacang: cadangan makanan bijinya, yang dikemas bagi tumbuhan berikutnya. Daun selada: organ yang bekerja itu sendiri — bengkel penangkap cahayanya, yang disantap segar.
3. Pemasok yang sesungguhnya adalah cahaya: setiap gram hasilnya dibangun dengan energi cahaya, pada siang hari, di dalam daunnya.
4. Untuk garam mineralnya: panen mengangkutnya pergi, dan tanpa pengisian ulang tumbuhannya akan kekurangan mineral seperti daun mint di dalam pasir — kecil dalam jumlah, tak tergantikan dalam fungsi.
5. Percobaan lemari yang gelap (si tawanan pucat): kainnya menyingkirkan cahaya, dan seminggu saja sudah terlihat — pucat, memanjang, pembuatannya lemah.
6. Umbinya diisi oleh bagian atasnya: daunnya membuat gula pada siang hari, dan kelebihannya dipipakan turun lalu ditabung di dalam umbi yang membengkak. Daun yang bekerja dengan rimbun berarti kelebihan yang besar — bagian atas yang baik, umbi yang baik.
7. Air. Pembuatannya membutuhkan semua masukannya sekaligus: cahaya memasok energi, bukan zat — kalau akarnya kering, tidak ada yang dapat dibangun, secerah apa pun langitnya.
8. Akar yang dibenamkan itu adalah materi organik yang dikembalikan ke dalam tanah: sambil melapuk, ia akan membebaskan mineralnya bagi tanaman yang akan datang — aturan pengembalian pada Proposisi 35.5, yang dibayar dengan materi tumbuhan. Pemborosannya justru kalau akarnya dibakar.
9. Tanaman kentang babi keluarganya. Seluruh materi organiknya pertama kali dibuat di dalam daun tanaman kentangnya — babinya dan keluarganya hanya mengubahnya.
10. Bahannya: air dan garam mineral dari tanah, karbon dioksida dari udara — yang dirangkai menjadi materi daun. Peran mataharinya yang tepat: energi, bukan zat. Saladnya adalah air, udara dan tanah, yang dibangun oleh cahaya matahari — pujian puitisnya layak, daftar bahannya keliru.
11. Para pengurainya — kehidupan tanah mulai dari cacing dan kutu kayu sampai makhluk hidup yang terlalu kecil untuk dilihat — makan dari daun yang mati lalu memecah materi organiknya kembali menuju materi mineral, sehingga mengisi ulang tanah yang akan ditimba tanaman berikutnya.
12. Misalnya: “Produsen di kebunnya membangun materi organik — yaitu panennya — dari materi mineral yang berasal dari tanah, air dan udara, dengan memakai cahaya sebagai energinya.”