Apa biologi di balik keindahan musim semi? | Sains | Pelaporan mendalam tentang sains dan teknologi | DW

Ketika kita memikirkan keajaiban awal musim semi, kita sering memikirkan bunga.

Di Eropa, pohon sakura mekar dengan bunga merah muda yang indah. Jalan-jalan seperti Heerstrasse yang dipenuhi bunga sakura di Bonn, bekas ibu kota Jerman, memikat pengunjung dari seluruh dunia pada bulan April dan Mei.

Seperti halnya ladang tulip berwarna-warni di Belanda, hutan bluebell yang ikonik di Inggris, dan ladang poppy Tuscany.

Tapi sesuatu yang mungkin sama menariknya dengan bunga itu sendiri adalah ilmu di baliknya.

Kembali dari tidur panjang

Suhu dingin dapat menghentikan atau sangat mengurangi proses biologis dan pembentukan es dapat membunuh sel tumbuhan. Tanaman telah mengembangkan trik untuk bertahan hidup dari cengkeraman keras musim dingin.

Beberapa pohon gugur, seperti maple, menyedot daunnya hingga kering dari air dan nutrisinya sebelum rontok di musim gugur. Mereka menyimpan “makanan” ini untuk waktu yang lebih hangat di dalam batangnya yang tebal dan terisolasi dengan baik.

Transfer nutrisi ini memberi kita warna merah, oranye, dan kuning musim gugur yang indah dan bernostalgia. Setelah itu, pohon memasuki keadaan tidak aktif dan pertumbuhan terhenti.

Saat suhu mendingin, pohon menyedot nutrisi dari daunnya, menyebabkannya berubah warna

Pohon lain, seperti pinus, memilih pendekatan yang berbeda. Daunnya yang tipis seperti jarum dilapisi lapisan lilin, yang membuat mereka tahan terhadap dingin, memungkinkan mereka untuk tetap hidup selama musim dingin. Tapi ini bukan tanaman berbunga — bijinya tidak terkuak.

Kapan mekar?

Pembungaan adalah proses kompleks yang bervariasi dari spesies ke spesies. Setiap tanaman memiliki metode uniknya sendiri.

Kapan dan bagaimana tanaman mekar dapat bergantung pada strategi penyerbukannya — baik melalui udara, lebah, kupu-kupu, atau burung.

Pohon ceri Bonn diserbuki oleh lebah madu, yang berarti mereka menghasilkan bunga saat lebah paling aktif. Garis waktu berbunga lainnya ditentukan oleh faktor-faktor seperti durasi siang hari, suhu atau kematangan.

Seekor kupu-kupu merak

Beberapa bunga diserbuki oleh kupu-kupu, sementara yang lain diserbuki oleh lebah atau angin

Tumbuhan yang merespons siang hari dapat dibagi menjadi dua kelompok: Tumbuhan yang mekar saat malam hari lebih pendek, dan yang mekar saat malam lebih panjang. Tanaman yang berbunga pada malam yang lebih panjang dapat mekar lebih awal di musim semi, seperti pohon sakura. Tanaman malam pendek, seperti selada dan bayam, berbunga kemudian di musim panas.

Kemampuan tanaman untuk melacak siang hari membutuhkan dua atribut: Kemampuan untuk merasakan cahaya, dan semacam jam internal 24 jam.

Tanam ‘mata’ dan ‘jam’

Untuk melacak variasi di siang hari, tanaman memiliki protein peka cahaya yang disebut fitokrom. Fitokrom hadir dalam dua “rasa” – bentuk tidak aktif yang disebut Pr dan bentuk aktif yang disebut Pfr.

Pada siang hari, Pr menyerap cahaya merah dari matahari dan berubah menjadi bentuk Pfr aktif. Saat jumlah sinar matahari berkurang dan malam semakin dekat, Pfr berubah kembali menjadi bentuk Pr yang tidak aktif.

Proses ini mirip dengan cara kerja sel fotoreseptor di mata kita. Kami memiliki dua jenis sel utama di retina kami: batang dan kerucut. Batang sebagian besar terlibat dengan penglihatan malam dan kerucut dengan penglihatan siang hari. Seperti fitokrom, mereka bekerja dengan protein yang berubah bentuk ketika mereka menerima cahaya.

Phytochrome memungkinkan tanaman untuk “menonton” durasi siang hari untuk melacak perubahan musim. Hari-hari yang panjang menunjukkan musim panas, hari-hari yang pendek menunjukkan musim dingin.

Fitokrom inilah yang memberi tahu pohon yang berganti daun, saat hari mulai semakin pendek di musim gugur, untuk bersiap-siap menghadapi musim dingin, menggugurkan daunnya dan menyimpan sumber daya sebanyak mungkin untuk musim semi.

Protein terus-menerus mengutak-atik jam internal tanaman untuk beradaptasi dengan perubahan tahunan, mengendalikan apa yang dikenal sebagai ritme sirkadian, yang berulang kira-kira setiap 24 jam.

Ritme ini telah terlihat pada hewan, tumbuhan, dan jamur dan menangani banyak proses biologis—misalnya, memungkinkan kita untuk tidur di malam hari dan tetap terjaga di siang hari, atau mengalami jet lag setelah bepergian ke zona waktu yang berbeda.

Pergerakan daun, pembungaan, perkecambahan, pertumbuhan dan bahkan produksi aroma adalah beberapa proses yang dikendalikan oleh ritme sirkadian.

Sinyal bunga

Berbunga adalah proses yang sangat intensif energi. Untuk berbunga, tanaman menggunakan makanan dan nutrisi yang biasanya disediakan untuk menumbuhkan dan menghasilkan cabang dan daun baru.

Bagian-bagian yang dihasilkan tumbuhan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu vegetatif dan reproduktif. Bunga bersifat reproduktif. Bagian vegetatif mencakup segala sesuatu yang tidak terlibat dalam reproduksi, seperti batang, akar dan daun.

Tetapi kedua bentuk itu berasal dari kuncup.

Bunga musim dingin di India

Bunga-bunga ini tumbuh selama bulan-bulan musim dingin di India

Tunas biasanya berkembang menjadi bentuk vegetatif, seperti daun atau cabang. Ini adalah semacam keadaan default.

Jadi apa yang membuat kuncup tiba-tiba berubah dan berubah menjadi bunga berwarna-warni?

Dalam percobaan yang dilakukan selama tahun 1930-an, ketika daun dirangsang dengan jumlah yang tepat pada malam hari dan kemudian segera dikeluarkan dari tanaman, tanaman tidak akan berbunga.

Tetapi jika daun itu tetap menempel selama beberapa jam, bunga mekar. Ini menunjukkan bahwa semacam zat misterius sedang diproduksi di daun sebagai respons terhadap periode malam yang tepat, yang kemudian bergerak dari daun ke kuncup untuk menghasilkan bunga yang cantik.

Zat itu disebut “florigen.” Sifat kimianya baru disinari pada tahun 2007.

Mekar lebih cepat?

Suhu juga berperan dalam bagaimana tanaman melacak musim.

Suhu yang lebih hangat mengkatalisis pertumbuhan tanaman. Reaksi kimia menjadi lebih cepat, metabolisme meningkat dan cadangan makanan yang disimpan sebagai pati dipecah menjadi gula. Ini seperti menyalakan pabrik yang sangat kompleks secara perlahan.

Bunga matahari di langit biru

Saat iklim menghangat, bunga bermekaran lebih cepat di tahun ini

Bukti yang dikumpulkan di seluruh dunia selama beberapa dekade terakhir menunjukkan bahwa pembungaan telah dimulai lebih awal dan lebih awal ketika suhu rata-rata naik.

Sebuah studi yang diterbitkan bulan lalu menemukan bahwa tanaman yang berbasis di Inggris rata-rata berbunga hampir sebulan lebih awal, dan tahun lalu, pohon sakura Jepang mekar lebih awal dari tahun mana pun yang tercatat.

Ini bisa jadi karena fakta bahwa banyak biji hanya bisa mekar pada suhu tertentu, kata para peneliti dalam sebuah studi tahun 2015. Saat iklim menghangat, sweet spot untuk benih datang lebih cepat, menyebabkan bunga mekar lebih awal.

“Tampaknya tanaman bertujuan untuk berbunga bukan pada waktu tertentu dalam setahun, tetapi ketika suhu optimal untuk pembentukan benih sudah dekat,” kata studi tersebut.

Diedit oleh: Clare Roth

.

Leave a Comment