Praktikum Virtual Transportasi Tumbuhan: Potometer dan Xilem

Praktikum virtual transportasi tumbuhan ini menjalankan praktikum potometer dari GCSE dan A-level Biology: sebatang tunas yang dipotong dan dipasang rapat ke dalam pipa kapiler, gelembung udara yang bergerak saat tunas menyerap air, dan sebuah stopwatch. Siswa melakukan tiga pengukuran pada masing-masing dari tiga suhu udara, menghitung laju dan volume air yang diserap dengan V = πr²d, lalu menjelaskan polanya dengan teori kohesi–tegangan. Praktikum kedua meletakkan seledri dalam air berwarna untuk menunjukkan bahwa air bergerak di xilem. Dalam satu jam pelajaran, siswa mendapat tabel hasil yang lengkap, pola yang jelas, dan perhitungan yang sering muncul di ujian.

Keterkaitan dengan kurikulum

• AQA GCSE Biology 4.2.3.1–4.2.3.2 (jaringan tumbuhan dan sistem organ tumbuhan): xilem dan floem, transpirasi, serta pengaruh suhu, kelembapan, aliran udara, dan cahaya terhadap laju transpirasi.
• AQA A-level Biology 3.3.4.2 (transpor massa pada tumbuhan): teori kohesi–tegangan, potometer, dan translokasi melalui aliran massa di floem.
• IB Biology B3.2 (transpor) dan Cambridge IGCSE Biology transportasi pada tumbuhan.

Simulic tidak berafiliasi dengan AQA, IB, Cambridge, maupun lembaga ujian mana pun dan tidak didukung oleh mereka.

Sebelum praktikum (5 menit)

Minta siswa menetapkan satu prediksi, di kertas atau sebagai pertanyaan 1 pada tautan kelas:

"Sebatang tunas berdaun dalam potometer dipindahkan dari udara 15 °C ke udara 35 °C. Cahaya, kelembapan, dan angin tetap sama. Apa yang terjadi pada laju penyerapan air?"

Sebagian siswa menduga tidak ada perubahan ("tumbuhan hanya butuh air sebanyak itu"). Sebagian lain menduga naik sedikit. Hanya sedikit yang menduga lajunya naik lebih dari tiga kali lipat.

Langkah kerja dalam simulasi

1. Buka tab Praktikum dan pilih Potometer. Atur Waktu ke 2 menit.
2. Pertahankan kondisi kontrol: Cahaya 70%, Kelembapan 50%, Angin 1 m/s.
3. Atur Suhu ke 15 °C. Tekan Mulai mengukur tiga kali; setiap pengukuran dimulai dengan gelembung di tanda awal. Tabel mencatat jarak, laju dalam mm/min, dan volume dalam mm³/min. Kotak informasi menunjukkan rata-rata pengukuran pada kondisi ini.
4. Ulangi pada 25 °C dan 35 °C.
5. Untuk satu pengukuran, hitung sendiri volumenya: V = πr²d, dengan r = 0,5 mm.
6. Seledri: pilih Seledri dalam air berwarna, 30 menit, Suhu 25 °C. Jalankan sekali dengan Berdaun dicentang dan sekali tanpa centang, lalu tekan Buat sayatan untuk melihat jaringan mana yang terwarnai.

Suhu (°C)	Jarak dalam 2 menit (mm): 1 / 2 / 3	Laju rata-rata (mm/min)	Volume yang diserap (mm³/min)
15
25
35

Hasil yang diharapkan

Semua nilai berasal dari simulasi. Setiap pengukuran memiliki galat acak sekitar ±6%, sehingga hasil antarkelompok sedikit berbeda.

Suhu (°C)	Contoh pengukuran (mm/min)	Laju model (mm/min)	Volume (mm³/min)
15	6,15; 6,10; 6,25	5,9	4,6
25	11,56; 11,04; 11,00	11,0	8,6
35	19,73; 18,79; 20,01	19,5	15,3

• Lajunya kira-kira berlipat dua setiap kenaikan 10 °C: dari 15 ke 35 °C, lajunya naik lebih dari tiga kali lipat.
• Pada 25 °C, gelembung bergerak sekitar 22 mm dalam 2 menit, jadi V = π × 0,5² × 22 ≈ 17 mm³ dalam 2 menit, atau sekitar 8,6 mm³/min.
• Faktor lain pada 25 °C: kelembapan 90% menurunkan laju menjadi 2,2 mm/min; udara tanpa angin memberi 5,7; gelap memberi 1,5 karena stomata menutup.
• Seledri, 30 menit: dengan daun, pewarna naik sekitar 87 mm (2,9 mm/min); tanpa daun hanya sekitar 7 mm. Titik-titik berwarna pada sayatan melintang adalah xilem di dalam berkas pengangkut.

Pertanyaan untuk siswa

1. (Prediksi, ditanyakan lagi setelah praktikum) Apa yang terjadi pada laju penyerapan air dari 15 °C ke 35 °C?
2. Kondisi apa saja yang harus tetap sama saat Anda menguji suhu?
3. Pada 25 °C, berapa laju rata-rata dari tiga pengukuran 2 menit?
4. Pada 35 °C, berapa volume air yang diserap tunas per menit?
5. Jelaskan mengapa laju naik seiring suhu dan bagaimana air mencapai daun.

Jawaban untuk guru: (1) Naik lebih dari tiga kali lipat, dari sekitar 5,9 menjadi 19,5 mm/min. (2) Cahaya, kelembapan, dan angin (serta tunas yang sama). (3) Sekitar 11,0 mm/min (diterima 10,2 sampai 11,8). (4) Sekitar 15,3 mm³/min (diterima 14,0 sampai 16,6). (5) Udara yang lebih hangat dapat menampung lebih banyak uap air dan air menguap lebih cepat dari sel daun, sehingga gradien uap air keluar dari stomata lebih curam dan lebih banyak air yang hilang. Penguapan menarik kolom air yang bersambung naik di xilem, yang disatukan oleh kohesi antarmolekul air.

Miskonsepsi umum

• "Potometer mengukur transpirasi." Potometer mengukur penyerapan air. Sebagian besar air itu ditranspirasikan, tetapi sedikit dipakai untuk fotosintesis dan menjaga sel tetap turgid.
• "Air dipompa naik di batang." Pembuluh xilem adalah tabung mati. Air ditarik dari atas oleh penguapan, bukan didorong oleh akar, kecuali tekanan akar yang kecil.
• "Floem mengangkut air dari akar ke atas." Floem mengangkut sukrosa dari sumber ke penampung (sink), ke atas maupun ke bawah. Coba Keratkan batang di tab Tumbuhan utuh: daun tetap segar karena xilemnya utuh.

Pengayaan

• Di tab Floem (aliran tekanan), ubah pemuatan sukrosa dan penampungnya, lalu ikuti perbedaan tekanan yang mendorong aliran massa.
• Di tab Tumbuhan utuh, tekan Beri satu daun ¹⁴CO₂ dan lihat ke mana sukrosa berlabel itu berakhir.

Pertanyaan umum

Apa bedanya dengan praktikum virtual transpirasi?

Praktikum virtual transpirasi memakai tumbuhan utuh dan stomata untuk membandingkan angin, cahaya, kelembapan, dan air tanah. Praktikum ini memakai potometer, menambahkan suhu, dan membahas xilem serta floem.

Mengapa setiap pengukuran sedikit berbeda?

Simulasi menambahkan galat acak sekitar ±6%, seperti potometer sungguhan. Karena itulah metodenya meminta tiga pengukuran pada setiap suhu.

Apakah ini menggantikan potometer sungguhan?

Tidak. Potometer sungguhan melatih keterampilan seperti memotong tunas di dalam air dan merapatkan sambungan. Pakai simulasi untuk merencanakan, berlatih perhitungan, atau saat tunas gagal dipakai pada hari praktikum. Lihat laboratorium virtual vs laboratorium fisik.

Simulasi dan panduan terkait

Transpirasi dan pengaturan stomata Difusi dan Osmosis – Model Membran dan Percobaan Potongan Kentang

Untuk pergerakan air ke dalam sel, lihat praktikum virtual osmosis.