Setelah kita mengenal struktur organ dan jaringan yang menyusun tumbuhan serta fungsinya, kita akan mengulas bahwa struktur organ dan jaringan tumbuhan menginspirasi manusia untuk mengembangkan teknologi yang memiliki banyak manfaat bagi manusia. Apa saja teknologi yang terinsipirasi dari struktur tumbuhan yang telah dikembangkan oleh manusia? Yuk simak lebih lanjut pembahasan materi berikut ini.
1. Panel Surya/Solar Cell
Panel Surya yang Telah Dipasang Di Atas Atap Rumah Image via assets.newatlas.com
Panel Surya adalah alat yang dapat mengubah sinar Matahari menjadi energi listrik. Ketika cahaya matahari menabrak permukaan panel surya menyebabkan elektron pada panel surya bergerak melalui konduktor dan menjadi arus listrik.
Mekanisme kerja panel surya ini terinspirasi oleh proses fotosintesis yang terjadi pada daun tumbuhan. Melalui proses fotosintesis ini dihasilkan oksigen dan glukosa. Saat daun terkena sinar matahari, klorofil akan menyerap energi cahaya.
Selanjutnya, elektron pada kompleks klorofil akan bergerak melalui suatu saluran dan menyebabkan muatan positif ikut bergerak. Muatan positif ini selanjutnya bergerak menuju kompleks enzim yang berfungsi menghasilkan energi kimia berupa ATP dan NADPH. Energi ATP dan NADPH tersebut selanjutnya akan digunakan untuk mengubah gas karbon dioksida menjadi glukosa. Prinsip pengubahan energi tersebutlah yang dijadikan dasar teknologi panel surya.
Pelajari Juga: 10 Pertanyaan tentang Cahaya dan Sifatnya
Lampu Penerangan Jalan yang Menggunakan Sensor Cahaya
Ketika kamu mengamati lampu penerangan jalan, beberapa lampu penerangan tersebut ada yang dapat menyala sendiri ketika menjelang malam dan mati sendiri saat menjelang pagi tanpa harus dinyalakan atau dimatikan secara manual. Lampu penerangan tersebut mampu menyala dan mati secara otomatis karena dilengkapi dengan sensor cahaya yang disebut fotoresistor atau light-dependent resistor dan sakelar on dan off. Fotoresistor mampu mendeteksi ada dan tidaknya cahaya di lingkungan sekitar.
Mekanisme pada lampu penerangan tersebut terinspirasi oleh mekanisme yang terjadi pada tumbuhan kaktus. Tumbuhan kaktus memiliki stomata yang akan membuka saat malam hari dan akan tertutup saat sing hari untuk mengurangi penguapan air.
Proses membuka dan menutup stomata ini didukung oleh aktivitas sel penjaga stomata. Sel penjaga stomata tersebut memiliki reseptor cahaya yang disebut fotoreseptor yang peka terhadap cahaya.
Saat siang hari yang terik, fotoreseptor pada sel penjaga akan menangkap cahaya dan menyebabkan air dalam sel penjaga dipompa keluar dengan bantuan ion-ion akibatnya sel penjaga akan mengecil dan stomata tertutup.
Pelajari Juga: Reaksi Fotosintesis Gelap dan Terang
Saat malam hari, air dipompa lagi masuk ke sel penjaga dengan bantuan ion-ion, sehingga sel penjaga menjadi lebih besar, akibatnya stomata menjadi terbuka.
3. Lapisan Pelindung dan Pengkilat
Mobil yang Dilapisi dengan Cat Pengkilap
Ketika kita melihat daun talas atau daun teratai, kita akan melihat bahwa daun tersebut sangat bersih dan tahan air. Jika kita melihat melalui mikroskop pada daun pada daun talas dan daun teratai maka kita akan melihhat pada permukaan daun terdapat lapisan tebal yang disebut kutikula.
Lapisan kutikula tersusun atas senyawa lipid berupa lilin dan polimer hidrokarbon yang disebut kutan. Kedua senyawa ini bersifat hidrofobik atau tidak suka air. Sehingga jika air mengenai lapisan ini tidak akan membasahi daun. Lapisan lilin tersebut juga mampu mencegah menempelnya debu atau kotoran yang lain dan membuat daun tetap bersih.
Oleh karena itu para ilmuan telah mengadopsi mekanisme tersebut dan menerapkannya untuk membuat cat yang tidak mudah kotor, lapisan pengkilap dan lapisan anti air. Misalnya pada semir sepatu, lapisan mengkilap pada mobil dan perabot rumah tangga.
4. Alat Pemurnian Air
Mesin Pemurnian Air
Ketika kita melihat akar eceng gondok, kita akan melihat akar eceng gondok tersebut berbentuk serabut-serabut yang padat dan rapat. Akar eceng gondok mampu menyerap partikel dalam air sehingga air menjadi bersih. Bahkan zat-zat berbahaya seperti racun dapat diserap oleh eceng gondok.
Jika kita mengamati membran sel akar eceng gondok secara lebih teliti dengan menggunakan mikroskop elektron, maka akan terlihat lubang-lubang atau saluran kecil pada membran sel. Saluran ini terbentuk dari protein yang memiliki lubang dengan ukuran tertentu dan daya ikat tertentu pula.
Salah satu salurannya bernama aquaporin. Aquaporin ini merupakan saluran (protein kanal) yang hanya dapat dilewati oleh air, sehingga partikel lain tidak dapat masuk lewat aquaporin.
Mekanisme tersebut menginspirasi ilmuan untuk mengembangkan teknologi penyaringan atau pemurnian air. Dengan teknologi ini, air yang kotor dapat disaring sehingga air hasil penyaringan benar-benar bersih dan aman untuk dikonsumsi.
Sabtu, 19 Juni 2021 ~ Oleh Admin ~ Dilihat 16473 Kali
Teknologi yang Terinspirasi oleh Struktur Tumbuhan
Pemahaman terhadap struktur organ dan jaringan yang ada pada tumbuhan dapat memberikan inspirasi terhadap penciptaan produk-produk elektronik yang bermanfaat bagi manusia dalah kehidupan sehari-hari. Dan berikut ini merupakan beberapa produk elektronik yang diciptakan untuk kepentingan manusia yang terinspirasi dari struktur organ, jaringan dan proses yang ada pada tumbuhan:
1. Panel Surya (Solar Cell)
Panel surya merupakan alat yang dapat mengubah sinar matahari menjadi energy listrik. Ketika cahaya matahari menabrak permukaan panel surya menyebabkan electron (partikel penyusun atom yang bermuatan negatif) pada panel surya bergerak melalui suatu konduktor dan menjadi arus listrik. Dan, mekanisme kerja panel surya dalam proses fotosintesis di daun ini terinspirasi oleh mekanisme dari proses fotosintesis yang terjadi pada daun tumbuhan.
Gb. . Reaksi pengubah energy cahaya menjadi energy kimia dalam proses fotosintesis di daun
Sumber: Dok. Kemendikbud
Gb. Panel surya dan komponen penyusunnya, mengubah energy cahaya menjadi listrik
Sumber: Dok. Kemendikbud
2. Lapisan Pelindung dan Pengilap
Gambar 12. Lapisan pelindung, (a) lapisan pelindung (kutikula) pada daun tumbuhan, (b) Perbandingan mobil sebelum dan sesudah dilapisi pelindung yang terbuat dari wax (lilin)
Sumber: Dok. Kemendikbud
Daun pada tanaman talas atau daun teratai sangat bersih dan tahan air. Hal ini dikarenakan pada penampang melintang dari kedua daun tersebut terdapat lapisan tebal yang disebut kutikula yang tersusun atas senyawa lipid berupa lilin (wax) dan polimer hidrokarbon yang disebut kutan. Kedua senyawa ini bersifat hidrofobik atau tidak suka air, sehingga jika air mengenai lapisan ini tidak akan membasahi daun. Lapisan lilin ini juga mampu mencegah menempelnya debu atau kotoran lain dan membuat daun tetap bersih. Ilmuwan juga telah mengadopsi mekanisme ini dan menerapkannya untuk membuat cat yang tidak mudah kotor, lapisan pengilap, dan lapisan anti air, misalnya pada semir sepatu, lapisan pengilap pada mobil atau perabot rumah tangga, dan lain sebagainya.
3. Sensor Cahaya
Beberapa lampu penerangan jalan ada yang dapat menyala sendiri ketika menjelang malam dan mati sendiri saat menjelang pagi tanpa harus dinyalakan dan dimatikan secara manual. Lampu penerangan jalan tersebut mampu menyala dan mati secara otomatis karena dilengkapi dengan sensor cahaya yang disebut fotoresistor atau lightdependent resistor (LDR) dan sakelar pengatur on dan off. Fotoresistor ini mampu mendeteksi ada dan tidak adanya cahaya di lingkungan sekitar. Fotoresistor ini merupakan resistor atau hambatan listrik yang dapat diubah nilai hambatannya melalui penyinaran cahaya. Hambatan listrik dari fotoresistor ini akan berkurang jika terkena cahaya, dengan kata lain jika terdapat cahaya alat ini mampu menghantarkan listrik. Saat menjelang pagi, sinar matahari akan mengenai fotoresistor yang menyebabkan listrik mengalir menuju sakelar. Dan, aktifnya sakelar ini malah akan mematikan aliran listrik utama, sehingga lampu penerangan jalan menjadi mati. Saat menjelang malam, aliran listrik tidak dapat mengalir melalui fotoresistor ini sehingga tidak ada aliran listrik yang mengalir menuju sakelar. Akibatnya sakelar berada dalam kondisi on sehingga lampu penerangan menyala.
Gb. Lampu jalanan dan sensor cahaya (light-dependent resistor)
Sumber: Dok. Kemendikbud
Gb. Kaktus di gurun dan stomata
Sumber: Dok. Kemendikbud
Mekanisme pada lampu penerangan tersebut juga terinspirasi oleh mekanisme yang terjadi pada tumbuhan yaitu pada tanaman kaktus. Tanaman kaktus hidup di daerah gurun yang kering. Tumbuhan kaktus memiliki stomata yang unik. Stomata kaktus akan membuka saat malam hari dan akan tertutup saat siang hari untuk mengurangi penguapan air. Proses membuka dan menutupnya stomata didukung oleh aktivitas sel penjaga stomata. Sel penjaga ini memiliki reseptor cahaya yang disebut fotoreseptor yang peka terhadap cahaya. Saat siang hari yang terik fotoreseptor pada sel penjaga akan menangkap cahaya dan menyebabkan air dalam sel penjaga dipompa keluar dengan bantuan ion-ion. Akibatnya sel penjaga akan mengecil dan lubang stomata tertutup. Saat malam hari, air dipompa lagi masuk ke dalam sel penjaga dengan bantuan ion-ion, sehingga sel penjaga menjadi lebih besar, akibatnya stomata menjadi terbuka.
4. Alat Pemurnian Air
Pada umumnya perairan yang ditumbuhi eceng gondok kondisi airnya jernih. Hal ini dikarenakan akar - akar eceng gondok berbentuk serabut - serabut yang banyak dan rapat mampu menyerap partikel-partikel yang terlarut dalam air sehingga air menjadi bersih. Bahkan zat-zat berbahaya seperti racun pun dapat diserap oleh eceng gondok. Pada membran sel akar terdapat lubang-lubang atau saluran kecil. Saluran ini terbentuk dari protein dan memiliki lubang dengan ukuran tertentu dan daya ikat tertentu pula. Salah satu salurannya bernama aquaporin. Aquaporin ini merupakan saluran (protein kanal) yang hanya dapat dilewati oleh air, sehingga partikel lain tidak dapat masuk lewat aquaporin. Mekanisme tersebut menginspirasi ilmuwan untuk mengembangkan teknologi penyaringan atau pemurnian air. Dengan teknologi ini air yang kotor dapat disaring, sehingga air hasil penyaringan benar-benar bersih dan aman untuk dikonsumsi.
Gb. (kiri) Ecen gondok dan jalur penyerapan air serta partikel lainnya, (kanan) Alat pemurni air
Sumber: Dok. Kemendikbud