Daun merupakan salah satu organ penting yang berperan dalam proses fotosintesis. Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung manakala tidak adanya zat hijau daun dalam proses perombakan CO2 dan H2O menjadi asimilat. Asimilat merupakan konversi gizi ke dalam substansi padat atau cair dari tanaman tersebut, dengan proses penyerapan dan pengolahan lebih lanjut.
Warna hijau pada daun ini berasal dari pigmen warna daun yang disebut klorofil (chlorophyll).
Pigmen daun atau klorofil yang berwarna hijau dapat berubah warna. Klorofil menyerap cahaya merah dan biru dari sinar matahari yang jatuh ke daun. Akibatnya, cahaya dipantulkan oleh daun dengan warna komplementernya yaitu hijau.
Namun, di daerah beriklim sedang, daun beberapa jenis tanaman kerap berubah warna pada musim gugur. Pada beberapa jenis tanaman hias misalnya, warna hijau daun berubah menjadi kuning, sedangkan pada jenis tanaman lainnya daun tanaman berubah warna menjadi orange atau merah.
Perubahan warna yang terjadi di klorofil dapat disebabkan beberapa hal. Perubahan tersebut dipengaruhi oleh kandungan klorofil dibandingkan dengan pigmen warna lainnya. Misalnya, pada daun hijau menjadi kuning lalu kecoklatan, pigmen klorofilnya jaun lebih sedikit dibandingkan karoten (carotenes). Menurunnya kemampuan klorofil karena disfungsi daun tersebut menyerap cahaya untuk melakukan fotosintesis. Selain itu, karoten juga diketahui lebih stabil dibandingkan dengan klorofil. Sehingga, warna pigmen karoten tetap bertahan walaupun klorofil mulai menghilang (Anonim, 2005).
Selain faktor tersebut, pigmen daun klorofil yang berwarna hijau tersebut mempunyai sifat tidak stabil dan dapat mudah berubah menjadi coklat bila berhubungan dengan asam. Hal ini disebabkan oleh atom Mg yang digantikan dengan atom H. Hal tersebut mengakibatkan terbentuknya senyawa yang disebut feofitin. Senyawa tersebut yang memacu perubahan warna pada daun dari kuning menjadi coklat. Degradasi pigmen klorofil tersebut terjadi jika pada pH rendah dan pemanasan 700-1000C. Hal inilah yang memicu terjadinya proses feofitinisasi. Proses feofitinisasi (dementasi) adalah proses pelepasan ion Mg2. Klorofil juga dapat mengalami perubahan warna menjadi merah. Gugus fitol yang berperan besar dalam perubahan warna ini. Jika klorofil kehilangan gugus fitol-nya, klorofil akan membentuk klorofilid yaitu senyawa berwarna merah terang larut dalam air tetapi lebih stabil dibandingkan klorofil.
Zat kimia lain pada daun, auksin, juga berperan dalam warna suatu daun. Auksin memiliki peran mengontrol sekelompok sel tertentu pada dasar masing-masing batang daun, yang disebut lapisan absisi. Selama musim pertumbuhan, auksin mencegah lapisan ini terbentuk sempurna dan memblokir tabung-tabung internal kecil yang menghubungkan masing-masing daun dengan bagian sistem sirkulasi lainnya pada pepohonan.
Akan tetapi, pada musim gugur, hari-hari yang lebih dingin dan lebih singkat memicu terhentinya produksi auksin, sehingga memungkinkan lapisan absisi tumbuh dan menghambat sirkulasi air, nutrien dan gula ke daun. Ketika ini terjadi, klorofil mengalami disintegrasi dengan cepat, sehingga membiarkan carotenes menampakkan warnanya seperti warna kuning pada daun maple, pohon yang berdaun ringan (aspen), dan daun pohon birch. Sementara itu, anthocyanins memberikan warna oranye dan merah bagi pohon maple, pohon sumacs dan pohon ek. Jika sinar matahari kurang, antosianin tidak begitu aktif secara kimiawi dan daun lebih berwarna oranye atau kuning dibanding berwarna merah.
Umumnya sejumlah tanaman yang daunnya berubah warna ini juga akan diikuti dengan kerontokkan daun di musim gugur. Tanaman jenis ini sering disebut dengan tanaman deciduous. Pada tanaman lainnya–misalnya pohon pinus–daun tanaman tidak berubah warna dan tidak menggugurkan daunnya pada musim gugur. Tanaman jenis ini disebut dengan tanaman evergreens.
Gambar sel chromatophore
http://tolweb.org/tree/ToLimage
gambar sel chromatophore bila dilihat di mikroskop
http://ks.uiuc.edu/Gallery/Science
Di dalam sel tumbuhan terdapat bintik-bintik pigmen pembawa zat warna yang disebut dengan chromatophore. Selain mengandung chlorophyll, sel daun juga terdiri dari beberapa jenis pigmen lainnya. Pigmen ini umumnya menyebabkan perubahan warna daun tanaman pada musim gugur. Sejumlah pigmen penyusun warna daun, diantaranya xanthophylls (memberi pigmen warna kuning), carotenes (penyusun pigmen warna kuning orange), serta anthocyanins (penyusun warna merah dan violet). Selain itu, daun juga mengandung tannins yang memberikan warna kuning keemasan.
Seperti halnya chlorophyll, xanthophylls, carotenes dan juga anthocyanins tidaklah tersusun dari butiran halus yang ada di permukaan daun melainkan terlarut dalam cairan sel daun. Pada beberapa tanaman–seperti coleus (tanaman yang daunnya berwarna-warni) dan kubis merah–anthocyanins selalu muncul memberikan warna merah keunguan. Sedangkan untuk beberapa tanaman lainnya, anthocyanins tidak selalu terbentuk dan melewati siklus hidup daun, tetapi anthocyanins hanya dihasilkan pada kondisi tertentu. Pada daun pohon oak dan maple misalnya, gula terakumulasi pada musim gugur. Akumulasi ini diyakini sebagai hasil dari pembentukan anthocyanins dan produksi warna cerah pada daun.
http://farm3.static.flickr.com
Bagaimana Perubahan Warna Daun Bisa Terjadi?
a. Pengaruh Cuaca
Di daerah beriklim sedang, kondisi udara yang hangat (150-200 C) di siang hari saat musim gugur sangat mendukung bagi tanaman untuk melakukan aktifitasfotosintesis secara optimal. Timbunan gula asimilat yang dihasilkan pada siang hari tidak semuanya dapat ditransport ke jaringan tanaman pada malam harinya karena dinginnya cuaca di malam hari menyebabkan jaringan floem (jaringan pendukung transportasi asimilat) menutup secara perlahan sehingga timbunan gula di dalam jaringan daun meningkat sehingga memacu pula pembentukan anthocyanins.
b. Lama Panjang Penyinaran
Setiap hari tanaman menggunakan klorofil dalam proses fotosintesis secara berkesinambungan dengan memanfaatkan energi matahari. Klorofil ini diproduksi dan diuraikan secara terus menerus dalam proses teresebut. Ketika panjang hari penyinaran menyusut dan malam hari bertambah panjang di musim gugur, produksi klorofil melambat sebagai konsekuensi dari menyusutnya reaksi terang dalam proses fotosintesis tersebut. Dengan berkurangnya produksi klorofil ini sejumlah pigmen daun lainnya seperti xanthophylls, carotenes dan juga anthocyanins mulai terbentuk sehingga merubah warna daun yang sebelumnya berwarna hijau menjadi berwarna-warni.
DAFTAR PUSTAKA
Microsoft Student With Encarta 2009
Anonim. 2006. The Chemistry Of Autumn Colors. www.scifun.chem.wisc.edu [18 Maret 2008]
Steer, James. 1999. Structure and Reactions of Chlorophyll. www.ch.ic.ac.uk [18 Maret 2008]
Steer, James. 1999. Structure and Reactions of Chlorophyll. www.ch.ic.ac.uk [18 Maret 2008]
http://www.chem-is-try.org/tanya_pakar/mengapa-daun-berubah-warna-saat-musim-gugur/
http://rudiyanto.net/plant-biotechnology/
http://wikipedia.com
http://sciencedaily.com
