"The Annual Rings"

Esai kali ini akan membahas mengenai salah satu fenomena menarik yang terjadi pada tumbuhan yakni cincin pertumbuhan tanaman (Annual Rings). Namun sebelum kita membahas lebih lanjut tentang apa itu annual rings? ada baiknya jika kita mengenal jaringan tumbuhan terlebih dahulu.

Setiap makhluk hidup tentu mengalami proses tumbuh dan berkembang. Pada saat itu, sel-sel yang menyusun tubuh menjadi terspesialisasi untuk menjalankan berbagai fungsi kehidupan. Beberapa sel di antaranya bergabung menjadi satu kesatuan membentuk jaringan. Jaringan adalah sekumpulan satu atau lebih jenis sel yang memiliki fungsi dan sifat yang sama . Jadi, sel-sel tumbuhan yang memiliki fungsi dan tujuan yang sama akan berkumpul membentuk jaringan tumbuhan tertentu.

Berdasarkan aktivitas pembelahan sel yang terjadi selama masa pertumbuhan dan perkembangan, jenis jaringan tumbuhan dapat dikelompokan menjadi dua macam yaitu jaringan meristem (jaringan embrional) dan jaringan permanen (jaringan dewasa). Apa itu jaringan meristem? Kata "meristem" berasal dari bahasa yunani, yakni "meristes" yang berarti terbelah. Jaringan meristem atau jaringan embrional adalah jaringan yang sel-selnya aktif membelah diri secara mitosis. Kemampuan jaringan meristem bermitosis secara terus-menerus menyebabkan terus bertambahnya sel-sel baru sehingga tumbuhan mengalami pertambahan tinggi dan volume. Jaringan meristem disebut juga jaringan muda karena terdiri dari sel-sel yang masih muda (embrional), dan belum mengalami diferensiasi atau spesialisasi (pengkhususan).

Jaringan meristem sendiri dapat dikelompokkan berdasarkan posisinya pada tubuh tumbuhan, asal-usulnya, jaringan yang dihasilkannya, strukturnya, taraf perkembangnnya, dan fungsinya. Berdasarkan asal terbentuknya, jaringan meristem dikelompokkan menjadi dua macam, yaitu jaringan meristem primer dan jaringan meristem sekunder. Jaringan meristem sekunder berasal dari sel-sel dewasa yang berubah sifatnya menjadi sel-sel meristematik. Sel-sel meristem sekunder berbentuk pipih atau prisma dan memiliki vakuola yang besar dibagian tengahnya. Contohnya adalah kambium dan kambium gabus (felogen).

Kambium dapat ditemukan di dalam batang maupun akar tumbuhan dikotil (Dicotyledoneae), Gymnospermae, dan beberapa tumbuhan monokotil (misalnya Agave, Aloe, Yucca sp., dan Dracaena sp.). Kambium menyebabkan pertumbuhan sekunder sehingga batang menjadi besar. Sedangkan hasil dari pertumbuhan sekunder itu sendiri membentuk struktur yang disebut sebagai annual ring (cincin pertumbuhan).

Pada tumbuhan, selain pertumbuhan primer dikenal pula pertumbuhan sekunder. Pertumbuhan sekunder merupakan pertumbuhan tahap kedua setelah pertumbuhan primer, yang terjadi akibat adanya aktivitas jaringan meristem sekunder yang terdapat pada tumbuhan. Jaringan kambium selalu aktif membelah dan dapat berdiferensiasi membentuk jaringan lain, misalnya xylem dan floem. Aktivitas kambium menghasilkan jaringan baru sehingga menyebabkan akar dan batang tumbuh membesar. Oleh karena itu, kambium memegang peranan penting dalam proses pertubuhan sekunder. Pertumbuhan sekunder hanya terdapat pada tumbuhan berbiji terbuka (Gymnospemae) dan tumbuhan berbiji keeping dua (dicotyledoneae). Setelah sedikit belajar tentang jaringan tumbuhan, langsung saja kita bahas topik utama kita kali ini yakni cincin pertumbuhan tanaman (Annual Rings).

Hidup bisa jadi sangat sulit bagi sebuah pohon! Kekeringan, hujan lebat, kebakaran, wabah serangga dan penyakit, kerusakan, serta polusi udara, semua meninggalkan bekas pada cincin pertumbuhan pohon (Annual rings). Pohon dapat dijadikan sebagai indikator biologis untuk mengungkapkan kejadian di masa lampau. Setiap tahun, pohon membentuk sel baru yang tersusun di dalam sebuah lingkaran konsentris yang disebut sebagai cincin tahunan atau cincin pertumbuhan tahunan. Cincin tahunan ini akan menunjukan struktur lapisan cincin yang dihasilkan selama satu musim tanam. Sebuah pohon dapat tumbuh dengan baik di lingkungan beriklim basah dan hangat. Dengan menghitung jumlah lingkaran pohon (disebut cincin tahunan atau Annual Rings) di batang atau di cabang pohon, kita dapat mengetahui berapa tahun bagian pohon itu telah berkembang. Dengan kata lain kita dapat mengetahui usia bagian dari pohon tersebut. Usia batang pohon bagian bawah tentunya akan sama dengan usia pohon tersebut. Beberapa lingkaran pohon ada yang lebar dan beberapa ada yang sempit. Cincin lebar terbentuk selama satu tahun ketika cuaca atau iklim sangat baik untuk pertumbuhan, seperti hangat dan basah. Sedangkan lingkaran-lingkaran sempit terbentuk selama tahun-tahun yang kering dan dingin. Susunannyapun silih berganti antara warna gelap dan warna terang. Sehingga selama satu tahun, pohon membentuk dua lingkaran sekaligus yakni terang dan gelap.

Setiap tahun, cincin atau lingkaran kayu ditambahkan ke dalam sapwood dalam batang dan cabang pohon. Di Kanada serta Amerika Utara, musim tanam dimulai di musim semi. Awalnya, kambium menghasilkan banyak sel besar dengan dinding tipis yang kemudian membentuk struktur pohon (earlywood). Jika kita melihat potongan penampang melintang dari pohon tersebut, maka akan tampak struktur cincin berwarna terang. Kemudian, menjelang akhir musim panas, laju pertumbuhan mulai melambat. Sedangkan sel yang terbentuk berukuran lebih kecil, dengan dinding sel yang lebih tebal. Maka akan muncul sebagai struktur cincin yang berwarna lebih gelap di bagian penampang pohon. 

Hubungan antara lingkaran berwarna terang dengan laju pertumbuhan yang baik pada musim penghujan adalah ketika musim penghujan sedang berlangsung maka pohon memiliki ketersediaan air yang sangat melimpah, sehingga dapat mempengaruhi ukuran sel. Ingat bahwa ketika sel tumbuhan berada pada lingkungan yang hipotonik (banyak mengandung cairan) maka sel tersebut akan mengalami turgiditas, atau proses menegangnya sebuah sel akibat cairan yang berlebih di dalamnya. Inilah keistimewaan pada sel tumbuhan, ketika terjadi turgiditas,sel tersebut tidak akan pecah karena adanya dinding sel yang akan menahan sel tersebut agar tidak pecah. Namun lain halnya dengan sel hewan yang akan mengalamai hemolisis(pecah) akibat cairan yang berlebih. Sehingga akan mempengaruhi lebar dan sempitnya lingkaran atau cincin tahunan yang terbentuk. Sementara pada lingkaran berwarna gelap, memiliki ukuran sel yang lebih kecil diakibatkan tumbuhan lebih sedikit menerap air dan lebih banyak menyerap cahaya, sehingga menghasilkan cincin berwarna gelap. Lalu bagaimana kronologi secara biologinya? Perlu diketahui bahwa tidak semua tumbuhan memiliki lingkaran tahunan, kenapa? Hal ini dikarenakan tidak semua tumbuhan memiliki jaringan kambium (meristem lateral).

Tumbuhan berdasarkan klasifikasinya dapat dibagi menjadi tiga kelompok, yakni kelompok tumbuhan lumut (Bryophyta), kelompok tumbuhan paku (Pteridophyta), dan kelompok tumbuhan berbiji (Spermatophyta). Tumbuhan berbiji sendiri atau Spermatophyta  dibagi lagi menjadi dua, yakni tumbuhan berbiji terbuka (Gymnospermae)dan tumbuhan berbiji tertutup (Angiospermae). Tumbuhan berbiji tertutup kembali dikelompokkan menjadi dua bagian yakni, tumbuhan monokotil (berkeping satu) dan tumbuhan dikotil (berkeping dua). Berdasarkan definisi atau pengertian yang ada, cincin tahunan adalah aktivitas dari pembelahan sel-sel yang ada di kambium. Oleh karena itu, maka bagian yang dapat membentuk cincin tahunan adalah bagian batang yang mengandung kambium. Sementara kelompok tumbuhan yang memiliki kambium berasal dari kelompok Gymnospemae dan kelompok tumbuhan berbiji berkeping dua (Dicotyledoneae).Kambium pada batang tumbuhan ini dapat membentuk cincin atau lingkaran tahunan.

Terbentuknya lingkaran tahunan selain dikarenakan aktivitas pembelahan kambium, juga dipengaruhi oleh musim, cuaca serta lingkungan. Perkembangan kambium pada musim-musim penghujan dapat mempercepat laju pertumbuhan tanaman, dimana kambium semakin cepat berkembang membelah sel kearah dalam dan keluar. Aktivitas kambium yang membelah kearah luar akan membentuk jaringan floem yang berfungsi unuk mengangkut hasil fotosintesis dan membelah kedalam membentuk jaringan xylem yang bertugas mengangkut air dan mineral dari dalam tanah. Dengan kata lain pada musim penghujan lingkaran atau cincin tahunan mengalami  perbanyakan sel xylem yang ukurannya lebih besar dibandingkan dengan sel floem, dikarenakan ketika musim penghujan datang maka ketersediaan air akan sangat melimpah dan mempercepat proses pertumbuhan dan pembentukan sel-sel xylem mengingat jumlah atau kuantitas air yang diserap meningkat. Sedangkan ketika menjelang musim kemarau, kemampuan kambium untuk membentuk sel-sel xylem akan berkurang dikarenakan kebutuhan air yang tidak terpenuhi, sehingga mengakibatkan ukuran xylem yang terbentuk lebih kecil dibandingkan ketika ketika ketersediaan air sangat melimpah. Selain ukuran yang kecil, warna yang tampak cenderung lebih gelap dari sebelumnya. Hal ini dikarenakan sel-sel yang lebih padat serta kering akibat kekurangan air.

Adapun mekanisme terbentuknya lingkaran atau cincin tahunan akibat aktivitas pembelahan jaringan kambium kearah luar dan dalam tadi membentuk floem-floem sekunder dan xylem-xylem sekunder. Proses terbentuknya sel kearah samping pada batang tanaman merupakan bentuk atau hasil dari pertumbuhan sekunder. Dari sini kita tahu bahwa lingkaran tahun adalah salah satu bentuk fenomena alam yang sangat menarik untuk dipelajari. Tiap tanggal-tanggal sejarah yang tertera pada tiap cincin tahunan (annual rings) memberi kita pemahaman menganai bagaimana waktu telah berlalu dan perubahan pada peradaban manusia.

Pada beberapa abad yang lalu telah dikenal salah satu metode penanggalan dalam arkeologi yakni Dendrochronology. Dendrokronologi adalah suatu metode penanggalan (dating) dengan menggunakan lingkaran tahun (tree-ring/annual ring) pada penampang batang tumbuhan. Metode ini dapat diterapkan pada ilmu arkeologi untuk mengetahui usia benda-benda peninggalan yang berbahan dasar atau bermaterial kayu.

Dendrokronologi pertama kali ditemukan pada tahun 1960-an oleh seorang astronom bernama Andrew Ellicot Douglas dan dikenal dengan The Douglass Method. Metode ini dilakukan dengan menghitung secara teliti setiap lingkaran tahun yang terekspresi pada sebuah penampang melintang batang pohon. Metode pengambilan sampel yang digunakan dalam Dendrokronologi adalah dengan membuat sayatan tipis atau dengan melakukan coring untuk mendapatkan garis-garis lingkaran tahun yang selengkap-lengkapnya. Selain untuk mengetahui usia suatu benda arkeologis, metode ini lebih jauh lagi dapat digunakan untuk mengobservasi kejadian pada masa lalu, terutama yang berhubungan dengan alam. Peristiwa tersebut antara lain; polusi, erosi dan tanah longsor, banjir, perubahan glasial, gempa bumi dll.

Namun saat ini lingkaran atau cincin tahunan (Annual Rings) yang ditemukan pada batang tumbuhan dikotil tidak lagi valid untuk dijadikan sebagai patokan usia tanaman. Kenapa? Hal ini muncul dengan beberapa spekulasi serta kemungkinan yang ada. Kita tahu bahwa setiap tahun sebuah pohon menghasilkan satu cincin tahunan (Annual Rings). Dimana jika kita melihat struktur cincin tahunan tersebut dibagi menjadi dua sisi, yakni sisi gelap dan sisi terang. Hal ini menjadi janggal serta menjadi perdebatan banyak pihak bila cincin tahunan yang muncul lebih dari satu.

(Mark Matthews,1993) berpendapat dalam tulisannya yang berjudul Evidence for multiple ring growth per year in Bristlecone Pines, "The great ages claimed for certain individual Bristlecone Pine trees (Pinus longaeva) and the Bristlecone Pine master-chronology. The ages, however, are based on the assumption that the trees grew no more than one ring per year. Creationists have proposed that these supposed old Bristlecone Pines (BCPs), including the ones that make up the master-chronology, have grown more than one ring per year. If these trees did grow one ring per year, the conflict between the ages of these trees is resolved".

"Evidence claimed to support the annularity of these rings is rebutted. In addition, a hypothesis is put forward that multiple ring growth per year (known as 'multiplicity') may benefit these trees under certain environmental conditions, and a hypothesis is offered to explain the observation that all BCPs with thousands of rings exhibit a strip growth habit"(Mark Matthews,1993).

"The thesis of this paper is that, under conditions where water is scarce, BCPs grow multiple thin rings per year rather than one thick ring (as has been documented in other species of gymnosperms and angiosperms2). Further, I hypothesize that the multiplicity growth habit and the strip-growth habit conserve a tree's resources, especially water" (Mark Matthews,1993).

Melalui tulisan (Mark Matthews,1993) telah menunjukan bahwa terdapat kemungkinan terhadap terjadinya anomali munculnya cincin pertumbuhan tahunan (Annual Rings) yang jumlahnya lebih dari satu setiap tahunnya. Berdasarkan tulisan tersebut kita tahu bahwa munculnya anomali tersebut ternyata dapat memberikan keuntungan bagi pohon-pohon itu sendiri dibawah kondisi lingkungan tertentu, yakni kondisi dimana air itu langka. Keuntungan yang diperoleh adalah pohon memiliki jangka waktu hidup yang lebih lama. 

Pada kondisi tersebut pohon akan memilih untuk menghasilkan atau menumbuhkan beberapa cincin tipis tiap tahunnya dibandingkan dengan menghasilkan satu cincin tebal (seperti cincin pertumbuhan pada tanaman dikotil pada umumnya). Usaha pohon untuk menghasilkan cincin pertumbuhan yang lebih tipis tentu saja ada maksudnya. Tujuannya adalah pohon tersebut berusaha untuk menghemat sumber daya yang mereka miliki yakni air, megingat kondisi lingkungan dimana air itu langka dan kebutuhan pohon akan air yang belum tercukupi. 

"Lalu dapatkah multiplisitas menghemat air? Kita tahu bahwa cincin pertumbuhan pohon dapat dikonsepkan sebagai pohon yang terus-menerus menambahkan satu demi satu lapisan kayu ke permukaan melintang batang. Dimana pertumbuhan ini menyebabkan permukaan melintang pohon memiliki pola dasar yang khas yakni berupa lingkaran konsentris yang ditunjukan pada sebagian pohon pada umumnya. Semakin banyak cincin pertumbuhan yang muncul, makin besar pulu diameter pohon tersebut. Namun tahukah kalian bahwa semakin besar diameter sebuah batang pohon, dapat mempercepat laju kehilangan air? 

Ini membuka kemungkinan bahwa pohon dalam kondisi tertentu memiliki kemampuan untuk membuat pilihan dan beralih antara membentuk satu cincin pertumbuhan tahunan dan beberapa cincin pertumbuhan per tahun (pertumbuhan multiplisitas) selama hidupnya. Misalnya, ketika pohon masih muda dan berukuran kecil, mungkin terdapat sejumlah air yang cukup untuk memenuhi kebutuhan dasarnya, sehingga hanya menghasilkan satu cincin per tahun. 

Seiring bertambahnya usia dan luas permukaan pohon semakin besar, mengakibatkan pohon kehilangan lebih banyak air. Namun dengan beralih ke kebiasaan pertumbuhan multiplisitas , ia dapat menghemat air. Dengan beralih ke pertumbuhan normal (satu cincin per tahun), dapat mengurangi luas permukaan pohon yang merupakan jalur untuk kehilangan air. Dengan kebiasaan atau sistem pertumbuhan yang bergantian semacam itu, memungkinkan bagi pohon memiliki ketersediaan air yang cukup sehingga dapat mempertahankan pertumbuhannya hanya dengan satu cincin setiap tahun. Jika karena beberapa alasan persediaan air sudah tidak mencukupi, pohon itu bisa mulai menumbuhkan beberapa cincin tipis per tahun lagi.Lingkungan serta kondisi pertumbuhan yang sangat keras inilah yang menjadi kunci bagi kita untuk memahami mengapa beberapa batang pohon atau tumbuhan ini memiliki begitu banyak cincin sehingga mereka hidup sekitar sepuluh kali lebih lama dari tumbuhan yang tumbuh dalam kondisi yang relatif baik.

Jadi dalam esai kali ini penulis "setuju" bahwa saat ini lingkaran atau cincin tahunan (Annual Rings) yang ditemukan pada batang tumbuhan dikotil tidak lagi valid untuk dijadikan sebagai patokan usia tanaman. Hal ini dikarenakan oleh keadaan musim, iklim, cuaca, serta kondisi lingkungan termasuk ketersediaan sumber daya bagi tanaman. Penulis harap tulisan ini dapat mengedukasi serta memberikan pengetahuan baru bagi pembaca. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih dan minta maaf apabila terdapat kesalahan dalam penulisan, maupun kesalahan dalam penyajian data-data. 

DAFTAR PUSTAKA :

Diakses tanggal 18 September 2017

• https://creation.com/evidence-for-multiple-ring-growth-per-year-in-bristlecone-pines
• http://nasional.kompas.com/read/2012/05/09/09055841/Paleoklimatologi:.Berburu.ke.Masa.Lampau..Meramal.Masa.Depan
• https://www.theforestacademy.com/tree-knowledge/annual-growth-rings/#.Wb-jwzWdPIU
• http://www.encyclopedia.com/plants-and-animals/botany/botany-general/annual-rings
• https://books.google.co.id
• https://www.britannica.com/science/growth-ring-plant-anatomy
• http://ltrr.arizona.edu/sites/ltrr.arizona.edu/files/bibliodocs/Douglass_1922.pdfhttp://www.woodlands.co.uk/blog/woodland-activities/annual-rings-climate-and-history 
• Irnaningtyas.2017.BIOLOGI UNTUK SMA/MA KELAS XI.Erlangga,Jakarta