Reaching heights of over 100 meters, Californian sequoias tower over Earth’s other estimated 60,000 tree species. Growing in the misty Sierra Nevada mountains, their massive trunks support the tallest known trees in the world. But even these behemoths seem to have their limits. No sequoia on record has been able to grow taller than 130 meters – and many researchers say these trees won’t beat that cap even if they live for thousands of years to come. So what exactly is stopping these trees from growing taller, forever?
Mencapai tinggi lebih dari 100 meter, pohon sequoia California menjulang di atas 60.000 spesies pohon lainnya di Bumi. Tumbuh di Pegunungan Sierra Nevada yang berkabut, batang pohonnya yang sangat besar membuat ia sebagai pohon tertinggi di dunia. Bahkan raksasa ini pun juga memiliki batasan. Tidak ada pohon sequoia yang pernah tumbuh lebih dari 130 meter - dan banyak peneliti berkata bahwa pohon ini tidak akan mengalahkan rekor itu meskipun pohon itu hidup untuk ribuan tahun yang akan datang. Apa yang sebenarnya menghentikan pertumbuhan pohon ini untuk selamanya?
It all comes down to sap.
Ini bermula dari getah.
In order for trees to grow, they need to bring sugars obtained from photosynthesis and nutrients brought in through the root system to wherever growth is happening. And just like blood circulates in the human body, trees are designed to circulate two kinds of sap throughout their bodies – carrying all the substances a tree’s cells need to live. The first is phloem sap. Containing the sugars generated in leaves during photosynthesis, phloem sap is thick, like honey, and flows down the plant’s phloem tissue to distribute sugar throughout the tree. By the end of its journey, the phloem sap has thinned into a watery substance, pooling at the base of the tree.
Agar pohon dapat tumbuh, mereka harus membawa gula dari hasil fotosintesis dan zat dibawa masuk melalui sistem akar ke bagian manapun yang tengah tumbuh. Seperti sirkulasi darah pada tubuh manusia, pohon dirancang untuk mengalirkan dua jenis getah dalam tubuhnya – membawa semua zat yang diperlukan sel-sel pohon untuk tetap hidup. Yang pertama adalah getah floem. Mengandung gula yang dihasilkan oleh daun selama fotosintesis berlangsung, getah floem itu kental, seperti madu, dan mengalir dari jaringan floem agar gulanya diedarkan ke seluruh bagian pohon. Di akhir perjalanannya, getah floem menjadi encer, berkumpul di bagian dasar pohon.
Right beside the phloem is the tree’s other tissue type: the xylem. This tissue is packed with nutrients and ions like calcium, potassium, and iron, which the tree has absorbed through its roots. Here at the tree’s base, there are more of these particles in one tissue than the other, so the water from the phloem sap is absorbed into the xylem to correct the balance. This process, called osmotic movement, creates nutrient-rich xylem sap, which will then travel up the trunk to spread those nutrients through the tree. But this journey faces a formidable obstacle: gravity. To accomplish this herculean task, the xylem relies on three forces: transpiration, capillary action, and root pressure.
Di sebelah floem ada jaringan lain: xilem. Jaringan ini kaya akan zat gizi dan ion seperti kalsium, kalium, dan zat besi, yang diserap oleh pohon melalui akar. Di bagian dasar pohon, ada lebih banyak partikel ini di suatu jaringan daripada lainnya, jadi air dari getah floem diserap ke dalam xilem agar seimbang. Proses ini disebut pergerakan osmosis, membetuk getah xilem yang kaya akan zat gizi, lalu akan beredar ke batang untuk menyebarkan zat tersebut. Tapi perjalanan ini berhadapan dengan kesulitan yang hebat: gravitasi. Untuk menyelesaikan tugas ini, xilem bergantung pada tiga gaya: transpirasi, aksi kapilaritas, dan tekanan akar.
As part of photosynthesis, leaves open and close pores called stomata. These openings allow oxygen and carbon dioxide in and out of the leaf, but they also create an opening through which water evaporates. This evaporation, called transpiration, creates negative pressure in the xylem, pulling watery xylem sap up the tree. This pull is aided by a fundamental property of water called capillary action. In narrow tubes, the attraction between water molecules and the adhesive forces between the water and its environment can beat out gravity. This capillary motion is in full effect in xylem filaments thinner than human hair. And where these two forces pull the sap, the osmotic movement at the tree’s base creates root pressure, pushing fresh xylem sap up the trunk. Together these forces launch sap to dizzying heights, distributing nutrients, and growing new leaves to photosynthesize – far above the tree’s roots.
Dalam fotosintesis, daun membuka dan menutup pori-pori yang disebut stomata. Pembukaan ini membuat oksigen dan karbon dioksida masuk dan keluar dari daun, namun celah tersebut juga membuka jalan untuk evaporasi air. Evaporasi ini disebut transpirasi, menyebabkan tekanan negatif pada xilem, menarik getah xilem yang encer ke atas. Tarikan ini dibantu oleh sifat dasar air yang disebut kapilaritas. Dalam tabung yang sempit, daya tarik antar molekul air gaya adhesi antara air dengan lingkungan sekitar dapat mengalahkan gravitasi. Gerak kapiler ini berada dalam efek penuh di dalam filamen xilem lebih tipis dibanding rambut manusia. Saat kedua gaya ini menarik getah, pergerakan osmosis di dasar pohon membuat tekanan akar, mendorong getah segar xilem ke batang. Ketiga gaya ini meluncurkan getah itu ke ketinggian yang memusingkan, mengedarkan zat gizi dan menumbuhkan daun untuk fotosintesis - jauh di atas akar pohon tersebut.
But despite these sophisticated systems, every centimeter is a fight against gravity. As trees grow taller and taller, the supply of these vital fluids begins to dwindle. At a certain height, trees can no longer afford the lost water that evaporates during photosynthesis. And without the photosynthesis needed to support additional growth, the tree instead turns its resources towards existing branches.
Meskipun sistem ini canggih, setiap sentimeter adalah perjuangan melawan gravitasi. Ketika pohon tumbuh semakin tinggi, suplai cairan penting ini mulai berkurang. Pada tinggi tertentu, pohon tidak mampu menahan hilangnya air yang menguap saat fotosintesis. Tanpa adanya fotosintesis yang diperlukan untuk melanjutkan pertumbuhan, sebagai gantinya pohon membawa sumber dayanya ke cabang.
This model, known as the “hydraulic limitation hypothesis,” is currently our best explanation for why trees have limited heights, even in perfect growing conditions. And using this model alongside growth rates and known needs for nutrients and photosynthesis, researchers have been able to propose height limits for specific species. So far these limits have held up – even the world’s tallest tree still falls about fifteen meters below the cap. Researchers are still investigating the possible explanations for this limit, and there may not be one universal reason why trees stop growing. But until we learn more, the height of trees is yet another way that gravity, literally, shapes life on Earth.
Model ini disebut "hipotesis batasan hidrolik," penjelasan terbaik saat ini tentang mengapa pohon punya batasan tinggi, bahkan dalam kondisi pertumbuhan yang sempurna. Menggunakan model ini di samping kecepatan pertumbuhan, dan kebutuhan akan zat yang diketahui, dan fotosintesis, peneliti telah mampu memperkirakan batasan tinggi untuk spesies tertentu. Sejauh ini batasan itu telah dikumpulkan - bahkan pohon tertinggi di dunia masih 15 meter di bawah target itu. Peneliti masih mencari tahu penjelasan yang mungkin tentang batasan ini, dan mungkin tidak ada satu alasan universal mengapa pohon berhenti tumbuh. Hingga kita tahu lebih jauh, tinggi pohon adalah suatu cara lain dari gravitasi, dalam membentuk kehidupan di Bumi ini.