7
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Analisis Bunyi dan Manipulasi Frekuensi
1. Analisis Bunyi
Bentuk gelombang suara asli jangkrik (Gryllus assimilis) yang
direkam menggunakan program Sound Forge 10.0 dapat dilihat pada Gambar
2.1.
Gambar 2.1 Bentuk gelombang dari suara asli jangkrik
Gambar 2.1 menunjukkan bentuk gelombang suara jangkrik dalam
domain waktu. Sumbu-X adalah waktu, sedangkan sumbu-Y menyatakan
8
amplitudo dalam dB. Spektrum sinyal suara asli jangkrik dapat dilihat pada
Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Spektrum sinyal dari suara jangkrik
Nilai peak frequency spektrum pada 4.391 Hz. Jika bentuk gelombang
dianalisis pada waktu-waktu tertentu akan memiliki nilai peak frequency
yang berbeda dikarenakan gelombang yang dihasilkan masih memiliki
beberapa puncak. Sehingga untuk mendapatkan kisaran nilai peak frequency-
nya diperlukan pemotongan-pemotongan gelombang dengan interval waktu
0,04 s yang hasil analisis peak frequency-nya dapat dilihat pada Tabel 2.1.
9
Tabel 2.1 Hubungan antara interval waktu (s) dengan peak frequency (Hz) pada spektrum suara asli jangkrik
Interval waktu (s) Peak Frequency (Hz) Amplitudo (dB) 0,00-0,04 4376 -44
0,04-0,08 4376 -44
0,08-0,12 4376 -44
0,12-0,16 4376 -44
0,16-0,20 4376 -44
0,20-0,24 4391 -44
0,24-0,28 4391 -44
0,28-0,32 4391 -44
0,32-0,36 4391 -44
0,36-0,40 4391 -44
0,40-0,44 4391 -44
0,44-0,48 4391 -44
0,48-0,52 4391 -44
0,52-0,56 4391 -44
0,56-0,60 4391 -44
0,60-0,64 4391 -44
0,64-0,68 4297 -44
0,68-0,72 4297 -44
0,72-0,76 4297 -44
0,76-0,80 4297 -44
Rata-rata dari peak frequency yang tercantum pada tabel di atas adalah
(4,37±0,04) 103 Hz.
10
2. Manipulasi Frekuensi
Progam Adobe Audition 1.5 merupakan progam untuk memanipulasi
frekuensi suara jangkrik agar mendapatkan frekuensi yang diinginkan, dengan
cara menggeser frekuensi tersebut. Selanjutnya, bentuk gelombang yang
dihasilkan dari manipulasi frekuensi diamati menggunakan Sound Forge Pro
10.0. Hasil bentuk gelombang dengan frekuensi yang telah digeser dapat
dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Bentuk gelombang suara “jangkrik” yang telah dimanipulasi
11
Sedangkan spektrum sinyal suara “jangkrik”yang telah dimanipulasi dapat
dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Spektrum sinyal dari suara “jangkrik” yang telah dimanipulasi
Suara hasil manipulasi lebih melengking, karena memiliki frekuensi
yang lebih tinggi. Sama seperti spektrum pada Gambar 2.2, untuk
mendapatkan kisaran nilai peak frequency-nya diperlukan pemotongan-
pemotongan gelombang dengan interval waktu 0,04 s yang hasilnya dapat
dilihat pada Tabel 2.2, sehingga diperoleh rata-rata peak frequency sebesar
(4,43 ± 0,05) 103 Hz.
12
Tabel 2.2 Hubungan antara interval waktu (s) dengan peak frequency (Hz) pada hasil spektrum frekuensi suara “jangkrik” yang dimanipulasi.
Interval waktu (s) Peak Frequency (Hz) Amplitudo (dB)
0,00-0,04 4482 -41
0,04-0,08 4482 -41
0,08-0,12 4482 -41
0,12-0,16 4482 -42
0,16-0,20 4482 -42
0,20-0,24 4391 -42
0,24-0,28 4391 -42
0,28-0,32 4391 -42
0,32-0,36 4391 -41
0,36-0,40 4391 -41
0,40-0,44 4391 -41
0,44-0,48 4391 -42
0,48-0,52 4391 -42
0,52-0,56 4391 -42
0,56-0,60 4391 -42
0,60-0,64 4391 -42
0,64-0,68 4391 -42
0,68-0,72 4493 -43
0,72-0,76 4493 -43
0,76-0,80 4536 -43
Rata-rata dari peak frequency yang tercantum pada tabel di atas adalah
(4,43±0,05) 103 Hz.
13
B. Kajian Bawang Merah
Bawang merah merupakan tanaman semusim yang berbentuk rumput,
berbatang pendek dan berakar serabut. Daunnya panjang serta berongga
seperti pipa. Pangkal daunnya dapat berubah fungsi menjadi umbi lapis. Oleh
karena itu, bawang merah disebut umbi lapis. Tanaman bawang merah
mempunyai aroma yang spesifik yang merangsang keluarnya air mata karena
kandungan minyak eteris alliin. Batangnya berbentuk cakram dan di cakram
inilah tumbuh tunas dan akar serabut. Bunga bawang merah berbentuk
bongkol pada ujung tangkai panjang yang berlubang di dalamnya. Bawang
merah berbunga sempurna dengan ukuran buah yang kecil berbentuk kubah
dengan tiga ruangan dan tidak berdaging. Dalam dunia tumbuh-tumbuhan,
tanaman bawang merah diklasifisikan sebagai berikut:
Devisi : Spermatophyta
Subdivisi : Angiospermae
Kelas : Monocotyledon
Ordo : Liliales
Family : Liliaceae
Genus : Alium
Species : Allium Ascalonium L
(Tim Bina Karya Tani, 2009: 9).
Tanaman bawang merah memiliki dua fase tumbuh, yaitu fase
vegetatif dan fase generatif. Tanaman bawang merah mulai memasuki fase
vegetatif setelah berumur 11-35 HST (hari setelah tanam), dan fase generatif
14
terjadi saat berumur 36 HST (hari setelah tanam). Pada fase generatif, ada
yang disebut fase pembetukan umbi 36-50 HST (hari setelah tanam) dan fase
pematangan umbi 51-56 HST (hari setelah tanam).
Penyiangan pertama dilakukan umur 7-10 HST (hari setelah tanam)
dan dilakukan secara mekanik untuk membuang gulma atau tumbuhan liar
yang kemungkinan dijadikan inang hama ulat bawang. Pada saat penyiangan
dilakukan pengambilan telur ulat bawang. Dilakukan pendangiran, yaitu
tanah di sekitar tanaman didangir dan dibumbun agar perakaran bawang
merah selalu tertutup tanah. Selain itu bedengan yang rusak atau longsor
perlu dirapikan kembali dengan cara memperkuat tepi-tepi selokan dengan
lumpur dari dasar saluran.
Pemanenan bawang merah dilakukan jika daun telah rebah 60-90 %.
Cara pemanenan sangat bervariasi bergantung pada varietas bibit, tingkat
kesuburan tanah dan tempat penanamannya. Pada dataran rendah pemanenan
biasa dilakukan saat umur 55-70 hari, dan dataran tinggi saat umur 70-90
hari. Pemanenan yang baik dilakukan pada pagi hari dengan cuaca cerah dan
tanah tidak becek. Pemanenan dilakukan dengan cara pencabutan batang dan
daun-daunnya (Tim Bina Karya Tani, 2009: 81).
C. Kajian Tentang Stomata
Stomata berasal dari bahasa Yunani yaitu stoma yang berarti lubang
atau porus; jadi stomata adalah lubang-lubang kecil berbentuk lonjong yang
dikelilingi oleh dua sel epidermis khusus yang disebut sel penutup (guard
15
cell), dimana sel penutup tersebut adalah sel-sel epidermis yang telah
mengalami kejadian perubahan bentuk dan fungsi yang dapat mengatur
besarnya lubang-lubang yang ada diantaranya (Kartasaputra, 1969: 144-145).
Stomata adalah struktur epidermis yang dibentuk oleh dua sel penjaga
atau guard cells yang terletak pada pori-pori tanaman. Permukaan epidermis
lainnya terdiri atas lapisan lilin yang tidak dapat ditembus. Hal ini
menjadikan stomata memiliki peran yang penting dalam mengatur keluar
masuknya gas (seperti CO2 dan O2), hormon (seperti ABA) dan air dari dan
ke dalam tanaman. Peran tersebut memiliki dampak pada produktivitas dan
ketahanan tanaman terhadap cekaman kekeringan atau banjir. Selain itu,
stomata juga merupakan pintu masuk bagi bakteri patogen, sehingga mereka
berpengaruh pada ketahanan terhadap cekaman biotik.
Stoma (jamak: stomata) berfungsi sebagai organ respirasi. Stoma
mengambil CO2 dari udara untuk dijadikan bahan fotosintesis. Kemudian
stoma akan mengeluarkan O2 sebagai hasil fotosintesis. Stoma ibarat hidung
kita dimana stoma mengambil CO2 dari udara dan mengeluarkan O2,
sedangkan hidung mengambil O2 dan mengeluarkan CO2. Kadang stoma
terletak di permukaan bawah daun, tapi sering di kedua permukaan, walaupun
lebih banyak terdapat di bagian bawah (Salisbury dan Ross 1995: 78). Selain
stoma, tumbuhan tingkat tinggi juga bernafas melalui lentisel yang terletak
pada batang.
16
Gambar 2.5 Bagian dari stomata
D. Mekanisme Membukanya Stomata
Walaupun tidak ada ketentuan umum tentang mekanisme
membukanya stomata, akan tetapi kebanyakan teori menganggap bahwa
mekanisme ini melibatkan mekanisme turgor (Pandey dan Sinha, 1983: 91).
Peningkatan tekanan turgor sel penjaga disebabkan oleh masuknya air ke
dalam sel penjaga tersebut. Pergerakan air dari satu sel ke sel lainnya akan
selalu terjadi dari sel yang mempunyai potensi air lebih tinggi ke sel dengan
potensi air lebih rendah. Tinggi rendahnya potensi air sel akan tergantung
pada jumlah bahan yang terlarut (solute) di dalam cairan sel tersebut.
Semakin banyak bahan yang terlarut, maka potensi osmotik sel akan semakin
rendah. Dengan demikian, jika tekanan turgor sel tersebut tetap, maka secara
keseluruhan potensi air sel akan menurun. Untuk memacu agar air masuk ke
sel penjaga, maka jumlah bahan yang terlarut di dalam sel tersebut harus
ditingkatkan (Pandey dan Sinha, 1983: 92).
17
Aktivitas stomata terjadi karena hubungan air dari sel-sel penutup dan
sel-sel pembantu. Bila sel-sel penutup menjadi turgid, dinding sel yang tipis
menggembung dan dinding sel yang tebal yang mengelilingi lobang (tidak
dapat menggembung cukup besar) menjadi sangat cekung, karenanya
membuka lobang. Oleh karena itu membuka dan menutupnya stomata
tergantung pada perubahan-perubahan turgiditas dari sel-sel penutup, yaitu
kalau sel-sel penutup turgid lobang membuka dan sel-sel mengendor
pori/lobang menutup (Pandey dan Sinha, 1983: 92). Stomata membuka
karena sel penjaga mengambil air dan menggembung dimana sel penjaga
yang menggembung akan mendorong dinding bagian dalam stomata hingga
merapat. Stomata bekerja dengan caranya sendiri karena sifat khusus yang
terletak pada anatomi submikroskopik dinding selnya. Sel penjaga dapat
bertambah panjang, terutama dinding luarnya, hingga mengembang ke arah
luar. Kemudian, dinding sebelah dalam akan tertarik oleh mikrofibril tersebut
yang mengakibatkan stomata membuka (Salisbury dan Ross, 1995: 84).
Pada saat stomata membuka akan terjadi akumulasi ion kalium (K+)
pada sel penjaga. Ion kalium ini berasal dari sel tetangganya. Cahaya sangat
berperan merangsang masuknya ion kalium ke sel penjaga dan jika tumbuhan
ditempatkan dalam gelap, maka ion kalium akan kembali keluar sel penjaga.
Ketika ion kalium masuk ke dalam sel penjaga, sejumlah yang sama ion
hidrogen keluar, dimana ion hidrogen tersebut berasal dari asam-asam
organik yang disintesis ke dalam sel penjaga sebagai suatu kemungkinan
faktor penyebab terbukanya stomata. Asam organik yang disintesis
18
umumnya adalah asam malat dimana ion-ion hidrogen terkandung di
dalamnya. Asam malat adalah hasil yang paling umum didapati pada keadaan
normal. Karena ion hidrogen diperoleh dari asam organik, pH di sel penjaga
akan turun (akan menjadi semakin asam), jika H+ tidak ditukar dengan K+
yang masuk (Salisbury dan Ross, 1995: 86).
Stomata tumbuhan pada umumnya membuka pada saat matahari terbit
dan menutup saat hari gelap sehingga memungkinkan masuknya CO2 yang
diperlukan untuk fotosintesis pada siang hari. Umumnya, proses pembukaan
memerlukan waktu 1 jam dan penutupan berlangsung secara bertahap
sepanjang sore. Stomata menutup lebih cepat jika tumbuhan ditempatkan
dalam gelap secara tiba-tiba (Salisbury dan Ross, 1995: 80).
Skema mekanisme membukanya stomata :
Cahaya fotosintesis dalam sel-sel mesophyl berkurangnya CO2
dalam ruang antar sel menaikan pH dalam sel penutup perubahan
amilum secara enzimatik menjadi gula menaikkan kadar gula
menaikkan tekanan osmotik dari getah sel menaikkan turgor stomata
membuka (Pandey dan Sinha, 1983: 92).
E. Pengaruh Bunyi/Suara Terhadap Tanaman
Kebanyakan suara adalah merupakan gabungan berbagai sinyal, tetapi
suara murni secara teoritis dapat dijelaskan dengan kecepatan osilasi atau
19
frekuensi yang diukur dalam hertz (Hz) dan amplitudo atau kenyaringan
bunyi dengan pengukuran dalam desibel.
Bunyi atau suara adalah kompresi mekanikal atau gelombang
longitudinal yang merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini
dapat berupa zat cair, padat, atau gas. Jadi, gelombang bunyi dapat merambat
misalnya di dalam air, batu bara, atau udara. Zat tersebut terkoordinasi
menghasilkan gelombang serta mentransmisikan energi tetapi tidak pernah
terjadi perpindahan partikel (Resnick dan Halliday, 1992: 166). Gelombang
adalah suatu getaran yang merambat, yang membawa energi dari satu tempat
ke tempat lainnya (Sutrisno, 1979: 140). Gelombang suara merambat secara
longitudinal, artinya arah perambatan dan arah getarnya saling sejajar.
Dengan demikian, bunyi mempunyai energi, dan merupakan salah satu
bentuk gelombang yang memiliki kemampuan untuk menggetarkan partikel-
partikel yang dilaluinya.
Perambatan energi tersebut memberikan gangguan terhadap tekanan
medium, sehingga menyebabkan terjadinya variasi tekanan pada medium dari
tekanan seimbangnya. Energi atau getaran yang dihasilkan oleh sumber
bunyi tersebut mempunyai efek terhadap suatu tanaman, yaitu mampu untuk
membantu membukanya stomata daun menjadi lebih lebar karena getaran dari
suara akan memindahkan energi ke permukaan daun dan akan menstimulasi
stomata daun.
Dalam artikel Yannick Van Doorne yang berjudul ”Pengaruh Variabel
Frekuensi Bunyi terhadap Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman”
20
dijelaskan bahwa ada 5 (lima) penyebab stomata membuka dikarenakan
suara, yaitu:
1. Frekuensi suara tertentu dapat mengaktifkan gen tertentu dalam sel
sehingga mempengaruhi pertumbuhan dan ekspresi sel. Ekspresi sel
merupakan suatu proses dimana kode-kode informasi yang ada pada
gen diubah menjadi protein-protein yang beroperasi di dalam sel.
2. Frekuensi suara beresonansi dengan objek. Menurut Dan Carlson,
frekuensi suara beresonansi dengan rongga stomata, sehingga
meningkatkan serapan air. Sedangkan menurut Weinberger (1972)
frekuensi suara juga dapat beresonansi dengan organel sel. Frekuensi
suara tertentu beresonansi meningkatkan gerakan sitoplasma di dalam
sel.
3. Fenomena kavitasi, yaitu fenomena yang disebabkan oleh suara
dalam cairan. Suara yang keluar dari sumber bunyi akan mengenai
sitoplasma. Sitoplasma tersebar di dalam sel, termasuk sel penjaga.
Sitoplasma merupakan bagian sel yang terbungkus membran sel, di
dalamnya terdapat cairan sitosol yang berupa cairan tempat organel
melayang-layang. Sitoplasma berisi 80% sampai 90% air (Setjo,
2004:22). Frekuensi tertentu yang mengenai sitoplasma menyebabkan
timbulnya microbubbles, kemudian microbubbles tersebut
beresonansi dengan suara dan mendorong dinding sel penjaga. Oleh
karena itu tekanan turgorditas mengalami peningkatan dan stomata
dapat membuka secara maksimal. Namun belum diketahui ukuran
21
dan jumlah microbubbles yang dibutuhkan untuk mendorong dinding
sel penjaga.
4. Suara berpropagasi melalui zat cair, sehingga merangsang pergerakan
molekul seperti proses difusi.
5. Joel Sthrenheimer seorang fisikawan kuantum mengembangkan
metode untuk mempengaruhi biosintesis protein dengan suatu metode
yang disebut dengan resonansi skala. Resonansi skala terbentuk dari
asam amino yang digunakan untuk sintesis protein. Asam amino ini
diperoleh dari makanan dan penyerapan nutrisi tanaman. Asam-asam
amino yang membentuk suatu rantai asam amino akan memancarkan
sinyal. Sinyal ini merupakan gelombang kuantum yang disebut
resonansi skala. Sinyal ini memiliki frekuensi tertentu dan panjang
gelombang tertentu. Frekuensi yang terkait pada tiap asam amino
akan menghasilkan suatu frekuensi yang dapat didengar. Frekuensi-
frekuensi tersebut disusun membentuk suatu melodi untuk
merangsang biosintesis protein.
F. Kerangka Berpikir
Stomata daun membuka tidak hanya dipengaruhi oleh lingkungan
sekitarnya, tetapi juga dapat dipengaruhi oleh bunyi. Gelombang suara
merupakan gerakan mekanis yang mampu menggetarkan semua materi yang
dilaluinya dengan frekuensi yang sama, peristiwa ini dalam ilmu fisika
disebut resonansi. Resonansi yang terjadi inilah, yang akan menggetarkan
22
molekul nutrisi di permukaan daun, sehingga mengintensifkan penetrasinya
melalui stomata atau mulut daun.
Dimulai dari adanya ide bahwa suara dapat membantu tanaman
berkembang biak dan menyerap lebih banyak nutrisi, Carlson (1994)
melakukan percobaan dengan berbagai macam perlakuan frekuensi yang
mirip dengan kicauan burung di pagi hari. Dari percobaan tersebut ternyata
suara tadi dapat membantu tanaman dalam membukanya stomata atau mulut
daun menjadi lebih besar. Berdasarkan hasil penelitiannya, ditetapkan
gelombang suara yang paling cocok untuk membantu pembukaan stomata
adalah suara yang memiliki frequensi 3.000-5.000 Hz. Gelombang suara ini
ditemukan pada tahun 1972 dan dipatenkan dengan nama sonic bloom.
Teknologi sonic-bloom merupakan teknologi yang memadukan
gelombang suara frekuensi tinggi dan nutrisi organik yang ditujukan untuk
membuat tanaman tumbuh lebih baik sehingga mampu meningkatkan
produktivitasnya. Berdasarkan teknik sonic bloom tersebut, maka dilakukan
penelitian terhadap tanaman bawang merah (Allium Ascalonicum L) dengan
menggunakan sumber suara jangkrik (Gryllus assimilis) yang telah dianalisis
dan dimanipulasi frekuensinya agar diperoleh kisaran frekuensi yang
diinginkan dan tersimpan dalam bentuk MP3 file.
Penelitian ini bertujuan untuk mengamati apakah ada pengaruh
pemaparan bunyi “jangkrik” termanipulasi pada peak frecuency (4,43 ± 0,05)
103 Hz terhadap pertumbuhan dan produktivitas tanaman bawang merah.
23
Sebagai parameternya, akan dibandingkan antara tanaman perlakuan (yang
diberi pemaparan bunyi) dengan tanaman kontrol (yang tidak diberi
pemaparan bunyi), melalui kenampakan morfologis yang meliputi panjang
daun, diameter daun, dan hasil panen tanaman bawang merah. Selain itu akan
diamati pula pengaruh pemaparan suara “jangkrik” termanipulasi pada peak
frecuency (4,43 ± 0,05) 103 Hz terhadap luas bukaan stomata daun tanaman
bawang merah.