BAB 5 KEANEKARAGAMA MAKHLUK HIDUP DAN
A. Biosfer Dan Makhluk Hidup (Biosphere and Living Things)
1. Biosfer
Biosfer merupakan lapisan kehidupan yang ada di bumi, dimana makhluk hidup tinggal dan melangsungkan kegiatan hidupnya. Biosfer mencakup seluruh organisme dan lingkungan yang berinteraksi untuk memungkinkan kelangsungan sistem pendayagunaan energi dan daur ulang energi. Sistem ini berjalan karena adanya aliran energi dari matahari ke dalam sistem biosfer yang selanjutnya kembali ke ruang angkasa. Bakal biosfer terbentuk ± 2250 juta tahun lalu, di mana setelah bumi mengalami pendinginan dan terbentuklah benua, danau, sungai dan lautan. Biosfer terdiri dari tiga lapisan yaitu litosfer, hidrosfer dan atmosfer.
2. Makhluk Hidup
Tubuh makhluk hidup terdiri dari satu sel atau banyak sel. Sel merupakan satu unit kehidupan. Pada dasarnya di bumi ini ada dua makhluk hidup, yaitu tumbuhan dan hewan (flora dan fauna). Sel tumbuhan dan sel hewan secara morfologis berbeda. Sel dapat melakukan pembelahan secara langsung (amitosis) atau tidak langsung (mitosis). Sel kelamin (gamet) diperoleh dengan pembelahan sel secara reduksi (Meiosis). Perkembangbiakan makhluk hidup tergantung kepada jenis organismenya, ada yang berkembang biak secara aseksual (kuncup/ tunas/ vegetatif/ amitosis, dan spora) atau secara kawin (seksual) dengan persatuan gamet-gamet.
Suatu benda dikatakan hidup sebagai makhluk hidup bila memiliki ciri-ciri :
a. Bernapas ,dimana setiap makhluk hidup melakukan pertukaran gas dalam tubuhnya untuk memberikannya energi.
b. Makanan, diperlukan oleh makhluk hidup sebagai sumber energi, untuk pertumbuhan dan mengganti sel-sel yang rusak.
86
c. Bergerak, dimana makhluk hidup mampu berpindah tempat dari satu titik ke titik lain.
d. Pertumbuhan dan perkembangan.
e. Pertumbuhan meliputi perubahan ukuran tubuh, yaitu luas, tinggi dan berat. Perkembangan adalah perubahan menjadi dewasa.
f. Berkembang biak, melakukan reproduksi untuk memberikan keturunan. g. Mengeluarkan zat sisa dimana makhluk hidup mengeluarkan hasil
metabolisme/zat-zat yang tidak di perlukan oleh tubuh, yaitu seperti: 1) Ekskresi, merupakan pengeluaran zat-zat sisa yang dilakukan oleh
kulit dan ginjal. Kulit akan mengeluarkan zat sisa yang dinamakan keringat karena adanya kelenjar keringat di bawah kulit. Ginjal akan menyaring darah dan mengeluarkan zat sisa yang disebut urine. 2) Respirasi, merupakan pengeluaran CO2 sebagai zat sisa proses
respirasi yang dikeluarkan melaluihidung.
3) Defekasi, merupakan pengeluaran zat sisa pencernaan makanan yang berupa tinja (feses) melalui anus.
h. Beradaptasi, makhluk hidup mampu menyesuaikan dengan lingkungan. Macam-macam adaptasi makhluk hidup adalah adaptasi morfologi, adaptasi tingkah laku, dan adaptasi fisiologi.
1) Adaptasi morfologi adalah penyesuaian terhadap lingkungan yang berhubungan dengan bentuk tubuh atau alat tubuh. Contoh pada katak dan itik terdapat selapu renang pada kakinya untukberenang. 2) Adaptasi tingkah laku adalah penyesuaian terhadap lingkungan
dalam bentuk tingkah laku. Contoh : hewan bermigrasi ke lain tempat yang banyak sumber makanan.
3) Adaptasi fisiologi adalah penyesuaian terhadap lingkungan dalam bentuk tingkah laku. Contoh : berkeringat saat cuaca panas.
4) Peka terhadap rangsangan(irritabilitas), dimana makhluk hidup memberikan reaksi terhadap rangsangan itu.
87 Dari ciri-ciri tersebut ada perbedaan ciri hidup yang dimiliki antara hewan/manusia dengan tumbuhan, anatara lain :
a. Hewan/Manusia
1) Bergerak melakukan gerak pindah tempat.
2) Cara memperoleh makanan: Tidak dapat membuat makanan sendiri(heterotrof) . Bahan yang dimakan berupa zat organik. 3) Pertumbuhan: Hanya sampai batas usia tertentu
b. Tumbuhan
1) Bergerak: Tidak dapat berpindah tempat sendiri.
2) Cara memperoleh makanan: Dapat membuat makanan sendiri (autotrof), Bahan yang diperlukan untuk membuat makanan berupa zat anorganik
3) Pertumbuhan: Tumbuh terus menerus sampai mati. 3. Sel Sebagai Unit Kehidupan
Sel merupakan unit kehidupan, baik dari segi struktural, pertumbuhan, reproduksi, hereditas dan fungsional. Sel sebagai unit struktural maksudnya adalah sel merupakan satuan terkecil penyusun tubuh organisme. Organisme multiseluler, tubuhnya dibangun oleh banyak sel yang diperoleh dari pembelahan mitosis berulang-ulang sebuah sel tunggal (monoseluler) yang disebut zigot.
Akibatnya organisme mengalami pertumbuhan. Oleh karena itu dikatakan sel sebagai unit pertumbuhan. Zigot dihasilkan dari peleburan sel kelamin (sel benih) jantan dan betina. Karena dari sel kelamin dapat dihasilkan individu baru, sel dikatakan juga sebagai unit produksi. Masing-masing sel kelamin (sel kelamin jantan dan sel kelamin betina) membawa materi genetik (genom) sebagai penentu sifat (karakter) yang akan diwariskan kepada turunannya (individu baru). Sifat oleh karena itu sel dikatakan juga sebagai unit hereditas. Di dalam masing-masing sel
88
penyusun tubuh makhluk hidup terselenggara semua aktivitas kehidupan, baik pada organisme uniseluler, organisme yang selnya bergabung membentuk koloni dan pada organisme uniseluler. Pada organisme uniseluler, seluruh aktivitas hidup dilaksanakan oleh sel tersebut. Pada organisme yang berbentuk koloni belum tampak diferensiasi fungsi yang jelas dari masing-masing sel penyusun koloninya. Sedangkan organisme multiseluler terdapat diferensiasi fungsi untuk menjalankan aktivitas kehidupan. Komposisi kimiawi sel yang spesifik, kemampuan melaksanakan metabolisme, reproduksi, tumbuh menjadi besar, tanggap terhadap rangsang dan berdaur hidup adalah hal-hal yang membedakan organisme dengan benda mati.
Agar dapat melaksanakan seluruh aktivitas hidup, sel harus memiliki bagian-bagian utama, yaitu membran plasma, protoplasma (cairan sel atau sitoplasma dengan seluruh organel-organel sel yang terdapat di dalamnya), dan nukleus yang mengandung materi genetik (genom).
a. Reproduksi Sel dan Makhluk Hidup 1) Reproduksi Sel
Reproduksi sel dapat diartikan sel memperbanyak diri, baik yang terjadi pada organisme tingkat sel (uniseluler) maupun yang terjadi pada sel-sel penyusun tubuh organisme multiseluler.
Reproduksi sel dapat dibedakan atas: amitosis dan meiosis. Amitosisadalah pembelahan langsung tanpa melalui tahapan. Pada amitosis, mula-mula nukleus membelah kemudian diikuti pembagian sitoplasma dari sel induk, dan dari satu sel induk bisa terbentuk dua sel baru atau lebih. Mitosis adalah pembelahan sel melalui beberapa tahapan utama yaitu: profase, metafase, anafase dan telofase. Mitosis ditujukan untuk memperbanyak sel, biasanya terjadi pada proses pertumbuhan individu dan perbaikan (pengganti) sel-sel tubuh yang rusak. Pembelahan mitosis akan menghasilkan sel anak yang merupakan duplikat sel induknya, dimana
89 jumlah dan kandungan kromosom sel anak dipertahankan sama seperti jumlah dan kandungan kromosom sel induknya, dan dari satu sel induk dihasilkan dua sel anak. Meiosis adalah pembelahan sel yang bersifat reduksi dari sel yang diploid menjadi sel haploid (terjadi penurunan jumlah kromosom sel anak menjadi setengah jumlah kromosom sel induknya), dan dari satu sel induk menjadi empat sel anak. Meiosis terdiri dari dua tahap pembelahan yaitu meiosis I dan meiosis II. Meiosis I terdiri dari profase I yang terbagi lagi menjadi 5 fase yaitu leptonema, zygonema, pakhinema, diplonema, dan diakinesis.
Pada profase I ini terjadi peristiwa crossing over yang berakibat keragaman genetik pada sel anak (gamet). Akibatnya variasi individu yang dihasilkan dari peleburan gamet jantan dan gamet betina sangat banyak. Metafase I, anafase I dan telofase I adalah mekanisme pemisahan kromosom yang homolog dan menghasilkan 2 sel anak dengan kromatid diad. Miosis II terdiri dari profase II, metafase II, anafase II dan telofase II dan merupakan mekanisme pemisahan kromatid diad serta menghasilkan 4 sel anak dengan kromosom haploid. Meiosis terjadi pada proses pembentukan sel kelamin pada sistem reproduksi bagi individu yang bereproduksi secara seksual.
2) Reproduksi Makhluk Hidup
Bagi setiap makhluk hidup, ada saatnya dimana kemampuan untuk melaksanakan metabolisme, pertumbuhan, dan daya tanggapnya terhadap rangsang tidak memadai lagi untuk mempertahankan organisasinya yang rumit terhadap kekuatan-kekuatan lain. Serangan pemangsa, parasit, kelaparan, faktor lingkungan yang ekstrim, atau proses menua (aging) dapat mematikan makhluk hidup. Oleh karena itu, sebelum makhluk hidup menghasilkan individu baru melalui proses reproduksi.
Proses yang dilakukan oleh makhluk hidup untuk menghasilkan individu baru (keturunan) dari jenisnya dinamakan reproduksi (perkembangbiakan).
90
Tujuan reproduksi adalah untuk mempertahankan kelestarian suatu spesies (jenis) makhluk hidup.
Banyak cara reproduksi yang dilakukan oleh organisme. Cara-cara reproduksi tersebut dikelompokkan atas: 1) reproduksi aseksual (vegetatif), dan 2) reproduksi seksual (generatif).
Reproduksi aseksual adalah jenis reproduksi yang dilakukan oleh suatu organisme dengan melibatkan sel tubuh saja tanpa melibatkan sel kelamin. Pada hewan, perkembangbiakan seperti ini umumnya hanya dijumpai pada hewan rendah, misalnya paramaecium, amoeba, dan euglena dengan membelah diri; hydra dan ubur-ubur dengan bertunas; bintang laut dan planaria dengan fragmentasi. Pada tumbuhan reproduksi aseksual dilakukan oleh tumbuhan rendah sampai tumbuhan tinggi; misalnya membentuk spora pada algae dan lumut; tunas, umbi, rizoma pada tumbuhan tinggi.
Reproduksi seksual adalah perkembangbiakan makhluk hidup yang melibatkan sel kelamin (gamet). Dengan demikian, yang dimaksud reproduksi seksual bukan hanya perkembangbiakan melalui perkawinan (peleburan sel kelamin jantan dan betina) saja, tetapi partenogenesis pun termasuk di dalamnya. Partenogenesis adalah reproduksi seksual dimana gamet betina (ovum) tumbuh menjadi embrio tanpa menyatu dengan gamet jantan (sperma). Partenogenesis ini dijumpai pada lebah, semut, lalat buah, dan lain-lain. Konjugasi pun dimasukkan ahli ke dalam jenis reproduksi seksual.
Selain reproduksi yang berlangsung secara alami, kita kenal pula ada reproduksi buatan, baik yang dilakukan secara in vivo maupun in vitro. Reproduksi buatan biasanya dilakukan oleh manusia untuk meningkatkan kesejahteraannya. Misalnya reproduksi buatan yang dilakukan pada tumbuhan dan hewan ternak.
91 Hewan dapat melakukan reproduksi aseksual dan seksual. Reproduksi aseksual pada hewan sedikit terjadi jika dibandingkan dengan tumbuhan, dan hanya terbatas pada hewan tingkat rendah, yaitu dengan cara pembelahan sel, pertunasan (“budding”), dan fragmentasi.
1) Pembelahan: Terjadi pada hewan bersel satu (Protozoa), misalnya amoeba, paramaecium, dan euglena.
2) Pertunasan (budding): Terjadi pada Hydra sp, ubur-ubur, dan lain-lain. Keturunan baru berkembang dari tunas yang tumbuh pada tubuh induk. Pada beberapa spesies, misalnya ubur-ubur danHydra sp, tunas akan lepas dan dapat hidup bebas. Pada koral, tunas tetap terikat pada tubuh induk dan menyebabkan terjadinya koloni.
3) Fragmentasi: Terjadi pada beberapa jenis cacing (misalnya planaria), bintang laut, ular, dan lain-lain. Pada beberapa jenis cacing, setelah tubuh mencapai ukuran normal (dewasa), secara spontan cacing tersebut terbagi-bagi menjadi delapan atau sembilan bagian. Setiap bagian akan berkembang menjadi cacing dewasa dan proses ini terulang kembali.
4) Reproduksi seksual merupakan cara reproduksi pada hampir semua hewan mulai hewan tingkat rendah sampai hewan tingkat tinggi. Reproduksi seksual melibatkan kelenjar kelamin (gonad) untuk menghasilkan gamet jantan (sperma) dan gamet betina (ovum atau sel telur). Pada umumnya reproduksi seksual terjadi melalui penyatuan sperma dan ovum saat berlangsungnya pembuahan (fertilisasi), walaupun pada partenogenesis ovum dapat berkembang menjadi individu baru tanpa fertilisasi. Sperma memiliki bentuk dan ukuran yang jauh berbeda dengan ovum sehingga disebut heterogamet.
92
b) Reproduksi Alami pada Tumbuhan
Sebagaimana yang terjadi pada hewan, tumbuhan juga melakukan reproduksi aseksual dan seksual. Bedanya, pada tumbuhan, semua tingkatan mulai dari tumbuhan tingkat rendah sampai tumbuhan tingkat tinggi mampu melakukan reproduksi aseksual maupun seksual. Pada tumbuhan, fertilisasi dan meiosis membagi kehidupan individu menjadi dua fase atau generasi, yaitu generasi gametofit mulai dengan spora yang dihasilkan saat meiosis. Spora ini haploid dan semua sel yang diturunkannya juga haploid. Diantara sel-sel yang dihasilkan generasi sporofit mulai dengan zigot yang diploid, semua sel yang berasal dari sini yang berkembang dengan cara mitosis juga diploid. Akhirnya sel-sel tertentu akan menjalani meiosis sehingga terbentuk spora-spora, pertanda dimulai kembali generasi gametofit.
c) Reproduksi Buatan
Reproduksi buatan umumnya sengaja dilakukan oleh manusia untuk menunjang kesejaheraanya. Reproduksi buatan ini dapat dilakukan secara in vivo maupun in vitro. Reproduksi vegetatif buatan sangat banyak dilakukan manusia pada tumbuhan, misalnya memperbanyak tanaman dengan stek, cangkok, menyambung, menempel, dan lain-lain. Kesemua cara ini ditujukan agar tanaman berproduksi dalam waktu yang cepat dan kualitas baik.
Pada hewan ternak, reproduksi buatan in vivo dilakukan dengan mempertemukan gamet jantan dan betina tetap dalam tubuh hewan betina, tetapi dengan metode kawin suntik. Pada proses ini, sperma dari hewan jantan yang kita inginkan ditransfer ke dalam saluran kelamin hewan betina yang sedang birahi dengan sejenis alat yang mempunyai jarum suntik, sehingga disebut kawin suntik.
Pada reproduksi buatan in vitro (yang sangat dikenal dengan bayi tabung pada manusia), reproduksi dilakukan dengan cara menyatukan
93 gamet jantan dan gamet betina di luar tubuh hewan yang bersangkutan, yang biasanya digunakan cawan petri, karena itulah disebut in vitro yang secara harfiah artinya di dalam gelas (cawan). Setelah terjadi pembuahan dalam cawan, embrio dibiarkan berkembang sampai stadium blastula, kemudian ditransfer ke dalam rongga uterus (rahim) ibu. Di dalam rahim itu embrio berkembang, berimplantasi, dan menjadi individu baru seperti pada kehamilan biasa. Teknik seperti ini sering disebut bayi tabung.