KEANEKARAGAMAN TUMBUHAN
1. Pengantar
Modul kelima dari buku materi pokok biologi umum adalah keanekaragaman tumbuhan. Dengan telah dikenalnya sel pada modul sebelumnya, maka dapat dilanjutkan pada modul yang lebih tinggi yaitu keanekaragaman tumbuhan. Pembahasan pada modul ini ditekankan pada keanekaragaman tumbuhan yang terdiri atas keragaman alga hijau dan tumbuhan baik non vaskuler maupun tumbuhan vaskuler.
Pengetahuan dan konsep sistematika tumbuhan ini akan membantu untuk memahami lebih jauh mengenai keanekaragaman tumbuhan.
1. Tujuan Instruksional Umum
Setelah mempelajari modul lima ini mahasiswa diharapkan dapat memahami biologi umum khususnya yang berkaitan dengan keanekaragaman tumbuhan.
2. Tujuan Instruksional Khusus
Setelah mempelajari modul ini mahasiswa diharapkan dapat menjelaskan:
a. Alga Hijau
- Clamydomonas - Ulva
- Volvox - Caulerpa - Spyrogyra
b. Tumbuhan Tingkat Tinggi - Tumbuhan Non Vaskuler
- Tumbuhan Vaskuler Tak Berbiji - Tumbuhan Vaskuler Berbiji
4. Kegiatan Belajar 4.1 Uraian Dan Materi
KEANEKARAGAMAN TUMBUHAN
Sebelum mengenal jauh kingdom tumbuhan, kita perlu mengetahui lebih dahulu sistematika dan filogeni eukariota modern. Sebagian besar ahli sistematika saat ini sedang memecahkan hubungan eukariotik yang menganggap bahwa kingdom protista dan system lima kingdom sudah kuno dan tidak terpakai lagi. Untuk melihat sistematika dan filogeni tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 1. Beberapa Kejadian Utama Evolusi Tumbuhan
Alga hijau (Chlorophyta) ditempatkan dalam kingdom tumbuhan karena sebagian besar alga hijau adalah eukariotik dan hampir sebagian besar mempunyai dinding sel yang kaku. Selain itu sebagai tumbuhan dapat melakukan proses fotosintesis. Bukti kuat yang mendukung bahwa tumbuhan dan alga hijau berkerabat sangat dekat adalah kemungkinan suatu autotrof fotosintetik yang muncul melalui penyatuan endosimbiotik antara eukaryota heterotrofik berflagela dan sianobakteri.
Perbedaan kingdom tumbuhan dengan kingdom yang lain adalah tumbuhan itu eukariota multiseluler, selnya mengandung membran dan organel sel, mempunyai dinding sel dengan penyususn utama selulosa, kemampuan melakukan fotosintesis. Selama fotosintesis tumbuhan membuat makanan sendiri dengan memanfaatkan energi matahari diubah menjadi energi kimia dan adanya klorofil.
A. Alga Hijau (Chlorophyta)
Alga hijau yang telah berhasil diidentifikasi 7000 species. Species ini sebagian besar hidup di air tawar, akan tetapi ada juga yang termasuk species laut. Bersifat fotoautotrof karena mempunyai klorofil, bersifat uniselluler sebagai plankton atau mendiami tanah lembab atau salju, beberapa ada yang hidup secara simbiotik di dalam eukariota lainnya yang dikenal sebagai lichen atau lumut kerak, bersifatmultiseluler dan dinding sel terbuat dari selulosa dan ada yang berkoloni.
A.1 Chlamydomonas
- Chlorophyta paling sederhana merupakan sel tunggal biflagella.
- Reproduksi secara seksual dan aseksual
- Reproduksi seksual dipacu oleh kekurangan makanan, pengeringan kolam atau beberapa tekanan lainnya.
- Gamet chlamydomonas secara struktural tidak dapat dibedakan dan penyatuannya dikenal sebagai isogami (dapat diartikan sebagai suatu perkawinan dari yang sebanding).
Gambar 2. Chlorophyta Chlamydomons
A.2 Spirogyra
- Chlorophyta yang melakukan konyugasi yang menghasilkan gamet amoeboid
- Sel-sel spyrogyra tersusun dalam filamen panjang tidak bercabang - Masing-masing sel mengandung satu atau lebih kloroplas besar
berbentuk spiral
- Filamen tumbuh memanjang seiring membelahnya sel secara mitosis
- Bereproduksi secara aseksual melalui fragmentasi - Bereproduksi secara seksual yaitu sel-sel dari filament
bersebelahan melakukan perkawinan menyatu melalui tabung konyugasi
A.3 Volvox
- Chlorophyta berkoloni yang menempati air tawar
- Koloninya berupa bola berlubangyang dindingnya terdiri atas ratusan atau ribuan sel biflagelata yang terjalin dalam suatu matriks bergelatin
- Sel-selnya umumnya dihubungkan oleh untaian sitoplasma
Gambar 4. Chlorophyta Volvox A.4 Caulerpa
- dengan filamen bercabang dan multinukleus (karena tidak memiliki dinding penghubung)
- Ditemukan di laut Zona intertidal - Tipe sel super raksasa
Gambar 5. Chlorophyta Chlamydomons A.5 Ulva
- Dikenal sebagai selada laut yaitu sejenis rumput laut yang dapat dimakan
- Chlorophyta dengan penyusunan bentuk multiseluler sejati
- Thalus berdiferensiasi menjadi blade yang mirip daun dan holdfast yang mirip akar yang menjadi jangkar bagi alga tersebut dalam melawan gejolak gelombang dan pasang.
Gambar 6. Chlorophyta Ulva
B. Tumbuhan
Berdasarkan catatan fosil, ada empat perode utama evolusi tumbuhan dalam keanekaragaman tumbuhan modern. Periode pertama adalah briophyta (lumut). Periode kedua adalah tumbuhan vaskuler yang tidak memiliki biji (paku-pakuan serta beberapa kelompok tumbuhan vaskuler tidak berbiji lainnya). Periode ketiga adalah tumbuhan berbiji yang terdiri dari embrio dan cadangan makanan dalam suatu penutup yang melindungi yang dikenal dengan gymnospermae. Periode keempat adalah munculnya tumbuhan berbunga yang dikenal sebagai angiospermae.
Tabel 1. Klasifikasi Tumbuhan
Nama Umum Perkiraan Jumlah Species Yang masih Hidup Tumbuhan non Vaskuler (Briofita)
- Divisi Briofita - Divisi Hepotofita - Divisi Antoserofita
- Lumut Daun - Lumut Hati - Lumut
Tanduk
- 12.000 - 6.500 - 100
Tumbuhan Vaskuler
Tumbuhan Vaskuler Tak Berbiji - Divisi Likofita
- DivisiSfenofita - Divisi Pterofita Tumbuhan Vaskuler berbiji Gymnospermae
- Divisi Konifeofita - Divisi Sikadofita - Divisi Ginkgofita - Divisi Gnetofita
Angiospermae - Divisi Anthofita
- Likofita - Ekor Kuda - Pakis
- Konifer - Sikad - Ginkgo - Gnetae
-TumbuhanBerbunga
- 1.000 - 15 - 12.000
- 550 - 100 - 1 - 70
- 250.000 Sumber : Cambell et al. (1999)
B.1 Tumbuhan Non Vaskuler (Briofita)
Gamet dalam briofita berkembang di dalam gametangia, dikenal dengan anteridium sebagai gamet jantan yang menghasilkan sperma serta arkegonium sebagai gamet betina yang menghasilkan satu telur.
Sel telur dibuahi di dalam selubung pelindung organ betina.
Gametofit adalah generasi yang dominan. Sporofita umumnya lebih kecil dan hidupnya lebih pendek dan untuk memenuhi kebutuhan air dan zat hara bergantung pada gametofit. Sporofil diploid menghasilkan spora haploid melalui pembelahan meiosis dalam suatu struktur yang diatur sporangium. Spora yang terlindungi sporolenin menyebar dan berkembang menjadi gametofitbaru.
Sebagian besar tumbuhan briofita tidak memiliki jaringan pembuluh dan tidak memiliki jaringan yang diperkuat oleh lignin. Golongan briofita dapat dibagi menjadi 3 divisi yaitu: briofita, hepatofita dan antoserofita.
B.1.1 Divisi Briofita (Lumut Daun / Moss) - Briofita yang terkenal adalah lumut daun
- Tubuh telah dapat dibedakan antara akar, batang dan daun akan tetapi organ tersebut tidak homolog dengan struktur yang ada pada tumbuhan vaskuler
- Rhizoid sebagai rambut multiseluler di ujung batang atau cabang - Archegonia dan antheridia multiseluler di ujung cabang atau batang - Fertilisasi dari dua tubuh yang berkelamin berbeda
- Hasil fertilisasi dengan Archegonia berkembang menjadi sporofit - Sporofit mempunyai bagian-bagian sel kaki, seta dan kapsul spora - Contoh: - Mniodendron sp.
- Rhodobryum sp.
Gamb
Gambar 7. Lumut Daun - Rhodobryum sp.
B.1.2 Divisi Hepatofita (Lumut Hati/Liverwort)
- Tubuhnya belum dapat dibedakan antara bagian akar, batang dan daun
- Siklus hidup lumut hatisangat miripdengan siklus hidup lumut daun - Tubuh yang kelihatan adalah dalam stadia gametofit yang
berbentuk lembaran dengan dibagi menjadi beberapa lobus.
- Di dalam sporangia beberapa lumuthati sel-selnya berbentuk kumparan yang muncul dari kapsul ketika kapsul yang berfungsi membantupenyebaran spora
- Reproduksi aseksual dengan cara fragmentasi talus, percabangan adventitious dan berkas sel-sel kecil yang disebut gemmae
- Reproduksi seksual dengan antheridia dan archegonia - Contoh: - Marchantia polymorpha
- Riccia sp.
Gambar 8. Lumut Hati – Marchantia Polymorpha
B.1.3 Divisi Antoserofita (Lumut tanduk / Hornworth)
- Lumut tanduk mirip dengan lumut hati, tetapi dibedakan melalui sporofitnya, yang membentuk kapsul memanjang yang tumbuh seperti tanduk
- Kenampakan tubuhnya adalah stadia gametofit, berbentuk lembaran
- Sisi ventralnya dengan rhizoid berlendir
- Antheredia dibagian dorsal talus dan archegonia di bagian dalam talus
- Sporofit muncul diluar gametofit, dengan bagian kaki dan kapsul spora dilindungi oleh involukrum
- Jaringan penyusun kapsul spora adalah dinding kapsul dilengkapi dengan stoma, jaringan arkespora membentuk sel induk spora dan elatera semu dan kolumella
- Contoh: Anthoceros sp.
Gambar 9. Lumut Tanduk - Anthoceros sp.
B.2 Tumbuhan Vaskuler Tak Berbiji
- Mempunyai jaringan vaskuler (xylem dan Phloem) pada generasi sporofitnya
- Tubuhnya sudah dapat dibedakan akar, batang dan daun (kormus) - Sporofit tumbuhan homospora menghasilkan satu jenis spora saja
dan sporofit heterospora menghasilkan dua jenis spora yaitu megaspora merupakan gametofit betina yang menghasilkan telur dan mikrospora merupakan gametofit jantan yang menghasilkan sperma.
- Tumbuhan vaskuler tak berbiji yang masih hidup yaitu: likofita, ekor kuda dan pakis.
B.2.1 Divisi Likofita
- Divisi likofita terbagi menjadi dua garis keturunan evolusi yaitu satu kelompok berevolusi menjadi pohon berkayu dan kelompok yang lain masih tetap kecil dan berbentuk herba (tidak berkayu).
- Banyak dijumpai di daerah tropis dan tanah di dasar hutan di daerah beriklim sedang
- Bersifat epifit
- Likofita adalah sporofit dengan generasi diploid - Sporangia terletak pada sporofil
- Hasil fertilisasi akan menghasilkan zigot diploid yang akan berkembang menjadi sporofit baru
- Tumbuhan haploid tidak melakukan fotosintesis, sehingga mendapatkan makanan dari fungi simbiotik
Gambar 10. Likofita - Lycopodium sp.
B. 2.2 Divisi Sfenofita
- Sfenofita disebut dengan ekor kuda
- Bersifat homospora, pembelahan meiosis terjadi dalam sporangia dan spora haploid dilepaskan
- Gametofit biseksual yang berkembang dari spora hanya memiliki panjang beberapa millimeter
- Tumbuhan ekor kuda yang terlihat adalah generasi sporofit - Melakukan fotosintesis dan hidup bebas
Gambar 11. Sfenofita - Equisetum sp.
B.2.3 Divisi Pterofita
- Memiliki daun yang disebut frond yang majemuk terbagi menjadi beberapa lembaran
- Daun pakis terdiri atas mikrofil dan megafil (memiliki system vena yang bercabang)
- Beberapa daun merupakan sporofil yang mengalami spesialisasi dengan sporangia pada permukaan bawahnya
- Sporangia pada banyak pakis tersusun dalam kelompok yang disebut sori yang dilengkapi piranti yang menyerupai pegas yang dapat melempar spora
- Spora terlindungi oleh sporolenin yang merupakan cara penyebaran tumbuhan tak berbiji
Gambar 12. Divisi Pterofita - Family Polypodyaceae
C. Tumbuhan Vaskuler Berbiji
Biji merupakan struktur resisten yang multiseluler dan jauh lebih kompleks. Biji ini terdiri dari embrio sporofit yang terbungkus bersama dengan cadangan makanan di dalam lapisan pelindung. Pada tumbuhan berbiji, megasporangium bukan suatu ruangan akan tetapi merupakan struktur berdaging padat yang disebut nuselus. Terdapat tambahan jaringan sporofit yang disebut integumen, membungkus megasporangium tumbuhan berbiji. Keseluruhan struktur tersebut adalah integumen, megasporangium dan megaspora.
Semua tumbuhan berbiji adalah heterospora yang berarti memiliki dua jenis sporangia yang berbeda yang menghasilkan dua jenis spora yaitu megasporangia yang menghasilkan megaspora yang akan menjadi gametofit betina dan mikrosporangia yang menghasilkan mikrospora yang akan menjadi gametofit jantan.
Gametofit betina mengandung sebuah sel telur, jika dibuahi oleh sel sperma menjadi zigot dan selanjutnya zigot akan berkembang menjadi sebuah biji.
Pada tumbuhan berbiji, biji menggantikan spora sebagai cara utama penyebaran keturunan, sehingga biji merupakan tahapan resisten dan dapat disebarluaskan dalam siklus hidup tumbuhan berbiji.
Gambar 13. Biji Gymnopermae Dan Biji Angiospermae
C. 1 Gymnospermae
- Gymnospermae merupakan tumbuhan vaskuler tanpa bunga, biasanya bunga yang berkelamin tunggal mereduksi menjadi kantung (pollen chamber).
- Divisi Gimnospermae yang masih hidup adalah sikad, ginkgo, gnetofit dan konifer.
- Gymnosperma adalah tanaman berkayu, pohon, atau beberapa gnetophyt.
- Batang dengan pembuluh hars (resin) serta mempunyai kambium.
- Bagian kayu berasal dari berkas pengangkut collateral terbuka - Xylem tidak mempunyai pembuluh kayu melainkan trakeid.
- Phloem tanpa adanya sel pengiring.
Gambar 14. Struktur Batang Pada Gymnospermae Dan Angiospermae
- Perbedaan dengan pylum tumbuhan berbiji yang berbunga adalah biji dari tumbuhan anggota Gymnosperma dibentuk dari bakal biji telanjang yang terletak dipermukaan dari megasporofil atau carpella /daun buah.
Gambar 15. Perbedaan Tipe Biji Gymnospermae Dan Angisopermae
C.2 Angiospermae
- Angisopermae dikenal sebagai tumbuhan berbunga, sebagai struktur reproduksi angispermae
- Terdapat pembuluh-pembuluh pada batang yang berkembang dari trakeid
- Bunga tersusun atas kelopak(sepal) yang umumnya berwarna hijau; mahkota bunga (petal) berwarna cerah; benangsari (stamen) sebagai bunga jantan dan putik (carpel) sebagai bunga betina.
- Stamen terdiri satu atau beberapa mikrosporofil (di dalamnya terdapat mikrospora/pollen). Bagian stamen dapat dibedakan antara antera (kepala sari) dan filament (tangkai sari). Satu sampai beberapa stamen membentuk androecium
- Putik terdiri dari ovarium yang tersusun dari satu atau lebih daun buah (Carpellary sporophylls) yang di dalamnya terdapat bakal biji, stylus/tangkai putik dan stikma/kepala putik.
Gambar 16. Siklus Hidup Angiospermae
4.2 Tes Formatif
Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat, dengan cara memberi tanda silang pada huruf a, b, c atau d di depan jawaban tersebut.
Tiap jawaban yang benar diberi skor (1) dan jawaban yang salah diberi skor (0).
1. Bukti yang mendukung bahwa alga hijau berkerabat dekat dengan tumbuhan adalah mempunyai cirri-ciri di bawah ini, kecuali:
a. Autotrof c. Multiseluler
b. Pigmen kloroplas d. Dinding sel 2. Kelompok Alga yang multiseluler sejati adalah:
a. Spirogyra c. Caulerpa
b. Volvox d. Ulva
3. Yang dikenal dengan sebutan paku ekor yaitu anggota dari divisi:
a. Likofita c. Pterofita
b. Stenofita d. Gnetofita
4. Tumbuhan di bawah ini memiliki anteredium dan arkegonium, kecuali:
a. Ricia c. Mniodendron
b. Antoceros d. Caulerpa
5. Pada divisi Pterofita mempunyai daun dengan system vena yang bercabang yang dikenal dengan istilah:
a. Sporofil c. Involukrum
b. Megafil d. Frond
6. Kelompok tumbuhan di bawah ini sudah mempunyai xylem dan phloem, yaitu:
a. Antoserofita c. Hepatofita
b. Pterofita d. Chlorophyta
7. Gimnospermae dan Angiospermae sama-sama memiliki hal-hal berikut ini kecuali:
a. Biji c. Jaringan Pembuluh
b. Serbuk sari d. Ovarium
8. Buah pada umumnya adalah:
a. Ovarium yang sudah matang c. Bakal biji yang membesar b. Kepala putik yang menebal d. Akar mengalami modifikasi 9. Gametofit Jantan suatu angiospermae adalah:
a. Anther c. Mikrospora
b. Bakal biji d. Kantung Embrio
10. Pada pembuahan ganda satu sel sperma akan membuahi sel telur akan menjadi:
a. Embrio c. Endosperm
b. Nuselus d. biji
4.3 Umpan Balik Dan Tindak Lanjut
Cocokkanlah jawaban anda dengan kunci jawaban Tes Formatif I yang terdapat pada Bagian akhir modul ini dan hitunglah jumlah jawaban anda yang benar. Kemudian gunakan rumus dibawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan anda dalam materi kegiatan belajar 1.
Rumus:
Jumlah Jawaban Anda yang Benar
Tingkat Penguasaan = X 100%
10
Arti Tingkat Penguasaan yang anda capai:
90% - 100% : Baik Sekali 80% - 89% : Baik
70% - 79% : Cukup
- 69% : Kurang
Bila anda mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih anda dapat meneruskan ke tingkat modul yang lebih tinggi. Bagus! Tetapi bila tingkat penguasaan Anda kurang dari 80%, Anda harus mempelajari kembali kegiatan belajar I terutama bagian yang belum anda kuasai.
Kunci Jawaban Tes Formatif 1. c. Multiseluler
2. d. Ulva 3. b. Stenofita 4. d. Caulerpa 5. b. Megafil 6. b. Pterofita
7. c. Jaringan Pembuluh
8. a. Ovarium Yang Sudah Matang 9. c. Mikrospora
10. a. Embrio
4.4 Rangkuman
Keanekaragaman tumbuhan menjelaskan keragaman dunia tumbuhan yang meliputi alga hijau dan tumbuhan. Alga hijau dimasukkkan dalam kelompok tumbuhan karena sebagian besar alga hijau adalah eukariotik dan hampir sebagian besar mempunyai dinding sel yang kaku serta melakukan fotosintesis. Bukti kuat yang mendukung bahwa tumbuhan dan alga hijau berkerabat sangat dekat adalah kemungkinan suatu autotrof fotosintetik yang muncul melalui penyatuan endosimbiotik antara eukaryota heterotrofik berflagela dan sianobakteri.
Alga hijau ini meliputi Clamydomonas, Ulva, Caulerpa dan spyrogira. Dunia tumbuhan yang lain yang menjadi pokok bahasan adalah tumbuhan non vaskuler (golongan lumut), Tumbuhan Vaskuler tak berbiji (golongan paku-pakuan), Tumbuhan vaskuler berbiji (golongan gymnospermae dan angispermae).
Masing-masing tumbuhan tersebut mempunyai sifat dan karakteristik yang berbeda-beda. Adanya keragaman dalam morfologi, anatomi dan fisiologis inilah akhirnya menimbulkan keragaman.
Tumbuhan yang berkerabat dekat cenderung menjukkan banyak persamaaan baik pada morfologi, fisiologi maupun susunan biokimianya.
4.5 Referensi
Alters, S. 1996. Biolology understanding Life. Second edition.Mosby-Year Book Inc. United States of America.
Anonymous. 2004. Microsoft Encarta Reference Library.
Campbell, Reece, Mitchell. 2000. Biologi. Jilid 2 Edisi Ke Lima. Penerbit Erlangga. Jakarta
Loveless, A.R. 1991. Prinsip-Prinsip Biologi Tumbuhan Untuk daerah Tropik (Terjemahan). PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
