Sejarah Hidup Tumbuhan

MAKALAH EKOLOGI

SEJARAH HIDUP TUMBUHAN

Disusun oleh :

Paryatin                              (081014068)

Sulihmiatin                          (081014069)

Syaiful Yahya                     (081014072)

Asyirotul Abidah            (081014076)

Sherly Oktavia                   (081014067)

Dosen Pembimbing :

Dr. Sucipto Hariyanto, DEA

DEPARTEMEN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2012

BAB I

PENDAHULUAN

A.    LATAR BELAKANG

Peran lingkungan dalam  membentuk sistem kehidupan yang berkelanjutan sangatlah penting, baik lingkungan biotik maupun biotik. Salah satu lingkungan biotik yang berpengaruh besar terhadap terciptanya keseimbangan dan terwujudnya kehidupan yag berkelanjutan ialah tumbuhan. Tumbuhan merupakan sumber utama dari penghasil energi yang dibutuhkan di alam semesta ini terutama untuk kebutuhan manusia dan hewan. Hal ini dikeranakan tumbuhan merupakan produsen atau pemasok utama dan awal sumber kebutuhan organisme lain

Selanjutnya, begitu pentingnya tumbuhan dalam mempengaruhi sistem ekologi alam dalam makalah ini akan dibahas bagaimana sejarah hidup tumbuhan tersebut, perkembangannya serta perubahan dan adaptasi yang dilakukan untuk tetap menjaga kelestarian dan keberlangsungan kehidupan alam semesta ini juga untuk megetahui bagaimana tahapan tahapan yang dilalui tumbuhan dalam perkembangan.

B.     MANFAAT DAN TUJUAN

Manfaat dan tujuan dari makalah ini adalah :

1.      Untuk mengetahui sejarah hidup tumbuhan

2.      Untuk mengetahui perkembangan tumbuhan dan adaptasi yang dilakukan untuk menjaga kehidupan tumbuhan

  

BAB II

PEMBAHASAN

Selama ratusan tahun, para ilmuwan telah mengetahui bahwa makhluk hidup yang ada di bumi beraneka ragam. Dalam keaneka-ragaman tersebut, para ilmuwan menemukan bahwa pada beberapa makhluk hidup ditemukan juga beberapa kesamaan.

Sejak lama, para ilmuwan berusaha menjawab sebuah pertanyaan, bagaimana kehidupan tumbuhan berawal?. Untuk menjawab pertanyaan tersebut, banyak ilmuwan yang mengemukakan berbagai teorinya disertai bukti-bukti yang mendukung teori tersebut. Meskipun demikian, pertanyaan tersebut belum dapat sepenuhnya terjelaskan oleh teori-teori tersebut karena teori-teori tersebut sulit dibuktikan

A.    Studi Evolusi Tumbuhan

Studi evolusi tumbuhan didasarkan pada kesamaan bukti dan umumnya memiliki keterbatasan yang secara umum hampir sama dengan studi evolusi pada hewan, yaitu adanya kenyataan berikut ini:

1.              Tumbuhan tinggi tidak dapat berpindah tempat sehingga kecil kemungkinan terjadinya fosilisasi apabila tumbuh di tempat yang tidak memungkinkan terjadinya proses fosilisasi. Pada hewan misalnya, bangkainya dapat terbawa arus sungai atau tenggelam di rawa yang kemudian akan mengawetkannya melalui peristiwa fosilisasi. walaupun “kecelakaan” ini terjadi jauh dari habitatnya.

2.              Tumbuhan cenderung menggugurkan bagian-bagiannya misalnya daun, batang,bunga, dan  biji. Jadi daun dan pollen yang mengalami fosilisasi mungkin dapat dinyatakan sebagai spesies yang berbeda, karena sepintas lalu tidak tampak adanya hubungan organik satu sama lain. Meski dalam kenyataannya berasal dari tumbuhan yang sama.

3.              Tumbuhan tidak memiliki bagian tubuh yang keras seperti halnya rangka padahewan sehingga kemungkinan terawetkan juga tidak terlalu besar.

4.              Rentang bentuk struktur tumbuhan sangat kecil jika dibandingkan dengan hewan. Kenyataan di atas sesungguhnya merupakan kerugian dan juga keuntungan bagi tumbuhan, karena tidak ada kelompok tumbuhan yang kesamaannya sungguh sungguh tidak dikenal.  Meskipun hubungan kekerabatan dalam kelompoknya kadang-kadang tidak jelas.

B.           Gambaran Umum Evolusi Tumbuhan

Semua tumbuhan merupakan eukariot multiseluler yang autotrof fotosintetik. Sel tumbuhan mempunyai dinding sel yang tersusun dari selulosa, dan tumbuhan dapat menyimpan kelebihan karbohidratnya dalam bentuk pati. Alga hijau multiseluler memiliki lebih banyak persamaan dengan tumbuhan dari pada dengan kelompok alga lainnya. Kloroplas tumbuhan dan kloroplas alga hijau memiliki pigmen klorofil a dan b. Perbedaan antara kelompok tumbuhan dengan kelompok alga hijau adalah habitatnya. Hampir semua tumbuhan hidup di darat meskipun ada juga tumbuhan yang hidup di air dan di tempat yang lembab. Sedangkan semua alga hijau hidup di air. Perbedaan tempat hidup ini sangat penting untuk menelusuri evolusinya, karena kehidupan di darat memerlukan adaptasi secara struktural, kimiawi, dan system reproduksi.

1.      Adaptasi Struktural

Kehidupan di darat berbeda dengan kehidupan di air, karena cahaya dansebagian besar karboksida diambil dari udara atau di atas permukaan tanah, sedangkan air dan zat mineral diserap dari dalam tanah. Adaptasi ini menyebabkan tumbuhan memiliki struktur tubuh yang kompleks dan beragam. Ada organ yang berada di dalam tanah yaitu akar. Ada organ yang berada diatas tanah yaitu batang dan tunas yang akan menjadi daun. Daun memegang peranan penting dalam proses fotosintesis. Pertukaran gas karbondioksida dari atmosfer dan oksigen hasil fotosintesis terjadi melalui stomata (mulut daun). Begitu pula dengan proses transpirasi, yang terjadi melalui stomata.

2.      Adaptasi Kimiawi

Di samping adaptasi struktural, tumbuhan juga mengalami adaptasi kimiawi. Daun yang memegang peranan penting mengalami adaptasi kimiawi. Untuk mencegah hilangnya air secara berlebihan melalui proses transpirasi, maka daun dilapisi oleh kutikula. Proses transpirasi pada tumbuhan merupakan masalah utama yang dihadapi oleh tumbuhan yang hidup di darat. Kutikula atau lapisan lilin ini dihasilkan melalui proses metabolisme sekunder. Produk metabolisme sekunder lainnya adalah lignin (zat kayu) untuk mengokohkan batang pada tumbuhan berkayu. Jenis metabolisme sekunder lainnya adalah sporopolenin, yaitu senyawa polimer yang resisten terhadap kerusakan lingkungan. Sporopolenin juga ditemukan pada dinding zigot beberapa jenis alga.

3.      Adaptasi Sistem Reproduksi

Struktur alat reproduksi pada tumbuhan mengalami adaptasi untuk mencegah kekeringan pada gamet dan emrio. Pada tumbuhan lumut, gamet terlindung di dalam gametangia yang selalu lembab, agar tidak kekeringan. Adaptasi ini juga terjadi pada tumbuhan lumut dan paku, sperma berkembang di dalam anteridium dan ovum berkembang di dalam arkhegonium. Bila telah masak, maka sperma berflagela akan dilepaskan dari anteridium dan akan membuahi ovum di dalam arkegonium. Kemudian terbentuklah zigot yang akan berkembang menjadi zigot di dalam arkegonium. Pada tumbuhan tinggi,embrio dilindungi oleh jaringan induk. Cara ini merupakan bentuk adaptasi kehidupan darat. Karena tumbuhan melindungi embrio sedemikian rupa didalam jaringan induk maka tumbuhan darat disebut embriofita (phyta=tumbuhan). Pada alga hijau embrio tidak diipertahankan oleh tubuh induknya,melainkan dilepaskan ke air.

4.      Pergiliran Generasi pada Tumbuhan

Secara umum, tumbuhan mempunyai pergiliran keturunan atau dikenal sebagai siklus hidup. Dalam pergiliran keturunan ini terdapat generasi gametofit yaitu individu multiseluler yang memiliki sel-sel yang haploid (nkromosom) dan generasi sporofit yaitu individu multiseluler dengan sel-seldiploid (2n kromosom). Generasi gametofit menghasilkan gamet-gamet haploid (n), yang kemudian akan menyatu membentuk zigot yang diploid (2n).Zigot kemudian berkembang menjadi sporofit diploid. Sporofit diploid ini akan mengalami pembelahan secara meiosis dan akan menghasilkan generasi gametofit berikutnya. Demikianlah pergiliran keturunan ini akan terus menerus terjadi. Siklus hidup sporofit dan gametofit merupakan siklus yang heteromorfik (hetero=berbeda; morph= bentuk), yang berarti memiliki tahapan yang berbeda bentuk. Pada kelompok tumbuhan lumut, gametofit haploid merupakan tumbuhan yang lebih besar ukurannya atau lebih dominant dari pada sporofit,tahapannya juga lebih rumit Pada kelompok Paku-pakuan , Konifer ( misalnya pinus), dan tumbuhan bunga, generasi sporofit yang diploid adalah tahapan yang dominant dan mudah teramati. Siklus hidup yang beraneka ragam ini merupakan ciri yang diturunkan oleh nenek moyang tumbuhan. Kingdom Plantae adalah monofiletik, yang berarti diturunkan oleh satu nenek moyang (nenek moyang bersama). Perbedaan siklus hidup ini merupakan bentuk adaptasi reproduktif dari kelompok tumbuhan. Secara evolusi, tumbuhan mengalami adaptasi dengan kehidupan darat.

C.     Asal Mula Tumbuhan Vaskuler

Perkembangan evolusi tumbuhan vaskuler dimulai sejak kira-kira 475 juta tahun yang lalu, yang terbagi menjadi beberapa periode evolusi .

1.      Periode pertama

Evolusi, yaitu selama masa Ordo visian, zaman Palaeozoikum, sekitar 475 juta tahun yang silam, asal mula tumbuhan diduga berasal dari nenek moyang akuatik. Adaptasi terhadap kehidupan darat (terrestrial) dibuktikan oleh adanya sporopolenin dan gametangia berlapis yang melindungi gamet dan embrio. Adaptasi ini terjadi pada bryophytata yang merupakan tumbuhan darat pertama. Bryophyta atau tumbuhan lumut ini berkembang menjadi berbagai variasi dalam kelompoknya. Jaringan pembuluh yang terdiri atas sel-sel membentuk pembuluh untuk mengangkut air dan zat hara ke seluruh tubuh tumbuhan. Evolusi bryophyta merupakan evolusi yang relatif dini dalam sejarah tumbuhan. Oleh karena sebagian besar bryophyta tidak memiliki jaringan pembuluh maka bryofita disebut sebagai tumbuhan yang “non vaskuler” atau tumbuhan “tidak berpembuluh”. Namun ada sebagian kecil bryofita yang m emiliki jaringan pembuluh pengangkutan air. Dengan demikian pengelompokan bryophyta sebagai tumbuhan non vaskuler tidak seluruhnya benar.

2.      Periode kedua

Evolusi tumbuhan ditandai oleh diversifikasi tumbuhan vaskuler (tumbuhan berpembuluh) selama masa Devon sekitar 400 juta tahun silam. Tumbuhan vaskuler awal ini merupakan tumbuhan tak berbiji, missalnya pada jenis paku-pakuan serta kelompok tumbuhan tak berbiji lainnya.

3.      Periode ketiga

Evolusi tumbuhan dimulai dengan kemunculan biji, yaitu struktur yang melindungi embrio dari kekeringan dan ancaman perubahan lingkungan. Kemunculan tumbuhan biji ini mempercepat perluasan kolonisasi tumbuhan di daratan. Biji tumbuhan terdiri atas embrio dan cadangan makanan yang terlingdung oleh suatu penutup. Tumbuhan vaskuler berbiji muncul kira-kira 360 juta tahun yang lalu dengan kemunculan. Gymnospermae (Bhs. Yunani: Gymnos= „terbuka‟ atau „telanjang‟; sperma= benih atau biji). Gymnospermae  terdiri atas Konifer dengan berbagai variasi jenisnya. Konifer dan Paku-pakuan mendominasi kehidupan di hutan belantara selama lebih dari 200 juta tahun.

4.      Periode keempat

Dalam evolusi tumbuhan terjadi pada masa Kreta, zaman Mesozoikum sekitar 130 juta tahun yang lalu. Periode ini ditandai dengan kemunculan tumbuhan berbunga yang memiliki struktur reproduksi yang agak rumit di mana biji dilindungi oleh ruangan yang disebut ovarium. Karena bijiterlindung sedemikian rupa maka kelompok ini disebut Tumbuhan berbiji tertutup. Angiospermae (Bhs. Yunani: Angion= “wadah”; spermae= benih atau biji).

Betapapun juga telah lama diyakini bahwa tumbuhan tumbuhan berevolusi dari alga hijau, yaitu protista fotosintetik yang hidup di air. Kelompok alga hijau berkembang sangat pesat sehingga keanekaragamannya juga tinggi. Kini banyak bukti yang mengarahkan kekerabatan jenis alga hijau yang termasuk karofita dengan tumbuhan karena adanya:

1)      Kesamaan DNA kloroplas alga hijau karofita dengan tumbuhan

2)      Kesamaan biokimiawi, yaitu komponen selulosa penyusun dinding sel dankomposisi enzim peroksisom pada alga dan tumbuhan

3)      Kemiripan dalam mekanisme mitosis dan sitokinesis, yaitu adanya organel-organel mikrotubul, mikrofilamen aktin dan vesikula pada proses pembelahan sel.

4)      Kemiripan dalam ultra struktur sperma

5)      Adanya hubungan kekerabatan (genetik) berdasarkan kesamaan gen dan RNA

Karofita yang diwakili oleh ganggang karangan (Characeae) menunjukkan bahwa karofita dan tumbuhan memiliki nenek moyang yang sama. Karofita modern umumnya hidup di perairan dangkal, sementara karofita primitif diduga juga telah hidup di air dangkal yang mudah terancam kekeringan. Seleksi alam terjadi sehingga alga ini bertahan hidup di laut dangkal. Perlindungan terhadap embrio yang berkembang di dalam gametangia merupakan cara adaptasi terhadap kekeringan, dan ternyata cara ini berguna pada saat mereka hidup di darat. Pada masa ordo visian terjadi akumulasi adaptasi sehingga organisme tersebut dapat hidup di darat.

Bryofita merupakan tumbuhan “darat” awal yang berevolusi dari jenis yang hidup di air. Adaptasi ini belum sempurna,sehingga bryofita memerlukan tempat hidup yang lembab. Bryofita (Bhs Yunani+ “lumut”) menunjukkan adaptasi penting dengan kehidupan darat yaitu adanya arkegonium (gametangium betina) dan anteridium (gametangium jantan).

Arkegonium menghasilkan satu sel telur (ovum), anteridium menghasilkan sperma berflagela. Sel telur dibuahi di dalam arkegonium dankemudian berkembang menjadi zigot. Zigot kemudian berkembang menjadi embrio di dalam selubung pelindung organ betina. Sekalipun embrio telah terlindung sedemikian rupa, namun bryofita belum sepenuhnya terbebas dari kehidupan air. Untuk bereproduksi, sperma berflagela (ciri kehidupan air) masih tetap memerlukan air untuk dapat membuahi sel telur. Bryophyta juga tidak memiliki jaringan „lignin‟ dan tidak memiliki jaringan vaskuler, sehingga air dari lingkungan berdifusi dan diserap oleh sel. Tinggi tumbuhan lumut umumnya 1-2cm, namun ada yang mencapai 20 cm. Ovarium melalui mikropil. Satu nucleus sperma akan membuahi sel telur, lalu membentuk zigot yang diploid. Nucleus sperma lainnya menyatu dengan dua nucleus yang ada di tengah kantung embrio, lalu membentuk sel dengan nucleus triploid (3 n). inilah yang disebut pembuahan ganda.

Melalui pembuahan ganda, terjadilah keselarasan antara perkembangan cadangan makanan dalam biji dengan perkembangan embrio, nucleus triploid akan menjadi cadangan makanan bagi embrio diploid. Bakal biji yang telah matang terdiri atas embrio, endosperma, dan selaput biji yang berasal dari integumen. Ovarium akan berkembang menjadi buah pada saat bakal biji berkembang menjadi biji. Bila buah telah masak, biji akan berkecambah di lingkungan yang cocok, selaputnya akan pecah, embrio akan keluar sebagai kecambah. Embrio dalam proses perkecambahannya menggunakan dari endosperma dan kotiledon.

Evolusi Angiosperma, Fosil tertua angiosperma diperkirakan hidup sekitar 130 juta tahun yang lalu. Fosilnya ditemukan di lapisan batuan Kreta. Jika dibandingkan dengan fosil paku dan gimnosperma, maka fosil angiosperma sangat jarang ditemukan.Pada akhir masa Kreta sekitar 65 juta tahun silam, angiosperma mulai mendominasi daratan di bumi hingga saat ini. Bumi kita pernah dilanda kepunahan masal, yaitu pada akhir masa Permian sekitar 200 juta tahun yang lalu, dan akhir masa Kreta. Masa ini merupakan periode krisis karena banyak kelompok organisme mati dan kemudian digantikan kelompok baru. Frekuensi kepunahan tertinggi terjadi dilautan, namun flora dan fauna di darat juga mengalami kepunahan yang cukup besar. Kelompok reptilia raksasa seperti Dinosaurus berangsur-angsur punah,begitu pula kelompok sikad dan conifer yang mendominasi hutan zaman Mesozoikum juga ikut punah.

Setelah kepunahan itu, maka nicia-nya digantikan oleh mamalia dan tumbuhan berbunga. Perubahan ini tampak dari perubahan fosil selama akhir masa Kreta. Para ahli geologi menggunakan akhirmasa Kreta sebagai batas antara zaman Mesozoikum dan Kenozoikum. Evolusi angiosperma juga mempengaruhi evolusi hewan, karena beberapa hewan yang menghuni daratan menyesuaikan kebutuhan makanannya dengan tumbuhan bunga yang mendominasi hutan masa itu mulai dari dasar hutan hingga bagian tudungnya dimana terdapat tumbuhan epifita. Hewan pemakan tumbuhan menjadi terspesialisasi untuk memakan jenis tumbuhan tertentu. Serangga yang mencari madu bunga, kemudian berkembang menjadi hewan penyerbuk. Hewan penyerbuk ini kemudian menjadi faktor yang meningkatkan keanekaragaman tanaman bunga, hewan ini menjadi ko-evolusi bagian giosperma.

Berbagai jenis bunga kemudian mengembangkan keunikannya untuk menarik perhatian hewan penyerbuk, misalnya warna tertentu menjadi daya tarik hewan serangga, burung dan hewan lainnya. Aroma bunga juga menjadi daya tarik bagi hewan. Dengan demikian terbentuk suatu pola interaksi khusus antara hewan penyerbuk dengan bunga yang diserbuknya. Begitu pula dengan penyebaran biji. Buah yang telah masak umumnya berwarna mencolok atau menebarkan aroma yang menarik perhatian hewan pemakan buah tersebut. Daging buahnya dimakan, namun bijinya tak dapat hancur dalam system pencernaan hewan, kemudian keluar bersama fesesnya atau dikeluarkan lagi dari paruhnya (jika hewan pemakannya adalah burung), sehingga dapat tumbuh di tempat yang jauh dari induknya. Dalam hal ini hewan menjadi perantara dalam penyebaran biji tumbuhan. Inilah salah satu faktor yang menyebabkan angiosperma berhasil dalam penyebarannya di darat.

Pada saat ini boleh dikatakan angiosperma merupakan tumpuan harapan bagi ketersediaan sumber makanan di bumi, karena sebagian besar tanaman pertanian merupakan angosperma. Mulai dari tumbuhan penghasil karbohidrat seperti padi, jagung, ketela, kentang, tumbuhan penghasil buah-buahan seperti apel, jeruk, tomat, durian dan lain-lain, hingga tumbuhan penghasil komoditas lainnya. Semuanya ini tak terlepas dari adanya campur tangan manusia dalam menyebarkan benih dan membudidayakan tumbuhan. Manusia tentu saja berperan sangat besar dalam evolusi tumbuhan angiosperma melalui proses pemuliaan, seleksi, dan hibridisasi untuk memperbaiki mutu tanaman pertaniandan budidaya.Tumbuhan juga berperan dalam mempengaruhi iklim di bumi, karenamenurunkan jumlah CO2 di atmosfer bumi sehingga iklim di bumi menjadi lebih sejuk. Karbondioksida di atmosfer menyebabkan terjadinya pemanasan dipermukaan bumi, sehingga disebut sebagai “efek rumah kaca”, dan gas CO2 disebut “gas rumah kaca”.

Peranan tumbuhan terhadap iklim global diduga telah terjadi sejak zaman Paleozoikum karena :

1)      Tumbuhan menggunakan CO2 sebagai sumber karbon untuk prosesfotosintesis

2)      Tumbuhan mengembalikan sebagian CO2 hasil respirasinya ke udara, dan juga hasil respirasi dari organisme heterotrof  yang hidup di masa itu.

Sebagian besar karbon yang digunakan untuk asimilasi tersimpan di dalam tanah sebagai cadangan makanan yang terbenam untuk waktu yang relatif lama dalam bentuk sporopolenin, lignin, dan lilin setelah tumbuhan tersebut mati. Berdasarkan postulat Berne, pengaruh tumbuhan terhadap kadar karbondioksida di atmosfer terjadi melalui kegiatan tumbuhan vaskuler didalam tanah, karena akar tumbuhan vaskuler dapat menyebar hingga ke tempat yang jauh yang berbatu-batu. Akar ini mampu memecah bebatuan dan mengeluarkan senyawa asam yang membebaskan mineral dan partikel tanah. Apabila terjadi pembasuhan maka CO2 akan bereaksi dengan mineral terutama setelah mineral mengalir ke laut, sehingga reaksi ini akan menurunkan kadar CO2 di atmosfer.

BAB III

PUNUTUP

A.    Kesimpulan

1.      Semua tumbuhan merupakan eukariot multiseluler yang autotrof fotosintetik. Sel tumbuhan mempunyai dinding sel yang tersusun dari selulosa yang kemudian melakukan adaptasi dan deferensiasi morfologi.

2.      Adaptasi tumbuhan dapat berupa adaptasi stuktural, adaptasi kimiawi, adaptasi sistem reproduksi dan pergiliran generasi

3.      Periode evolusi tumbuhan vaskuler memalului 4 tahapan periode yang menurut sejarah berasal dari nenek moyang akuatik