Dunia tumbuhan: dari lumut sampai bunga
Lumut, paku, tumbuhan berbiji terbuka, dan tumbuhan berbunga: bagaimana tumbuhan menaklukkan daratan.
Jenjang yang disarankan: SD, SMP, SMA, kuliah.
Penjelasan untuk SD
Tumbuhan ada di mana-mana: di hutan, sawah, pantai, bahkan di dinding yang lembap. Ilmuwan mengelompokkan tumbuhan menjadi beberapa kelompok besar.
- Lumut: tumbuhan kecil yang hidup di tempat lembap, seperti batu dan tembok. Lumut tidak berbunga.
- Paku-pakuan: daun mudanya menggulung seperti ujung biola. Di bawah daunnya ada bintik-bintik cokelat berisi spora untuk berkembang biak. Contohnya paku sarang burung.
- Tumbuhan berbiji terbuka: bijinya tidak terbungkus buah, misalnya pinus dan melinjo.
- Tumbuhan berbunga: memiliki bunga, lalu membentuk buah yang berisi biji, misalnya mangga, padi, jagung, dan anggrek.
Sebagian besar tumbuhan berwarna hijau dan membuat makanannya sendiri. Tetapi ada tumbuhan unik di Indonesia, yaitu bunga padma raksasa (Rafflesia). Bunganya sangat besar, tetapi tidak berwarna hijau. Tumbuhan ini mengambil makanan dari tumbuhan lain.
Tumbuhan memberi kita makanan, udara segar, kayu, dan obat. Karena itu kita perlu menjaga hutan dan menanam pohon.
Poin kunci
- Kelompok tumbuhan: lumut, paku, tumbuhan berbiji terbuka, dan tumbuhan berbunga.
- Paku berkembang biak dengan spora di bawah daunnya.
- Tumbuhan berbunga membentuk buah berisi biji.
- Bunga padma raksasa tidak hijau dan mengambil makanan dari tumbuhan lain.
Aktivitas
Berjalan-jalanlah di halaman sekolah bersama guru. Cari lumut, tumbuhan paku, dan tumbuhan berbunga. Gambar masing-masing dan tulis satu perbedaan yang kamu lihat.
Penjelasan untuk SMP
Ciri tumbuhan (Plantae): eukariota bersel banyak, dinding sel dari selulosa, memiliki klorofil sehingga dapat berfotosintesis (produsen), dan umumnya tidak berpindah tempat.
1. Lumut (Bryophyta dalam arti luas)
- Belum memiliki pembuluh angkut sejati, sehingga tubuhnya kecil dan hidup di tempat lembap.
- Memiliki rizoid (akar semu), berkembang biak dengan spora, dan memerlukan air agar sel kelamin jantan dapat berenang menuju sel telur.
- Kelompoknya: lumut daun, lumut hati (misalnya Marchantia), dan lumut tanduk.
- Lumut menjadi tumbuhan perintis di batuan; lumut gambut (Sphagnum) penting bagi lahan gambut.
2. Paku-pakuan (Pteridophyta)
- Sudah memiliki pembuluh angkut serta akar, batang, dan daun sejati.
- Daun muda menggulung; spora terdapat dalam kotak spora yang berkelompok (sorus) di bawah daun.
- Contoh: paku sarang burung, semanggi, paku tiang, dan paku air Azolla yang bersimbiosis dengan sianobakteri pengikat nitrogen sehingga menyuburkan sawah.
3. Tumbuhan berbiji terbuka (Gymnospermae)
- Bijinya tidak dibungkus daun buah dan biasanya terletak pada runjung (strobilus).
- Contoh: tusam (Pinus merkusii, pinus yang tumbuh alami di Sumatra), melinjo, pakis haji (Cycas), dan damar (Agathis).
4. Tumbuhan berbiji tertutup (Angiospermae)
- Memiliki bunga sebagai alat perkembangbiakan; bakal biji terlindung di dalam bakal buah yang kelak menjadi buah.
- Secara tradisional dibagi menjadi:
- Monokotil: biji berkeping satu, akar serabut, tulang daun sejajar atau melengkung, bagian bunga berkelipatan tiga. Contoh: padi, jagung, kelapa, pisang, anggrek.
- Dikotil: biji berkeping dua, akar tunggang, tulang daun menyirip atau menjari, bagian bunga berkelipatan empat atau lima. Contoh: mangga, kacang tanah, jati.
Alga (ganggang) berfotosintesis seperti tumbuhan tetapi belum memiliki akar, batang, dan daun sejati. Alga hijau adalah kerabat terdekat tumbuhan darat. Dalam katalog GBIF, alga hijau dan alga merah dimasukkan ke kingdom Plantae, sedangkan alga cokelat dimasukkan ke Chromista.
Poin kunci
- Lumut belum berpembuluh angkut; paku sudah berpembuluh tetapi belum berbiji.
- Gymnospermae: biji terbuka pada runjung; Angiospermae: biji di dalam buah.
- Monokotil: akar serabut, tulang daun sejajar; dikotil: akar tunggang, tulang daun menyirip atau menjari.
- Alga hijau adalah kerabat terdekat tumbuhan darat.
Aktivitas
Amati sorus di bawah daun paku dengan kaca pembesar. Lalu kecambahkan jagung dan kacang tanah, dan bandingkan akar, keping biji, serta tulang daun pertamanya untuk membedakan monokotil dan dikotil.
Penjelasan untuk SMA
Dari air ke darat: tumbuhan darat berevolusi dari alga hijau dan mulai menguasai daratan pada sekitar Ordovisium (hampir 500 juta tahun lalu). Tantangan hidup di darat (kekeringan, penopangan tubuh, reproduksi tanpa air) dijawab dengan serangkaian inovasi: kutikula lilin dan stomata, embrio yang terlindung dalam tubuh induk, jaringan pengangkut berlignin (xilem dan floem), biji, lalu bunga dan buah.
Pergiliran keturunan (metagenesis): semua tumbuhan darat bergantian antara gametofit (haploid, n, menghasilkan gamet) dan sporofit (diploid, 2n, menghasilkan spora melalui meiosis).
- Lumut: gametofit dominan dan berumur panjang; sporofit kecil tumbuh menumpang di atas gametofit.
- Paku: sporofit dominan; gametofit kecil (protalium) hidup bebas dan memerlukan air untuk pembuahan. Sebagian paku bersifat homospor (satu jenis spora), sebagian heterospor (spora besar dan kecil).
- Tumbuhan berbiji: gametofit sangat kecil dan bergantung pada sporofit. Serbuk sari adalah gametofit jantan; kantung embrio di dalam bakal biji adalah gametofit betina. Serbuk sari yang dibawa angin atau hewan dan buluh serbuk sari membebaskan pembuahan dari kebutuhan air.
Gymnospermae umumnya diserbuki angin dan bijinya terletak di atas sisik runjung. Angiospermae memiliki bunga yang sering berevolusi bersama penyerbuknya (lebah, burung, kelelawar), mengalami pembuahan ganda (lihat materi Perkembangbiakan), dan membentuk buah yang membantu penyebaran biji oleh angin, air (buah kelapa dapat terapung jauh), atau hewan.
Klasifikasi modern angiosperma (sistem APG) berbasis DNA: selain beberapa garis keturunan awal (misalnya teratai Nymphaea), terdapat kelompok magnoliid (antara lain pala, lada, dan kayu manis), monokotil, dan eudikotil. Kelompok “dikotil” tradisional ternyata bukan satu kelompok alami (tidak monofiletik); sebagian besar anggotanya kini masuk eudikotil. Menariknya, seroja (Nelumbo) termasuk eudikotil, bukan kerabat dekat teratai walaupun penampilannya mirip.
Indonesia adalah pusat keragaman berbagai kelompok tumbuhan, seperti suku meranti-merantian (Dipterocarpaceae) yang mendominasi hutan hujan Sumatra dan Kalimantan, ribuan spesies anggrek, kantong semar, serta tumbuhan unik seperti Rafflesia dan bunga bangkai.
Poin kunci
- Inovasi darat: kutikula, stomata, embrio terlindung, pembuluh angkut, biji, bunga, dan buah.
- Lumut: gametofit dominan; paku dan tumbuhan berbiji: sporofit dominan.
- Serbuk sari dan buluh serbuk sari membebaskan pembuahan dari air.
- Menurut APG, “dikotil” tradisional tidak monofiletik; kebanyakan anggotanya eudikotil.
Aktivitas
Gambar diagram pergiliran keturunan lumut, paku, dan tumbuhan berbunga secara berdampingan. Tandai tahap haploid (n) dan diploid (2n), tempat meiosis dan pembuahan, serta generasi yang dominan.
Penjelasan untuk kuliah
Filogeni: tumbuhan darat termasuk kelompok Archaeplastida bersama alga merah, alga hijau, dan glaukofita, yang berbagi plastida hasil endosimbiosis primer dengan sianobakteri. Di antara alga hijau, analisis filogenomik menunjukkan kelas Zygnematophyceae sebagai kerabat terdekat tumbuhan darat. Analisis terbaru juga cenderung mendukung lumut daun, lumut hati, dan lumut tanduk sebagai satu kelompok alami (bryofita) yang bersaudara dengan tumbuhan berpembuluh.
Evolusi biji dan serbuk sari: heterospori muncul beberapa kali; pada tumbuhan berbiji, megaspora dipertahankan di dalam megasporangium yang dibungkus integumen sehingga terbentuk bakal biji. Serbuk sari dan buluh serbuk sari (sifonogami) memungkinkan pembuahan tanpa air. Pada sikas dan ginkgo, sperma masih berflagel tetapi dilepaskan dari buluh serbuk sari di dekat sel telur, menjadi jejak transisi evolusi.
Diversifikasi angiosperma yang cepat pada Kapur disebut Darwin sebagai “misteri yang menjengkelkan”. Faktor yang diduga berperan meliputi koevolusi dengan penyerbuk dan penyebar biji, duplikasi genom menyeluruh, serta laju pertumbuhan yang cepat. Saat ini diterima lebih dari 300 ribu spesies angiosperma.
Nomenklatur dan data: nama tumbuhan diatur Kode Internasional Tata Nama untuk Alga, Fungi, dan Tumbuhan (ICN). Katalog berbeda dapat memakai ejaan atau konsep takson yang sedikit berbeda. Contohnya, GBIF dan iNaturalist memakai Rafflesia arnoldi, ejaan asli Robert Brown, sedangkan banyak literatur botani menulis arnoldii sebagai koreksi ejaan menurut ICN. Peneliti perlu mencatat sumber nama yang dipakai.
Konservasi tumbuhan di Indonesia: Kebun Raya Bogor (berdiri 1817) dan Herbarium Bogoriense menyimpan koleksi hidup dan spesimen acuan penting untuk kawasan Malesia. Ancaman utama meliputi deforestasi, pengeringan gambut, dan pengambilan berlebihan anggrek serta kantong semar dari alam. Konservasi ex situ (kebun raya, bank biji) melengkapi perlindungan habitat in situ, tetapi tidak dapat menggantikannya.
Poin kunci
- Archaeplastida berbagi plastida hasil endosimbiosis primer.
- Zygnematophyceae adalah kerabat alga terdekat tumbuhan darat.
- Sperma berflagel pada sikas dan ginkgo adalah jejak transisi evolusi.
- Catat sumber nama: katalog dapat berbeda ejaan dan konsep takson.
Aktivitas
Pilih satu tumbuhan asli Indonesia. Bandingkan nama diterima, sinonim, dan sebarannya di GBIF (melalui Biotaloka) dan di katalog tumbuhan lain. Catat perbedaan ejaan atau konsep takson dan jelaskan dampaknya bagi analisis data.
Spesies contoh
- Lumut hati (Marchantia polymorpha)
- Paku sarang burung (Asplenium nidus)
- Padi (Oryza sativa)
- Mangga (Mangifera indica)
- Padma raksasa (Rafflesia arnoldi)
- Bunga bangkai raksasa (Amorphophallus titanum)
- Anggrek bulan (Phalaenopsis amabilis)
- Kantong semar (Nepenthes gracilis)
- Lumut rambut (Polytrichum commune)
- Paku air azolla (Azolla pinnata)
- Tusam (Pinus merkusii)
- Melinjo (Gnetum gnemon)
- Pakis haji (Cycas rumphii)
- Rumput laut kotoni (Kappaphycus alvarezii)