Evolusi Tumbuhan Berbiji

Catatan fosil mencatat empat periode utama evolusi tumbuhan, yang juga dalam keanekaragaman tumbuhan modern. Masing masing periode meruapakan suatu radiasi adaptif yang mengikuti evolusi struktur yang membuka kesempatan baru bagi kehidpan di darat.

Skema Evolusi Tumbuhan

Tumbuhan berbiji muncul pertama kali pada periode ketiga dari empat periode evolusi tumbuhan. Pada periode ini, di mulai dengan kemunculan biji, yaitu suatu truktur yang mempercepat kolonisasi daratan dengan cara melindungi embrio tumbuhan dari kekeringan dan ancaman lainnya. Biji terdiri dari embrio dan cadangan makanan dalam suatu penutup yang melindungi. Tumbuhan vaskuler berbiji pertama muncul sekitar 360 juta tahun silam, dekat dengan akhir masa Devon. Bijinya tidak terbungkus dalam suatu ruangan khusus. Pada tumbuhan berbiji, biji menggantikan spora sebagai cara utama penyebaran keturunan. Pada briofita dan tumbuhan vaskulet tak berbiji, spora yang dihasilkan olrh sporofit merupakan tahapan resisten dalam siklus hidup, yang dapat bertahan pada lingkungan yang tidak menguntungkan. Dan karena ukurannya yang sangat kecil, spora dapat tersebar dalam keadaan dorman ke suatu daerah baru, tempat spora akan berkecambah menjadi gametofit lumut baru jika lingkungan cukup memungkinkan bagi spora mengakhiri keadaan dorman tersebut. Biji menunjukkan penyelesaian masalah dengan cara yang berbeda untuk derajat bertahan dalam lingkungan yang tidak menguntungkan dan untuk menyebarkan keturunan. Biji terdiri dari embrio sporofit yang terbungkus bersama dengan cadangan makanan di dalam lapisan pelindung. Gametofit yang tereduksi pada tumbuhan berbiji berkembang dalam jaringan sporofit parental. Hal ini terjadi karena sporofit induk menyimpan spora di dalam sporangia.

Semua tumbuhan berbiji adalah heterospora, yang berarti memiliki dua jenis sporangia yang berbeda, yang menghasilkan dua jenis spora: megasporangia yang menghasilkan megaspora dan menjadi gametofit betina (mengandung sel telur); dan mikrosporangia yang menghasilkan mikrospora, yang akan menjadi gametofit jantan (mengandung sperma). Evolusi biji dikaitkan dengan megasporangium. Pada tumbuhan berbiji, megasporangium bukanlah suatu ruangan, akan tetapi sebaliknya merupakan struktur berdaging padat yang disebut nusellus. Perbedaan lain dengan tumbuhan tak berbiji adalah bahwa lapisan tambahan jaringan sporofit, yang disebut integumen, membungkus megasporangium tumbuhan berbiji. Keseluruhan struktur tersebutintegumen, megasoprangium (nusellus) dan megaspora disebut ovul atau bakal biji. Serbuk sari (polen) menjadi pembawa sel-sel sperma pada tumbuhan berbiji. Mikrospora pada tumbuhan berbiji berkembang menjadi butiran serbuk sari, yang jika matang menjadi gametofit jantan tumbuhan berbiji. Butiran serbuk sari, yang dilindungi oleh lapisan keras yang mengandung sporopollenin, dapat dibawa oleh angin atau hewan setelah dilepaskan dari mikrosporangium. Jika suatu butiran serbuk sari atau gametofit jantan, jatuh di sekitar bakal biji, serbuk sari akan memanjangkan pipanya, yang akan melepaskan satu atau lebih sperma ke dalam gametofit betina di dalam bakal biji tersebut.

GIMNOSPERMAEGimnospermae (istilah tersebut berarti biji telanjang/terbuka) tidak memiliki ruangan pembungkus (ovarium) tempat biji angiospermaee berkembang. Di antara dua kelompok tumbuhan berbiji, Gimnospermae terlihat dalam catatan fosil jauh lebih awal dibandingkan angiospermae. Gimnospermae kemungkinan merupakan keturunan dari proGimnospermae, suatu kelompok tumbuhan masa Devon. Progimnsoperma pada mulanya adalah tumbuhan tak berbiji, akan tetapi pada akhir masa Devon, biji telah dievolusikan. Radiasi adaptif selama Karboniferus dan awal Premium menghasilkan berbagai divisi Gimnospermae. Tumbuhan Gimnospermae memiliki empat divisi, yaitu Cycadophyta, Ginkophyta, Gnetophyta dan Coniferophyta. Sikad, (divisi Cycadophyta) menyerupai palem, namun bukan palem sejati, yang merupakan tumbuhan berbunga. Karena merupakan Gimnospermae, sikad, memiliki biji terbuka yang terdapat dalam sporofit, yaitu daun yang terspesialisasi untuk reproduksi. Contoh tanaman divisi Cycadophyta adalah

Cycas revoluta. Tanaman ini memiliki batang yang tegak, bulat, dengan bekal pangkal daun yang tetap tinggal, kadang bercabang, kasar dan berwarna cokelat kehitaman. Daun Cycas revoluta majemuk, menyirip genap, panjang 0,5 1 m, dengan helai daunCycas revoluta

berbentuk seperti jarum dan ujung runcing. Tepi daun rata

dengan panjang 10-15 cm dan berwarna hijau. Bunga tanaman ini majemuk dengan bentuk tandan Dn termasuk ke dalam bunga berumah satu. Bunga jantan bertangkai pendek, bentuk kerucut, panjang sekitar 10 20 cm dan berwarna kuning. Sedangkan bunga betina dikelilingi bunga jantan dengan warna kuning kecokelatan. Buah Cycas revolute berbetuk kotak atau bulat telur dengan diameter 1 cm dan berwarna hijau. Biji tanaman ini bulat telur, panjang sekitar 1-2cm dan berwarna cokelat orange. Sedangkan akarnya berupa akar serabut. Ginkgo biloba adalah satu-satunya spesies yang masih hidup dari divisi Ginkgophyta. Tumbuhan ini memiliki daun seperti kipas yang warnanya berubah keemasan dan rontok pada musim gugur, suatu sifat yang tidak umum bagi Gimnospermae. Divisi Gnetophyta terdiri atas tiga genus yang kemungkinan tidak berkerabat dekat satu sama lain. Satu diantaranya, Welrwitschia. Tumbuhan dari genus kedua, Gnetum, tumbuh di daerah tropis sebagai tumbuhan merambat dan Ephedra (teh Mormon), genus ketiga Gnetophyta. Sejauh ini yang paling besar diantara empat divisi Gimnospermae adalah Coniferophyta, yaitu konifer. Istilah conifer (Bahasa latin, conus, kerucut, dan ferre, membawa) berasal dari struktur reprduktif tumbuhan ini, konus, yang merupakan kumpulan sporofil yang menyerupai sisik. Pinus, ara, cemara, sipres dan redwood (kayu merah) semuanya termasuk ke dalam divisi Gimnospermae tersebut Siklus hidup pinus menunjukkan adaptasi reproduktif kunci pada tumbuhan berbiji. Evolusi tumbuhan berbiji menambahkan tiga adaptasi kunci kehidupan darat dalam reproduksi; peningkatan dormansi generasi sporofit; adanya biji sebagai tahapan dalam siklus hidup yang resisten dan dapat disebarluaskan; dan evolusi serbuk sari sebagai agen yang menyatukan gamet.

Siklus Hidup Pinus

Pohon pinus adalah suatu sporofit. Sporangia terletak pada sporofil yang mirip sisik yang terkumpul secara padat dalam struktur yang disebut konus. Generasi gametofit berkembang dari spora haploid yang tetap disimpan dalam sporangia. Konifer, seperti semua tumbuhan berbiji, adalah heterospora; gametofit jantan dan betina berkembang dari jenis spora yang berbeda, yang dihasilkan oleh konus berbeda. Masing-masing pohon umumnya memiliki kedua jensi konus. Konus serbuk sari kecil menghasilkan mikrospora yang berkembang menjadi gametofit jantan atau butiran serbuk sari. Konus yang berevolusi, yang lebih besar, umumnya berkembang menjadi gametofit betina. ANGIOSPERMAE Angiospermae atau tumbuhan berbunga, sejauh ini merupakan tumbuhan yang paling beraneka ragam dan secara geografis paling tersebar luas. Sekarang dikenal sekitar 250.000 spesies Angiospermae, dibandingkan dengan Gimnospermaee yang dikenali sebanyak 720 spesies. Semua Angiospermae ditempatkan dalam sebuah divisi tunggal, Anthphyta (bahasa Yunani antho, bunga). Divisi itu dibagi menjadi dua kelas yaitu: Monokotiledon (monokotil) dan Diketiledon (dikotil). Xilem menjadi lebih terspesialisasi untuk pengangkutan air selama evolusi Angiospermae. Sel-sel yang menghantarkan air pada konifer adalaha trakeid, yang diyakini merupakan jenis sel xilem awal. Trakeid adalah sel yang memanjang dan meruncing yang berfungsi membantu proses mekanis dan pergerakan air ke bagian atas tumbuhan. Pada sebagian besar Angiospermae, sel-sel yang lebih pendek dan lebih luas disebut unsure pembuluh yang berkembang dari trakeid. Xylem Angiospermae diperkuat oleh jenis sel kedua, serat (fiber), yang jugfa berkembang dari trakeid. Sel-sel serat berkembang pada conifer, akan tetapi unsur pembuluh tidak berkembang. Perbaikan dalam jaringan vaskuler dan perkembangan dalam struktur lainnya sudah pasti memberikan sumbangan pada keberhasilan Angiospermaee, akan tetapi factor terbesar dalam kebangkitan Angiospermae bias jadi adalah evolusi bunga. Bunga (flower) adalah struktur reproduksi Angiospermaee. Pada sebagian besar Angiospermae, serangga dan hewan lain mengangkut serbuk sari dari satu bunga ke organ kelamin betina pada bunga lain, yang membuat pernyerbukan kurang acak

dibandingkan dengan penyerbukan yang bergantung pada Gimnospermae. Beberapa tumbuhan berbunga juga mengadakan penyerbukan dengan bantuan angin. Bunga adalah suatu tunas yang mampat dengan empat lingkaran daun yang termidofikasi; kelopak (sepal), mahkota (petal), benang sari (stamen) dan putik (karpel). Di mulai dari bagian bawah bunga,Struktur Bunga Angiospermae

terdapat kelopak (sepal) yang biasanya berwarna hijau

dan membungkus bunga sebelum bunga merekah. Di atas kelopak terdapat mahkota bunga (petal), berwarna cerah pada sebagian bunga yang membantu menarik serangga dan penyerbuk lainnya. Kelopak dan mahkota merupakan bagian bunga yang steril. Di dalam cincin mahkota terdapat organ reproduksi, benang sari (stamen) dan putik (carpel), yang secara berturut-turut adalah bagian bunga jantan dan betina. Pembungkusan biji di dalam ovarium merupakan salah satu cirri dan sifat yang membedakan Angiospermae dari Gimnospermae. Putik kemungkinan berkembang dari daun yang mengandung biji yang menggulung membentuk tabung sejumlah Angiospermae memiliki bunga dengan putik tunggal dan sebagian lain memiliki dua atau lebih putik yang menyatu, yang umumnya membentuk ovarium dengan banyak ruangan yang mengandung bakal biji. Buah (fruit) adalah ovarium yang sudah matang. Setelah biji berkembang selepas pembuahan, dinding ovarium menebal. Berbagai modifikasi pada buah membantu menyebarkan biji. Siklus hidup Angiospermae merupakan versi yang sangat maju dari pergiliran generasi yang umum bagi semua tumbuhan. Angiospermae bersifat heterospora, suatu karakteristik yang dimiliki

Siklus Hidup Angiospermae

Angiospermae bersama dengan semua tumbuhan berbiji. Bunga sporofit menghasilkan mikrospora yang membentuk gametofit jantan dan megaspora membentuk gametofit betina. Gametofit jantan yang belum dewasa adalah butir serbuk sari(pollen grain), yang berkembang di kepala sari pada benang sari. Masing-masing butir serbuk sari memiliki dua sel haploid. Bakal biji (ovule), yang berkembang salam ovarium, mengandung gametofit betina, yang disebut kantung embrio (embryo sac). Pada sebagian besar Angiospermae, megaspora membelah tiga kali untuk membentuk delapan

nukleus haploid dalam tujuh sel (sel tengah yang besar mengandung dua nucleus haploid). Salah satu di antara sel ini adalah sel itu sendiri. Setelah pelepasannya dari kepala sari, serbuk sari dibawa ke kepala butik yang lengket pada ujung suatu putik. Sebagian besar bunga memiliki mekanisme yang menjamin terjadinya penyerbukan silang. (cros-pollination), yaitu perpindahan serbuk sari dari bunga suatu tumbuhan ke bunga tumbuhan lain dalam spesies yang sama. Butir serbuk sari berkecambah setelah butir serbuk sari menempel ke kepala putik pada suatu putik. Butir serbuk sari, sekarang adalah suatu gametofit jantan yang telah matang, menjulurkan suatu tabung yang tumbuh ke bawah tangkai kepala putik. Setelah mencapai ovarium, tabung serbuk sari itu akan menembus masuk melalui mikropil, yaitu lubang pada integument bakal biji, dan melepaskan dua sel sperma ke dalam kantung embrio. Satu nukleus sel sperma menyatu dengan sel telur membentuk zigot, diploid dan nukleus sel sperma lain menyatu dengan dua nukleus pada sel tengah kantong embrio itu. Sel tengah ini sekarang memiliki nukleus tripoid (3n).

TUGAS EVOLUSI Evolusi Tumbuhan Berbiji

OLEH : ARI YUNI PRIYANI 08081004018

JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNVERSITAS SRIWIJAYA INDRALAYA 2010