Makalah Biologi Keanekaragaman Tumbuhan.docx

Nama : Rosilatus Sa’dila (160331605622) Naufal Ausaf (160331605609) Prodi : Pendidikan Kimia Offering : B KEANEKARAGAMAN TUMBUHAN I: Kolonisasi Daratan 1. 2.

3.

4. 5.

6.

Periode evolusi tumbuhan Bumi 3 miliar tahun lalu masih belum ada kehidupan. Lapisan Sinobakteri mulai muncul di kerak bumi kira-kira 1,2 miliar tahun lampau. Saat 500 juta tahun lalu, tumbuhan kecil, fungi, dan hewan mulai terlihat. Tumbuhan tinggi menyusul pada 370 juta tahun lalu. Adapatasi terhadap daratan, terjadi kira-kira 425 tahun yang lalu. Dimana terjadi evolusi alga hijau menuju tumbuhan darat. Contoh tumbuhan pada masa ini adalah lumut-lumutan. Diversifikasi tumbuhan vaskular (seperti paku-pakuan) terjadi sekitar 400 juta tahun lalu. Evolusi biji-bijian terjadi sekitar 360 juta tahun lalu. Biji memiliki peranan penting dengan kemajuannya dari nenek moyangnya, diantaranya: a. Melindungi embrio tumbuhan dari kekeringan. b. Menyimpan sumber energi untuk embrio. c. Menyediakan pertahanan hidup bagi embrio tumbuhan. Evolusi tumbuhan berbunga (Angiospermae)-yang sekarang mendominasi di hampir seluruh wilayah bumi-terjadi kira-kira 125 juta tahun lalu. Ia memiliki inovasi baru dalam hal bereproduksi tanpa membutuhkan bantuan air, yakni dengan polinasi yang memungkinkan sperma mencapai telur.

1)Tumbuhan darat berevolusi dari alga hijau Tumbuhan umumnya berevolusi dari alga hijau yang hidup di air (protista), tepatnya Charophyta. Banyak struktur dan karakteristik serupa yang dijumpai antara alga hijau dan tumbuhan. Bukti: 1. Mempunyai dinding sel yang terbuat dari selulosa sebagai kompleks penyintesis yang berbentuk roset. Hal ini bisa dilihat pada alga hijau, dinoflagellata, dan alga coklat. 2. Mengandung klorofil a dan b. 3. Menyimpan energi dalam bentuk kanji. 4. Menunjukkan pola yang mirip dalam hal arah diskus pada kloroplas (yaitu, grana). 5. Memiliki susunan protein yang melingkar dan berbentuk portal pada membran plasma. Susunan protein ini menyintesis mikrofibil selulosa pada dinding sel. 6. Mengandung enzim-enzim peroksisom yang membantu meminimalkan kehilangan produk-produk organik sebagai akibat dari fotorespirasi. 7. Struktur sperma berflagela. 8. Pembentukan fragmoplas (pembelahan sel) terjadi pada tumbuhan tertentu, misal genus Chara dan Coleochaete. Antara nukleus anakan dari sel yang terbelah, terbentuk lempeng sel yang berkembang dan ini menjadi pemisah sel anakan.

Perlu ditekankan bahwasanya tumbuhan bukan keturunan dari alga yang sekarang. Akan tetapi, alga dan tumbuhan memiliki nenek moyang yang sama sehingga dengan melihat sifat alga kita dapat memprediksi sifat dari nenek moyang mereka. Berbeda dengan alga, tumbuhan telah mengalami perubahan dan berbagai modifikasi yang lebih modern. Hal ini bisa terjadi karena seleksi alam yang mengharuskan tumbuhan untuk beradaptasi dengan merubah karakteristik mereka. Seperti saat periode karbon, dimana terjadi kekeringan yang memungkinkan alga sebagai tumbuhan di perairan dangkal untuk beradaptasi dengan memiliki lapisan lapisan polimer kokoh (sporopolenin) yang berfungsi untuk mencegah zigot mengalami kekeringan, ini bisa kita jumpai pada spora tumbuhan sekarang. Selain itu, tumbuhan kehilangan sifat dari nenek moyangnya seperti pergiliran generasi, sporangium, dan bentuk yang tidak berakar maupun berdaun sejati. Sehingga untuk memperoleh makanan, ia melakukan simbiosis dengan fungi yang berperan sebagai penyerap dengan hifanya lalu fungi tersebut mentransferkan zat makanan pada tumbuhan nenek moyang. Tumbuhan sekarang memiliki gametangium multiseluler yakni sel jantan dan betina serta mampu melindungi jaringannya dengan membentuk jaringan pelindung baru, yakni kutikula. Divisi Kingdom Plantae Nama Divisi

Nama Lazim

Tumbuhan Nonvaskular Divisi Bryophyta Lumut-lumutan Divisi Hepatophyta Liverwort Divisi Anthocerophyta Hornwort Tumbuhan Vaskular, tanpa biji Divisi Psilophyta Wiskfern Divisi Lycophyta Lumut pentungan (Club mosses) Divisi Sphenophyta Ekor Kuda (horsetail) Divisi Pterophyta Paku-pakuan Tumbuhan Vaskular, berbiji Gymnospermae Divisi Coniferophyta Konifer Divisi Cycadophyta Sikad Divisi Ginkgophyta Ginkgo Divisi Gnetophyta Gnetae Angiospermae Divisi Anthophyta Tumbuhan berbunga 2) Tumbuhan nonvaskular (Briofit) 1. Ciri-ciri umum a. Seluruh tumbuhan mempunyai kutikula yang mengandung malam. b. Gamet mengembangkan organ perlindungan (gametangium).  Gametangium jantan menghasilkan sperma yang memiliki flagela, dapat bergerak, dan membutuhkan lingkungan lembab untuk berenang ke arah telur  Gametangium betina atau arkegonium, menghasilkan telur. c. Pembagian air ke seluruh tubuh dilakukan dengan difusi, aksi kapiler, dan aliran sitoplasmik.

d. Pada periode gametofit, spora memerlukan media berupa air sehingga hidup di tempat lembap. e. Sporofit Briofit memiliki 1 kaki yang berfungsi untuk menyerap nutrien dari gametofit dan 1 seta/tangkai yang berperan dalam transfer zat-zat ke sporangium. 2. Divisi Bryophyta (Lumut Daun) a. Mempunyai struktur seperti akar (rhizoid). b. Siklus hidup bergantian (Metagenesis) antara generasi haploid(gametofit) dan diploid (sporofit). Dimana gametofit lebih dominan.

Gambar 1 Siklus Hidup Lumut Daun

c. Mempunyai keungggulan secara Ekologis dan Ekonomis, yakni:  Spora ringan dan tersebar di seluruh tempat, terutama di dasar hutan lembap atau lahan basah.  Mampu di berbagai habitat karena dapat sintas dari kehilangan air dalam tubuh dan rehidrasi.  Spaghnum/lumut gambut membentuk endapan zat organik ekstensif yang terurai pada material organik. Biasanya membentuk lahan gambut yang mampu untuk mengawetkan mayat selama ribuan tahun dikarenakan tanah ini tidak mudah terurai serta suhu, pH dan oksigen rendah. Gambut juga isa digunakan sebagai sumber bahan bakar, conditioner tanah, pengemas akar tumbuhan selama pengiriman jarak jauh, dan menstabilkan konsentrasi CO2 di atmosfer(karbon organik). Namun juga bisa menimbulkan pemanasan global dikarenakan melepas karbon ke udara. 3. Divisi Hepatophyta (Lumut Hati) a. Bertubuh kecil dan terbagi dalam lobus-lobus (bagian). b. Siklus reproduksi mirip dengan lumut-lumutan. Juga dapat bereproduksi secara aseksual, seperti liverwort. 4. Divisi Anthocerophyta (Lumut Kerak), jumlah kurang dari 100 spesies. Bertubuh kecil tapi mempunyai sporofita yang panjang seperti tanduk. 3)Tumbuhan Vaskular Tanpa Biji 1. Asal usul dan ciri-ciri a. Mempunyai sporofit bercabang untuk mendapatkan nutrisi

b. Nenek moyangnya mencapai tinggi 50 cm (tumbuhan pertama yang tumbuh tinggi) akibat kompetisi untuk memperebutkan ruang dan sinar. c. Ciri-ciri yang membedakan antara tumbuhan saat ini dan nenek moyangnya:  Siklus hidup yang didominasi sporofit  Transpor dengan Xilem dan Floem. Jaringan vaskular yang terlignifikasi memungkinkan untuk tumbuh tinggi. Batang kuat untuk melawan gravitasi, mentranspor air dan nutrien mineral jauh ke atas tanah.  Evolusi akar dari rizoid. Akar dievolusikan dari bagian batang bawah tanah yang paling dalam pada tumbuhan vaskular purba.  Evolusi daun. Terdapat dua jenis, yakni mikrofil (duri) berawal dari sporangium yang terletak di sisi batang dan megafil (daun yang bercabang) merupakan evolusi dari serangkaian cabang yang berdekatan dengan batang.  Sporofil dan variasi spora. Sporofil (daun termodifikasi yang membawa sporangium) sangat bervariasi. Sorus (gugusan sporangia) terletak di bagian bawah sporofil . Daun berbentuk mirip-rujung (strobili).

Gambar 2 Siklus Hidup Tumbuhan Paku-pakuan

2. Klasifikasi tumbuhan vaskular tanpa biji a. Menurut versi buku “Intisari Biologi, Stephen ”:  Divisi Psilophyta, tumbuhan purba yang sederhana. Ia mempunyai banyak tangkai tapi tidak memiliki daun sejati.  Divisi Lycophyta, tumbuh di daerah tropis atau dasar hutan dengan menenpel di pohon-pohon. Bertubuh kecil dan epifit (hidup menumpang pada tumbuhan lain tapi tidak menyerap nutrisi tumbuhan inang).  Divisi Spenophyta termasuk tumbuhan purba (misal:ekor kuda). Spesies yang masih bertahan sampai saat ini berjumlah 20 spesies. Ekor kuda bertangkai lurus, terikat dan ujung seperti cone.  Divisi Pterophyta (paku-pakuan). Terdapat 10,000 spesies.hidup di iklim tropik dan sedang. Ia mempunyai siklus hidup haploid dan diploid, dengan sporofit yang lebih dominan. b. Menurut versi buku “Biologi jilid 8, Campbell”: 1. Filum Lycophyta: Lumut Gada, Lumut Paku, dan Quillwort.  Berupa Herba kecil dan serupa-pohon berkayu, berdiameter 2m dengan tinggi 40 m. Bukan lumut sejati.

 Ada yang berbentuk pohon dan ada yang berbentuk kecil. Saat ini hanya tertinggal yang berukuran kecil, karena bentuk pohon telah punah akibat habitat rawa lembap-yang cocok-yang saat ini telah hilang. 2. Filum Pterophyta: Pakis, Ekor-kuda, Whisk Fern dkk.  Terdapat 12000 spesies, daun megafil, dan akar bercabang-cabang.  Habitat kering, tropis ,dan beriklim sedang.  Paku-kuda (15 spesies), misal: Equisetum.  Psilotum (whisk fern) berupa tumbuhan epifit tropis. Tidak mempunyai akar sejati sehingga menyerap air dan nutrien dengan rizoid penyerap. 3. Nilai penting tumbuhan vaskular tanpa biji a. Jaringan berevolusi berfungsi untuk mempercepat laju fotosintesis, meningkatkan pengambilan CO2 dari atmosfer, pendinginan global, dan pembentukan gletser. b. Sebagai cikal bakal batu bara sebagai bahan industri yang tertumpuk di hutan pertama di bumi. Skema : tumbuhan mati

lapisan gambut

tertutup laut

panas dan tekanan

batu bara

KEANEKARAGAMAN TUMBUHAN II: Evolusi Tumbuhan Berbiji Seperti yang tertera di atas, bahwasanya evolusi biji-bijian terjadi saat 360 juta tahun yang lalu. Manusia purba pada awalnya hidup nomaden dan makan dari hasil alam tanpa tahu bagaimana menanamnya. Seiring bertambahnya waktu, perubahan budaya manusia menghasilkan adaptasi baru dengan bertempat tinggal menetap di satu tempat dan mulai bercocok tanam 13000 tahun lalu. Saat inilah peran manusia dalam kelangsungan hidup tumbuhan biji sangat berdampak pada keadaan saat ini dimana tumbuhan biji hampir mendominasi diantara bermacam tumbuhan, disamping binatang dan komponen abiotik lainnya. Khususnya biji tertutup. 1)Biji dan serbuk polen Biji (seed) terdiri dari sebuah embrio dan cadangan makanan yang dikelilingi oleh selubung pelindung. Serbuk polen (serbuk sari) ialah gametofit jantan yang diselubungi oleh dinding polen. Biji merupakan hasil dari adaptasi terestrial (lingkungan) Agar mampu bertahan saat kekeringan maupun terlindung dari radiasi UV. Ada beberapa keunggulan dengan adanya Gametofit tereduksi ini: a. Kecenderungan evolusioner dari reduksi gametofit terus berlanjut pada garis keturunan tumbuhan vaskular yang menghasilkan tumbuhan biji. b. Gametofit berukuran mikroskopik dapat berkembang dari spora yang ditahan dalam sporangia yang berfungsi untuk melindungi gametofit yang rapuh agar mampu menghadapi tekanan dari lingkungan luar. Berbeda dengan tumbuhan tanpa biji yang harus melindungi dirinya sendiri. Jaringan lembap pada sporofit berguna untuk melindungi dari radiasi UV dan kekeringan. c. Gametofit dependen berfungsi untuk memperoleh nutrien dari sporofit.

2)Ovul dan produksi sel telur Berupa sel megasporangium dengan dilengakapi integumen (pembungkus) dan nantinya berkembang menjadi 1 sel telur atau lebih. 3)Polen dan produksi sperma Pada dinding sperma mengandung polimer sporopolenin yang melindungi serbuk ketika ditranspor dengan anginatau menumpang hewan. Polinasi adalah sistematika transfer polen ke bagian yang mengandung ovul. Tabung polen akan muncul dan melepaskan sperma ke dalam gametofit betina di ovul jika serbuk telah berkecambah. Dalam transpor sperma ini tidak bergantung sangat pada media air.Akan tetapi, masih ada yang menggunakan flagellata pada media air. 4)Keunggulan Evolusioner Biji a. Sperma dan telur dari tumbuhan biji akan menghasilkan zigot yang nantinya berkembang menjadi embrio sporofit. Hingga biji muncul, sporalah satu-satunya pelindung dalam siklus hidup tumbuhan. b. memiliki keunggulan dari spora :1. Spora sel tunggal, biji berlapis-lapis diselubungi jaringan multisekular/selaput yang melindungi embrio. Perkembanagn embrio sebelum pemencaran menjaga agar tumbuhan biji bertahan hidup pada kondisi alam yang ekstrim.2.biji mempunyai cadangan makanan yang awet (bisa dorman lama), spora berumur pendek. 5)Klasifikasi Tumbuhan Vaskular 1. Gymnospermae a. Asal usul Tumbuhan Biji Terbuka Progimnosperma telah diterima luas sebagai nenek moyang tumbuhan berbiji terbuka. Walaupun ada yang berpendapat bahwa nenek moyangnya berasal dari Archaeopteris. Bukti yang terpenting ialah adanya ikatan pembuluh bifasial (bifacial vascular cambium) yang dimiliki oleh kelompok Progimnosperma yang pada tumbuhan biji terbuka dimodifikasi menjadi jaringan sekunder. Namun ini masih menjadi pembahasan diantara para ilmuan. b. Klasifikasi Gymnospermae Biji terbuka dibagi menjadi dua kelompok besar (Sporne,1965):  Divisi Coniferophyta: tumbuhan berkonus, bercabang banyak, batang piknosilik selalu hijau dan daun tunggal berbentuk jarum atau mempunyai beberapa tulang daun yang diatomis dan tanpa ibu tulang, biji bilateral sistematis pada cabang ketiak serta metagenesis. Terbagi atas 3 kelompok yaitu pinus, kelompok cordaites purba, dan ginkgo.  Divisi Cycadopsida: tumbuhan yang relatif tak bercabang, batangnya manosilik, daun majemuk pinnatus, dan biji radial simetris. Yang tergolong kelompok ini adalah pakis (cycads) dan paku biji (Pteridospermae) merupakan kelompok yang paling primitif dalam divisi ini. Gymnospermae dibagi menjadi empat divisi:







Cycadophyta: tumbuhan berukuran besar, batang tertutup oleh dasar daun yang sudah gugur, daun berupa roset yang ada di ujung batang, strobilus jantan dan strobilus betina terdapat pada tanaman yang berbeda. Contoh: Cycas rumphii. Ginkophyta: tinggi mencapai 30 meter, bentuk daun seperti kipas, tulang daun bercabang menggarpu, desiduos (dun berubah warna keemasan sebelum gugur), mempunyai ovulum dan mikrosporangia pada individu yang berlainan. Contoh: Ginkgo biloba. Coniferophyta: tumbuh tinggi mencapai 117 meter, daun tahan kering, ada yang berdaun jarum, dan homogen. Contoh: Pinus merkusii. Ia berdaun tunggal dan susunannya spiralis. Habitat yang cocok di daerah kering. Epidermis tertutup oleh kutikula yang tebal. Strobilus jantan dan betina dihasilkan dalam satu pohon. Polinasi terjadi saat musim semi.

Gambar 3 Siklus Hidup Pinus



Gnetophyta: Terbagi atas tiga genera yaitu Gnetum (ada yang berupa pohon dan tumbuhan merambat dengan daun yang besar dan tebal, dan hidup di daerah tropis), Ephedra (tumbuhan semak, daun kecil seperti sisik, batang yang bersambungan satu sama lain, dan hidup di daerah kering atau gurun), dan Welwitschia (sebagian tubuhnya tertanam di tanah pasir dan yang lain muncul di atas tanah berupa cakram besar berkayu dengan daun berbentuk pita, dan hidup di gurun). 2. Angiospermae (Anthophyta) a. Asal usul Tumbuhan Biji Tertutup Menurut pendapat lama, tumbuhan berbiji tertutup muncul pada zaman Paleozoicum sehingga para ilmuan berpendapat diversifikasi tumbuhan terjadi sebelum masa Cretaceous. Inilah yang membuat tumbuhan angiospermae pada masa itu dikategorikan tumbuhan modern. Padahal ini merupakan suatu kesalahan yang menyebabkan lambatnya pencarian informasi mengenai nenek moyang tumbuhan ini.Berdasarkan dari rekaman fosil, tumbuhan ini muncul sekitar 130-135 juta tahun yang lalu. Diperkirakan nenek moyang tumbuhan biji tertutup relatif kecil. Dan diperkirakan mendominasi pada periode Cretaceous akhir. Tumbuhan biji terbuka yang muncul pada jaman Mesozoicum, khususnya paku biji dianggap nenek moyang dari tumbuhan biji tertutup (Taylor, 1981). Dikarenakan

kurangnya bukti yang ada pada masa silam, masih ada beberapa pendapat yang berbeda dan pendapat masih berupa spekulasi. Akan tetapi, tumbuhan yang mempunyai ciri-ciri yang tergolong dalam tumbuhan biji tertutup, muncul dari garis keturunan paku biji pada akhir jaman Jura atau awal jaman Cretaceous. b. Ciri-ciri Umum Angiospermae  Mempunyai bunga dan buah. Dalam buah terdapat bji yang diselimuti oleh daging buah. Biji tersebut berperan penting untuk kelangsungan hidup tumbuhan tersebut. Persebaan biji dapat melalui hewan, air, angin dan sebagainya.  Organisme fotosintetik.  Terdapat kurang lebih 250.000 spesies yang diketahui.  Siklus hidup kompleks dengan tahap haploid, diploid, dan triploid.

Gambar 4 Siklus Hidup Angiospermae

c. Klasifikasi Angiospermae Dikelompokkan menjadi dua kelas, yaitu: 1) Dicotyledoneae: bunga berkelipatan empat atau lima, serbuk sari berpori 3, mempunyai 2 kotiledon, tulang daun jala, pembuluh angkut tersusun melingkar, dan berkambium. Klasifikasi :  Bangsa Ranales; Suku Magnoliaceae, Suku Annonaceae  Bangsa Papaverales; Suku Cruciferae, Suku Moringaceae  Bangsa Rosales; Suku Rosaceae, Suku Leguminosae  Bangsa Passiflorales; Suku Caricaceae, Suku Cucurbitaceae  Bangsa Guttiferales; Suku Guttiferae, Suku Theaceae  Bangsa Caryophyllales; Suku Amaranthaceae, Suku Nyctaginaceae

 Bangsa Piperales; Suku Piperaceae  Bangsa Casuarinales; Suku Casuarinaceae  Bangsa Urticales; Suku Moraceae  Bangsa Myrtales; Suku Myrtaceae  Bangsa Malvales; Suku Malvaceae, Suku Bombacaceae  Bangsa Geraniales; Suku Rutaceae, Suku Meliaceae  Bangsa Sapindales; Suku Anacardiaceae  Bangsa Umbellales; Suku Umbelliferae  Bangsa Gentianales; Suku Apocynaceae, Suku Asclepiadaceae  Bangsa Rubiales; Suku Rubiceae  Bangsa Asterales 2) Monocotyledoneae: bunga berkelipatan tiga, serbuk sari berpori 1, kotiledon 1, tulang daun paralel, pembuluh angkut tersebar, dan tidak berkambium. Klasifikasi:  Bangsa Alismatales; Suku Alismataceae, Suku Butomaceae  Bangsa Liliales; Suku Liliaceae, Suku Amaryllidaceae, Suku Pontederiaceae  Bangsa Palmales; Suku Palmae  Bangsa Arales; Suku Araceae  Bangsa Pandanales; Suku Pandanaceae  Bangsa Zingiberales; Suku Musaceae,Suku Zingiberaceae  Bangsa Orchidales; Suku Orchidaceae  Bangsa Poales; Suku Cyperaceae

Gambar 5 Biji Dikotil

Gambar 6 Biji Monokotil

6)Produk-produk dari tumbuhan Biji Tumbuhan saat ini merupakan hasil evolusi akibat seleksi buatan manusia pada 13000 tahun lalu. Hal ini merubah karakteristik tumbuhan seperti pada jagung. Perbedaan jagung dahulu dengan sekarang terletak pada ukuran tongkolnya dan hilangnya lapisan keras disekeliling teosinte, pemicu perubahan ini setidaknya 5 mutasi. Tumbuhan liar pada zaman dahulu juga bisa berubah menjadi tumbuhan yang bermanfaat dengan peran para petani terdahulu sampai sekarang yang memilih dan memilah biji kemudian menanam dan membudidayakannya. Seperti yang kita ketahui, tumbuhan sangat berperan penting bagi makhluk lainnya, terutama manusia. Manusia memanfaatkan tumbuhan berbiji sebagai sumber pangan, bahan bakar, produk kayu dan obat-obatan. Sumber pangan kita sebagian besar dihasilkan dari kelompok angiospermae. Bahan pokok kita meliputi padi, gandum, jagung, singkong, kentang, sagu dan ubi menghasilkan 80 % kalori dari semua yang dikonsumsi manusia. Selain itu, tumbuhan berbunga ini juga berguna sebagai makanan hewan ternak, minuman, rempah, dan perasa.

Tumbuhan berkayu bisa digunakan sebagai bahan material bangunan, bahan bakar, dan produk kayu seperti kertas, perabotan dan kerajinan. Senyawa-senyawa sekunder pada tumbuhan biji juga mampu menghasilkan obat-obatan sintetik. Contoh senyawa mentol pada pohon ekaliptus sebagai obat batuk. 7)Ancaman Bagi Keanekaragam Tumbuhan Seiring dengan bertambahnya populasi manusia, berdampak pada populasi tumbuhan. Terutama pada lingkungan tropis, tempat dimana tinggal berjuta-juta manusia yang memanfaatkannya terlalu berlebihan tanpa tanggungjawab. Penyebab utama ialah penggundulan hutan dan pembakaran untuk membuka lahan pertanian baru yang mana akan mengurangi spesies dari tumbuhan bahkan terancam punah. Hilangnya tumbuhan ini mengakibatkan hilangnya hewan dan makhluk hidup lainnya dikarenakan kehancuran habitat dan ekosistem menjadi penyebab bagi kepunahan semua spesies. Diperkirakan akan terjadi kepunahan massal global 100 atau 200 tahun mendatang. Beruntungnya, masih banyak dari kita yang memiliki kepedulian terhadap kelestarian tumbuhan. Jika kita berpikir ulang mengenai manfaat tumbuhan bagi kita yang sangat penting, kita akan menemukan alasan mengapa kita harus melindungi dan melestarikannya.