Modul Biologi.doc

KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala nikmat kepada kami sehingga penyusunan modul kuliah ini dapat diselesaikan sebagai mana mestinya. Modul kuliah ini dimaksudkan sebagai MODUL yang akan mendukung kelancaran proses pembelajaran pada Mata Kuliah BIOLOGI UMUM pada Program Studi D4 Keselamatan dan Kesehatan Kerja Universitas Darussalam Gontor. Sebagai suatu bentuk mata kuliah pengantar, maka materi-materi yang disajikan dalam modul ini bersifat umum yang diharapkan dapat memberikan pemahaman konsep-konsep dasar dalam Biologi yang nantinya akan lebih diperdalam pada berbagai mata kuliah spesifik di semester-semester berikutnya. Sebagai sebuah karya keilmiaan, kami berharap semoga MODUL ini menjadi sesuatu yang bermanfaat bagi siapa saja yang membaca dan mempelajarinya. Dan sebagai sebuah karya pula maka kami menyadari bahwa sudah pasti terdapat kekurangan ataupun kejanggalan di berbagai tempat dalam buku ini. Oleh sebab itu, demi kesempurnaannya di masa mendatang, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan. Ponorogo, Agustus 2015

TIM PENYUSUN

DAFTAR ISI Halaman COVER

i

KATA PENGANTAR

ii

DAFTAR ISI

iii

1. PENDAHULUAN

1

2. ASAL USUL MAHLUK HIDUP

6

3. SEL DAN REPRODUKSI SEL

10

4. JARINGAN HEWAN

16

5. JARINGAN TUMBUHAN

23

6. SISTEM ORGAN TUMBUHAN

28

7. FOTOSINTESIS

34

8. RESPIRASI TUMBUHAN

42

9. TRANSPIRASI DAN GUTASI

47

10. UNSUR HARA TUMBUHAN

52

11. HORMON TUMBUHAN

59

12. GERAK TUMBUHAN

66

13. REPRODUKSI TUMBUHAN

71

14. INTEGUMEN, RANGKA DAN OTOT

79

15. SISTEM PENCERNAAN

84

16. SISTEM RESPIRASI HEWAN

88

17. SISTEM SIRKULASI HEWAN

95

18. SISTEM EKSKRESI

99

19. SISTEM REPRODUKSI HEWAN

104

20. SISTEM KOORDINASI HEWAN

110

21. BIOSISTEMATIKA HEWAN

116

22. BIOSISTEMATIKA TUMBUHAN

122

23. GENETIKA

128

24. EVOLUSI

135

25. EKOLOGI

150

26. ETOLOGI

156

DAFTAR PUSTAKA

162

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

1. PENDAHULUAN Hakekat Ilmu Pengetahuan Ilmu didefinisikan sebagai pengetahuan yang terorganisir, bersifat dinamis dan berkembang terus. Sains (science) berasal dari bahasa latin yaitu scientia yang berarti to know dan secara harfiah berarti ilmu pengetahuan (sains = ilmu). Pengetahuan dapat diperoleh dengan mengumpulkan pengalaman yang didapatkan dengan cara berfikir dan merasa. Asal Ilmu bersumber dari pandangan yang bersifat: magis, gaib atau sihir. Kemudian ada perkembangan pemahaman berdasarkan ajaran agama dan ilmu murni (science) dan ilmu terapan (oleh professional). Berdasarkan masanya, periode perkembangan ilmu dibagi menjadi tiga yaitu periode awal, periode yunani kuno, dan periode modern. a) Periode Awal (4000-6000 SM) b) Penemuan yang didokumentasikan pada kertas papyrus (Mesir & Mesopotamia) c) Periode Yunani Purba (600 SM-1600) Muncul berbagai perkembangan teoritis, dimana terdapat para ahli filsafat seperti Socrates Pluto (Academi), dan Aristoteles (perkembangan ilmu taxonomi dan morfologi). d) Perode Modern (1600 – Sekarang) Periode modern dicirikan dengan adanya pemahaman fenomena alam melalui observasi dan eksperimen seperti yang dilakukan oleh Darwin dan Pasteur. Landasan pemahaman tentang ilmu pengetahuan sangat berkaitan erat dengan filosofi. Dimana filosofi itu sendiri diartikan sebagai suatu pengulasan ilmu secara mendasar dan menyeluruh. Hal ini dapat dikategorikan menjadi tiga aspek yaitu : 1. Ontologi: materi (objek) suatu ilmu dan keberadaannya di kehidupan manusia 2. Epistemologi: cara mendalami dan bergerak dalam ilmu pengetahuan 3. Aksiologi: guna mendalami dan pedoman untuk bergerak dalam dunia ilmu Biologi Sebagai Ilmu Pengetahuan Bioloi merupakan salah satu dari ilmu pengetahuan alam. Ilmu biologi dirintis oleh Aristoteles yang merupakan ilmuwan berkebangsaan Yunani yang kita sebut juga sebagai bapak perintis biologi Biologi berasal dari kata bios (βiος) dan logos (λόγος) yang merupakan bahasa Yunani, masing-masing artinya hidup dan ilmu. Jadi artinya ilmu alam yang mempelajari tentang organisme hidup dan interaksinya dengan lingkungan. 1

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Biologi termasuk Ilmu Pengetahuan Alam

Fisika,

Kimia, Astronomi,

Geologi,

Geografi

Meteorologi

Sebenarnya aspek yangg dipelajari di biologi adalah semua yang berhubungan dengan makhluk hidup itu sendiri. Selain struktur, fungsi, tumbuh-kembang, dan adaptasi terhadap lingkungan tempat hidup, ada juga penggolongan makhluk hidup, habitatnya, peran pada lingkungan, asal-usul dan evolusinya. Biologi sangat luas karena semua makhluk hidup dipelajari, dari yang sekecil bakteri hingga yang sebesar paus putih. Karena begitu luasnya cakupan Biologi, maka dibuatlah cabang-cabang ilmu biologi seperti pada skema berikut ini.

Pada dasarnya ilmu biologi hanya dikategorikan menjadi dua yaitu botani (mempelajari tumbuhan) dan zoologi (mempelajari hewan). Namun kemudian diperluas berdasarkan jenis atau kelompok organisme yang dipelajarinya secara lebih spesifik. Hal tersebut dapat dilihat seperti pada cabang ilmu zoologi yang dibagi menjadi berbagai cabang lagi antaralain : Protozoolgi Helminthologi Malakologi Ornitologi

Herpetologi

2

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Ichtiologi Primatologi Entomologi Melittologi Acarologi Cabang biologi terus-menerus bertambah, sesuai dengan perkembangan ilmu biologi itu sendiri. Antara lain mikologi (ilmu tentang fungi) yang dahulu disatukan dalam botani, sekarang dipisahkan, kemudian ada fikologi (ilmu tentang alga), lalu ada bryologi (ilmu lumut), ada ichtiologi (ilmu tentang ikan), karsinologi (ilmu tentang krustasea), mammologi (ilmu tentang mammalia), ornitologi (ilmu tentang burung), entomologi (ilmu tentang insekta), parasitologi (ilmu tentang parasit), etnobotani, dan etnozoologi. Cabang biologi yang mempelajari virus disebut virologi, bakteri bakteriologi, mikroorganisme secara umum disebut mikrobiologi, tumbuhan botani, hewan zoologi, hubungan antara makhluk dan lingkungan disebut ekologi. Cabang yg mempelajari aspek kimia dari kehidupan disebut biokimia. Ilmu Biologi sangat berpengaruh dan berguna bagi kehidupan manusia. Biologi banyak digunakan untuk berbagai bidang kehidupan seperti pertanian, peternakan, perikanan, kedokteran, dan lain sebagainya. Pemecahan Masalah Dengan Metode Ilmiah Metode ilmiah adalah cara kerja dari ilmu pengetahuan, brsifat ilmiah serta merupakan langkah-langkah sistematis yang digunakan dalam ilmu-ilmu tertentu yang baik direfleksikan atau diterima begitu saja. Metode atau cara kerja Ilmu pengetahuan pertama kali di kemukakan oleh Filsuf Yunani, Aristotelas. Ia memandang penelitian ilmiah sebagai kelanjutan dari observasi-observasi empiris ke prinsip umum (induksi) dan kemudian dari prisip umum ke observasi(deduksi). Jadi, inti dari metode ilmiah adalah dimana seseorang mampu berfikir logis, analistis, (menggunakan analisis), dan empiris (seseai kenyataan). Dalam melakukan aktivitas ilmiah, kita perlu memperhatikan struktur metode ilmiah, struktur metode penelitian ilmiah, stuktur penulisan ilmiah atau cara penyusun laporan ilmiah, serta bahasa ilmiah. Selain itu kita mampu bersikap ilmiah saat melakukan aktivitas ilmiah. Penelitian akan berhasil dengan baik apabila dilakukan sesuai dengan struktur metode ilmiah. Sruktur metode ilmiah memiliki beberapa langkah yang terdiri dari: a. Perumusan masalah : Proses kegiatan ilmiah dimulai ketika kita tertarik pada sesuatu hal. Ketertarikan ini karene manusia memiliki sifat perhatian. Pada saat kita tertarik

3

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

pada sesuatu, sering timbul pertanyaan dalam pikiran kita. Perumusan masalah merupakan langkah untuk mengetahui masalah yang akan dipecahkan sehingga masalah tersebut menjadi jelas batasan, kedudukan, dan alternatif cara untuk memecahkan masalah tersebut. Perumusan masalah juga berarti pertanyaan mengenai suatu objek serta dapat diketahui factor-faktor yang berhubungan dengan objek tersebut. b. Pembuatan kerangka berfikir : Pembuatan kerangka berfikir merupakan argumentasi yang menjelaskan hubungan antar berbagai faktot yang berkaitan dengan objek dan dapat menjawab permasalahan. Pembuatan kerangka berfikir menggunakan pola berfikir logis, analitis, dan sintesis atas keterangan-keterangan yang diperoleh dari berbagai sumber informasi. Hal itu diperoleh dari wawancara dengan pakar atau dengan pengamatan langsung. c. Penarikan hipotesis : Hipotesis merupakan dugaan atau jawaban sementara terhadap suatu permasalahan. Penyusunan hipotesis dapat berdasarkan hasil penelitian sebelumnya yang pernah dilakukan oleh orang lain. Dalam penelitian, setiap orang berhak menyusun Hipotesis. d. Pengujian Hipotesis : Pengujian hipotesis dilakukan dengan cara menganalisis data. Data dapat diperoleh dengan berbagai cara, salah satunya melalui percobaan atau eksperimen. Percobaan yang dilakukan akan menghasilkan data berupa angka untuk memudahkan dalam penarikan kesimpulan. Pengujian hipotesis juga berarti mengumpulkan bukti-bukti yang relevan dengan hipotesis yang diajukan untuk memperlihatkan apakah terdapat bukti-bukti yang mendukung hipotesis. e. Penarikan kesimpulan : Penarikan kesimpulan merupakan penilaian apakah sebuah hipotesis yang diajukan itu ditolak atau diterima. Hipotesis yang diterima dianggap sebagai bagian dari pengetahuan ilmiah, sebab telah memenuhi petrsyaratan keilmuan. Syarat keilmuan yakni mempunyai kerangka penjelasan yang konsisten dengan pengetahuan ilmiah sebelumnya serta telah teruji kebanarannya. Upaya Menyingkap Suatu Masalah Dan Penerapannya Dalam Metode Ilmiah Struktur Metode Ilmiah 1Perumusan masalah 2Penyusun kerangka 3berfikir 4Penarikan hipotesis 5Pengujian hipotesis

Penerapan langkah-langkah Metode Ilmiah Benarkah kehidupan berasal dari benda mati? Membaca teori abiogenasis dan hasil penelitian para ilmuan pendukungnya. Makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebalumnya. Melakukan percobaan dengan dua bua toples yang 4

MODUL BIOLOGI UMUM Penarikan kesimpulan

BIOLOGI UA

masing-masing d isi sekerat daging. Toples I ditutup dan toples II dibiarkan terbuka. Setelah beberapa hari toples I tidak ditemukan adanya belatung dan pada toples II di temukan banyak belatung Belatung pada daging yang membusuk berasal dari telur lalat yang menetas, jadi makhluk hidup berasal dari mahkluk hidup.

5

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

2. ASAL USUL MAHLUK HIDUP A. Asal Usul Kehidupan Bagaimana makhluk hidup pertama lahir masih merupakan misteri yang belum bisa diungkap para ilmuan. Secara umum Teori asal usul kehidupan ada dua, yaitu abiogenesis (makhluk hidup berasal dari benda mati) dan biogenesis (makhluk hidup brasal dari makhluk hidup juga). 1. Teori Abiogenesis Pemuka paham ini adalah seorang bangsa Yunani, yaitu Aristoteles (394-322 sebelum masehi). Teorinya mengatakan kalau makhluk hidup yang pertama menghuni bumi ini adalah berasal dari benda mati. Timbulnya makhluk hidup pertama itu terjadi secara spontan karena adanya gaya hidup. Oleh karena itu paham abiogenesis disebut juga paham generatio spontanea. Paham ini bertahan cukup lama, yaitu semenjak zaman Yunani kuno (ratusan tahun sebelum masehi) hingga pertengahan abad ke 17. Pada pertengahan abad ke 17 paham ini seolah-olah diperkuat oleh antonie van Leeuweunhoek, seorang bangsa Belanda. Dia menemukan mikroskop sederhana yang dapat digunakan untuk melihat jentik-jentik (makhluk hidup) amat kecil pada setetes rendaman air jerami. Hal inilah yang seolah-olah memperkuat paham abiogenesis. 2. Teori Biogenesis Setelah bertahan cukup lama, paham abiogenesis mulai diragukan. Beberapa ahli kemudian mengemukakan paham biogenesis. Para ahli yang mengemukakan paham biogenesis antara lain: a. Francesco Redi (Italia, 1626-1697) Redi menentang teori abiogenesis dengan mengadakan percobaan menggunakan toples dan daging. Toples 1 diisi daging yang ditutup rapat-rapat. Toples 2 diisi daging dan ditutup kain kasa. Toples 3 diiisi daging dan dibuka. Ketiga toples ini dibiarkan beberapa hari. Dari hasil percobaan ini ia mengambil kesimpulan sebagai berikut : Larva (kehidupan) bukan berasal dari daging yang membusuk tetapi berasal dari lalat yang dapat masuk ke dalam tabung dan bertelur pada keratin daging. b. Lazzaro Spallanzani (Italia, 1729-1799) Spallanzani menentang pendapat John Needham (penganut paham abiogenesis), menurutnya kehidupan yang terjadi pada air kaldu disebabkan oleh pemanasan yang tidak sempurna. Kesimpulan percobaan spallanzani adalah : pada tabung terbuka terdapat kehidupan berasal

6

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

dari udara, pada tabung tertutup tidak terdapat kehidupan, hal ini membuktikan bahwa kehidupan bukan dari air kaldu. c. Louis Pasteur (Perancis, 1822-1895) Louis Pasteur melakukan percobaan yang menyempurnakan percobaan Spalanzani. Ia mlakukan percobaan menggunakan labu yang penutupnya berbentuk leher angsa, bertujuan untuk membuktikan bahwa mikroorganisme terdapat di udara bersama dengan debu. Hasil percobaannya adalah sebagai berikut: Mikroorganisme yang tumbuh bukan berasal dari benda mati (cairan) tetapi dari mikroorganisme yang terdapat di udara. Jasad renik terdapat di udara bersama dengan debu. Dari percobaan ini, gugurlah teori abiogenesis tersebut. Pasteur terkenal dengan semboyannya “Omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo” yang mengandung pengertian : kehidupan berasal dari telur dan telur dihasilkan makhluk hidup, makhluk hidup sekarang berasal dari makhluk hidup sebelumnya, makhluk hidup berasal dari makhluk hidup juga. Di samping dua teori di atas, masih ada lagi beberapa teori tentang asal usul kehidupan. Beberapa teori yang dikembangkan ilmuan antara lain : A. teori kreasi khas, yang menyatakan bahwa kehidupan diciptakan oleh zat supranatural ( gaib) pada saat yang istimewa. B.

Teori kosmozoan, yang menyatakan bahwa kehidupan yang ada di planet ini berasal dari mana saja

C.

Teori evolusi biokimia, yang menyatakan bahwa kehidupan ini muncul berdasarkan hukum fisika, kimia, dan biologi

D. Teori keadaan mantap, menyatakan bahwa kehidupan tidak berasal usul. Beberapa ilmuan yang membuktikan teori evolusi kimia antara lain Harold Urey, Stanley Miller, dan Alexander Oparin. Teori Harold Urey, menurutnya zat hidup yang pertama kali mempunyai susunan menyerupai virus saat ini. Zat hidup tersebut mengalami perkembangan menjadi berbagai jenis makhluk hidup. Urey berpendapat bahwa kehidupan terjadi pertamakali di udara (atmosfer). Pada saat tertentu dalam sejarah perkembangan terbentuk atmosfer yang kaya akan molekul- molekul CH4, NH3, H2, H2O. Karena adanya loncatan listrik akibat halilintar dan sinar kosmik terjadi asam amino yang memungkinkan terjadi kehidupan. Eksperimen Stanley miller, Stanley Miller adalah murid Harold Urey yang juga tertarik terhadap masalah asal usul kehidupan. Dia melakukan percobaan untuk menguji hipotesis Harold Urey. Dari hasil eksperimennya Miller dapat memberikan petunjuk bahwa satuan-satuan kompleks di dalam system kehidupan seperti lipida, karbohidrat, asam amino, protein, nukleotida dan lain-lain dapat terbentuk dalam kondisi abiotik. Teori Evolusi Biologi 7

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Oparin, dia berpendapat bahwa kehidupan pertama terjadi di cekungan pantai dengan bahanbahan timbunan senyawa organik dari lautan. Timbunan senyawa organic ini disebut sop purba atau sop primordial. . B. Mahluk Hidup dan Cirinya Aktivitas yang terjadi dalam tubuh makhluk hidup prosesnya tidak dapat diamati secara langsung, tetapi berdasarkan ciri-ciri yang dimilikinya. Makhluk hidup memiliki beberapa ciri, yaitu bernapas, bergerak, makan, tumbuh, peka terhadap rangsangan, dan dapat berkembang biak. Jika ditelisik secara struktural maka semua mahluk hidup tersebut tersusun atas senyawa C, H, O, N, S, dan P. Karakter spesifik lainnya adalah bahwa mahluk hidup memiliki ciri mutlak berupa material genetik DNA atau RNA. Berikut adalah uraian ringkas tentang beberapa ciri mahluk hidup : (a). Bernapas Semua makhluk hidup melakukan proses pernapasan. Bernapas adalah proses mengambil udara (O2) dari luar dan mengeluarkan udara (CO2) dari dalam tubuh. Oksigen (O2) sangat diperlukan makhluk hidup untuk pembakaran makanan dalam tubuh dan menghasilkan energi yang diperlukan tubuh atau disebut juga oksidasi tubuh. Energi ini digunakan tubuh untuk bergerak dan melakukan aktivitas lainnya. (b). Bergerak Bergerak merupakan salah satu ciri makhluk hidup. Gerak pada manusia dan hewan jelas tampak terlihat. Kamu dapat berjalan, berlari, dan menggerakkan tangan. Begitu juga dengan hewan dapat berlari, terbang, dan lain sebagainya. Untuk melakukan gerakan tersebut, manusia dan hewan dibantu oleh alat gerak. Pada manusia, misalnya tangan dan kaki. Sedangkan, pada hewan, seperti sayap, sirip, kaki, silia, dan lainnya. Selain manusia dan hewan, tumbuhan juga melakukan gerakan, tapi gerakan ini tidak mudah dilihat. Contoh gerakan pada tumbuhan adalah menutupnya daun putri malu bila disentuh. Daun-daun pohon petai cina yang menutup pada sore hari, arah tumbuhnya tanaman selalu ke arah datangnya sinar matahari, dan bunga matahari yang selalu menghadap matahari. Gerakan pada tumbuhan disebabkan karena ada rangsangan dari luar. (c). Memerlukan Nutrisi (Makan) Seluruh makhluk hidup membutuhkan makanan. Makanan yang dimakan harus mengandung zat-zat makanan yang dibutuhkan oleh tubuh. Contohnya, karbohidrat, lemak, protein, vitamin, dan mineral. Karbohidrat sangat diperlukan tubuh untuk menghasilkan energi. Zat makanan ini terdapat dalam umbi-umbian seperti singkong, kentang, dan ketela. Selain itu, 8

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

terdapat dalam biji-bijian, seperti jagung, beras, gandum, dan tepung terigu. Lemak berfungsi sebagai cadangan makanan bagi tubuh. Lemak memiliki kalori paling tinggi dibandingkan zat makanan lainnya. Zat makanan ini terdapat dalam susu dan mentega. Protein berfungsi untuk pertumbuhan dan mengganti sel-sel tubuh yang rusak. Protein dibagi menjadi dua macam, yaitu protein hewani dan protein nabati. Protein hewani adalah protein yang berasal dari hewan, contohnya: telur, daging, susu, dan ikan. Sedangkan, protein nabati adalah protein yang berasal dari tumbuhan, contohnya: kacang-kacangan, dan buah-buahan. Vitamin dan mineral diperlukan tubuh kita untuk mengatur proses kegiatan tubuh. Vitamin dapat diperoleh dari buah-buahan dan sayursayuran, seperti: wortel, sayur bayam, kangkung, jeruk, alpukat, apel, dan sebagainya. (d). Iritabilitas Kemampuan makhluk hidup memberi tanggapan terhadap rangsangan disebut iritabilitas. Hewan memiliki sistem saraf dalam menanggapi adanya rangsangan, sedangkan tumbuhan tidak. Rangsangan dapat disebabkan oleh faktor luar tubuh. Contohnya, mata kita akan mengedip bila terkena cahaya yang silau. Contoh reaksi rangsangan yang diterima hewan adalah anjing akan menegakkan telinga bila mendengar suara yang asing dan sekelompok rusa akan berlari bila ada pemangsa yang mengintai. (e). Tumbuh Makhluk hidup mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Pertumbuhan merupakan pertambahan sel-sel tubuh, sehingga ukuran tubuh bertambah dan tidak bisa mengecil kembali. Hewan dan tumbuhan juga mengalami pertumbuhan seperti manusia, yaitu ukuran tubuhnya makin besar. Pertumbuhan ini dapat diukur. (f). Berkembang Biak Berkembang biak atau reproduksi adalah kemampuan makhluk hidup untuk memperoleh keturunan.

Perkembangbiakan

ini

berguna

untuk

melestarikan

jenisnya.

Cara

perkembangbiakan pada hewan dibagi menjadi dua macam, yaitu secara generatif (kawin) dan secara vegetatif (tak kawin). Pada hewan tingkat tinggi umumnya berkembang biak secara kawin, sedangkan pada hewan tingkat rendah berkembang biak dengan vegetatif (tak kawin).

9

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

3. SEL DAN REPRODUKSI SEL Sel merupakan unit dasar dari kehidupan, teori ini dikemukakan oleh dua orang ahli mikroskopis Jerman masing-masingnya adalah T. Schwann dan M. J. Schleiden (1838) dan Theodore Schwaan (1839) yang dikenal sebagai teori sel. Teori ini menyatakan bahwa sel merupakan unit dasar yang penting dari suatu organisme yang baik yang uniseluler maupun yang multiseluler. Teori ini berlaku pada sel hewan ataupun tumbuhan, walaupun ditemukan ada perbedaan dari keduanya tapi dasar pola susunan dan konstruksinya sama. Pada kenyataannya ternyata ada pengecualian terhadap teori sel, dimana organisme hidup tidak selalu berbentuk sel seperti yang dinyatakan pada teori sel tetapi bisa saja bukan sel yang benar atau aseluler. Suatu sel sebenarnya dapat didefinisikan sebagai kumpulan protoplasma yang memiliki inti yang jelas dan dibungkus oleh membran plasma tetapi pengecualiannya adalah adanya suatu bentuk kehidupan lain yang lebih sederhana yang dikenal sebagai virus karena ternyata tidak memiliki protoplasma dan nukleus dan hanya memiliki DNA dan RNA sebagai material genetiknya. Bakteri dan alga hijau biru juga bukan sel yang benar karena intinya tidak diselaputi oleh membran dan intinya mempunyai kontak langsung dengan sitoplasma. Demikian juga dengan jamur seperti rhyzopus yang juga tidak dapat diterangkan menurut teori sel karena tubuhnya dibangun hanya oleh sekumpulan protoplasma yang tidak terbagi yang dengan demikian memiliki banyak inti dengan posisi tersebar. A. Prokariot (Pro = primitif, karion = inti) Hanya memiliki satu membran pembungkus dan karena itu dikenal sebagai “one envelope sistem”. Bagian tengah sel merupakan daerah inti, inti tidak punya selaput inti, daerah inti hanya merupakan sitoplasma yang mengental. Sitoplasma tidak memiliki organel seperti mitokondria, badan golgi, endoplasmik retikulum dan lainnya. Yang termasuk prokariot antara lain adalah : bakteri, PPLO dan ganggang biru. Bakteri : Memiliki ukuran mikroskopis, uniselular, reproduksinya dilakukan secara asexual. Penutup luarnya (auto covering) terdiri dari tiga lapisan yang terdiri dari membran plasma, dinding sel dan kapsul. Pada bakteri tertentu. membran plasmanya tipis dan terdiri dari protein dan lipid. Bagian dalam membran plasma mempunyai enzim respirasi berfungsi seperti mitokondria, pada organisme eukariot. bagian ini disebut sebagai mesosom. Dinding

10

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

sel bakteri kuat, rigid, terdiri dari karbohidrat, lipid, protein, fosfor dan beberapa garam organik dan asam amino tertentu yaitu diaminopimelic acid. Dalam penggolongannya bakteri yang dapat diwarnai dan bila dapat diwarnai dengan pewarnaan gram disebut sebagai bakteri gram positif. Capsul, merupakan lapisan pelindung pada kebanyakan bakteri merupakan slime atau lendir, kapsul sebagian besar terdiri dari polisakarida. Sitoplasma bakteri, memiliki tekstur yang kental (dense), bersifat koloid, dan mengandung sejumlah granul dari glikogen, protein dan lemak. Ribosom yang ada pada sitoplasma terdapat bebas dan ukurannya lebih kecil dari ribosom organisme eukariot. Material genetik, pada bakteri berada dalam daerah inti pada sitoplasma tanpa membran inti, daerah ini disebut nukleoid.

Gambaran umum sel bakteri

B. Eukariot Struktur sel eukariot terdiri dari beberapa bagian yaitu bagian yang paling luar adalah dinding sel di ikuti dengan membran plasma, kedua sitoplasma, ketiga adalah inti. Dinding sel merupakan pemisah protoplasma sel dengan lingkungan luar, terdapat setelah membran plasma. Dinding sel ditemukan pada sel tanaman dan sebagian bakteri dan tidak ditemukan pada sel hewan. Dinding sel strukturnya semi rigid ( semi kaku), lamina, merupakan pelindung yang tidak hidup dari sel, dinding sel di sekresi oleh sel sendiri terdiri dari polisakarida komplek yaitu cellulosa. Membran plasma merupakan tutup luar dari kebanyakan sel eukariot setelah sitoplasma baik pada sel tanaman ataupun hewan. Nama

11

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

lainnya adalah plasma membran, cell membran atau membran plasma. Sifat dari membran plasma adalah hidup, tipis, elastis, berpori, dan semipermiabel. Sitoplasma pada sel eukariot terdiri dari dua bagian yaitu bagian tidak hidup dan hidup yaitu butir pada sitoplasma ( cytoplasmic inclusion) dan organel (cytolasmic organel). a. Cytoplasmic inclusion Merupakan bagian yang tidak hidup disebut sebagai paraplasma, deutoplasma atau inclusions. Termasuk disini butiran-butiran yang ada dalam sitoplasma antara lain seperti cadangan makanan, dan substansi sekret yang tersuspensi dalam maktrik sitoplasma dalam bentuk granul yang refraktil dan membentuk cytoplasmic inclusion sebagai contoh adalah oil drop, york granules, pigmen, secretory granules dan glycogen granules. b. Cytoplasmic organel Merupakan bagian yang hidup yang merupakan struktur yang diselaputi membran dan disebut sebagai organoid atau organel. Organel ini memiliki berbagai aktivitas penting dalam metabolisme seperti biosintetik, respirasi, transportasi, support, dan reproduksi. Termasuk organel sitoplasma adalah mikrotubule dan mikrofilamen, centrosome, basal granules, cilia dan flagella, endoplasmic reticulum, golgi complex, lysosom, cytoplasmic vacuola, ribosom ,microbodies, mitochondria dan plastids. Nukleus : Nukleus atau inti pada eukariot memiliki dinding dan pada dinding inti ditemukan pori. Inti pada eukariot merupakan inti yang benar. Berperan penting dalam mengontrol seluruh aktivitas dalam sitoplasma dan membawa material genetik yaitu DNA. Inti terdiri dari dari membran inti, cairan inti dan kromosom dan anak inti atau nukleolus. Tabel 1. Perbandingan struktur dan komponen sel prokariot, hewan dan tumbuhan STRUKTUR PERMUKAAN SEL Dinding sel Membrane plasma

FUNGSI

Perlindungan mengisolasi komponen dalam sel dengan lingkungan, mengatur pergerakan materi dari dan k e dalam sel, memungkinkan komunikasi dengan sel lain

PROKARIOT

Ada Ada

TUMBUHAN

Ada Ada

HEWAN

Tidak ada ada

KOMPONEN GENETIK

12

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Materi genetik

Mengkode informasi yang diperlukan untuk membangun sel dan mengendalikan aktivitas seluler

DNA

DNA

DNA

Kromosom

Mengandung dan mengendalikan penggunaan DNA

Tunggal, sirkuler, tidak ada protein

Banyak, linear, dengan protein

Banyak, linear, dengan protein

Inti sel

Struktur yang mengandung kromosom dan dikelilingi oleh membrane

Tidak ada

Ada

ada

Membrane inti

Melapisi inti sel, mengatur pergerakan materi dari dank e dalam init sel

Tidak ada

Ada

ada

Nuklelolus

Mensintesis ribosom

Tidak ada

Ada

ada

Mitokondria

Menghasilkan energy melalui metabolisme aerob

Tidak ada

Ada

ada

Kloroplas Ribosom Reticulum endoplasma

Menjalankan fotosintesis Tempat sintesis protein Mensintesis komponen membran dan lipid

Tidak ada Ada Tidak ada

Ada Ada Ada

Tidak ada ada ada

Komplek golgi

Memodifikasi dan membentuk paket protein dan lipid, mensintesis karbohidrat

Tidak ada

Ada

Ada

Lisosom

Mengandung enzim pencernaan intraseluler

Tidak ada

Ada

ada

Plastid

Menyimpan makanan dan pigmen

Tidak ada

Ada

Tidak ada

Vakuola tengah

Mengandung air dan sisa metabolisme, memberikan tekanan turgor untuk mendunkung sel

Tidak ada

Ada

Tidak ada

Vesikel dan vakuola

Mengandung makanan yang diperoleh dari proses fagositosis, mengandung produk yang akan dibuang ke luar sel

Tidak ada

Ada (beberapa)

ada

sitoskleton

Memberikan bentuk dan mendukung struktur sel, memposisikan dan menggerakkan bagianbagian sel

Tidak ada

Ada

Ada

Sentriol

Mensintesis mikrotubul silia dan flagella, dapat

Tidak ada

Tidak ada (umumnya)

ada

STRUKTUR SITOPLASMA

13

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

menghasilkan gelendong (spindle)pada sel hewan Silia dan flagelaMenggerakkan sel padaTidak ada* cairana atau menggerakkan cairan melewati permukaan sel

Tidak ada (umumnya)

ada

Gambar Struktur umum sel hewan dan sel tumbuhan Reproduksi Sel Kita mengenal tiga jenis reproduski sel, yaitu Amitosis, Mitosis dan Meiosis (pembelahan reduksi). Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-sel yang bersifat prokariotik, misalnya pada bakteri, ganggang biru. Mitosis adalah cara reproduksi sel dimana sel membelah melalui tahap-tahap yang teratur, yaitu Profase Metafase-Anafase-Telofase. Antara tahap telofase ke tahap profase berikutnya terdapat masa istirahat sel yang dinarnakan Interfase (tahap ini tidak termasuk tahap pembelahan sel). Pada tahap interfase inti sel melakukan sintesis bahan-bahan inti. Secara garis besar ciri dari setiap tahap pembelahan pada mitosis adalah sebagai berikut: 1. Profase: pada

tahap

ini

yang

terpenting

adalah

benang-benang

kromatin

menebal menjadi kromosom dan kromosom mulai berduplikasi menjadi kromatid. 2. Metafase: pada tahap ini kromosom/kromatid berjejer teratur dibidang pembelahan (bidang equator) sehingga pada tahap inilah kromosom /kromatid mudah diamati dan dipelajari. 3. Anafase: pada fase ini kromatid akan tertarik oleh benang gelendong menuju ke kutubkutub pembelahan sel. 4. Telofase: pada tahap ini terjadi peristiwa kariokinesis (pembagian inti menjadi dua bagian) dan sitokinesis (pembagian sitoplasma menjadi dua bagian). 14

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Meiosis (Pembelahan Reduksi) adalah reproduksi sel melalui tahap-tahap pembelahan seperti pada mitosis, tetapi dalam prosesnya terjadi pengurangan (reduksi) jumlah kromosom. Meiosis terbagi menjadi due tahap besar yaitu Meiosis I dan Meiosis IIBaik meiosis I maupun meiosis II terbagi lagi menjadi tahap-tahap seperti pada mitosis. Secara lengkap pembagian tahap pada pembelahan reduksi adalah sebagai berikut :

Berbeda dengan pembelahan mitosis, pada pembelahan meiosis antara telofase I dengan profase II tidak terdapat fase istirahat (interface). Setelah selesai telofase II dan akan dilanjutkan ke profase I barulah terdapat fase istirahat atau interfase. Pada hewan dikenal adanya peristiwa meiosis dalam pembentukan gamet, yaitu Oogenesis dan Speatogenesis. Sedangkan

pada

tumbahan

dikenal

Makrosporo-genesis

(Megasporo-genesis)

dan

Mikrosporogenesis.

15

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

4. JARINGAN HEWAN Jaringan merupakan kumpulan massa sel sejenis yang saling bekerja sama dalam menyelenggarakan suatu fungsi tertentu baik secara struktural maupun fungsional. Pada hewan juga ditemukan jaringan meristematis dan jaringan permanen. Jaringan meristematis misalnya pada sum-sum tulang dan jaringan embrional. Sedangkan sebagian besar jaringan hewan adalah jaringan permanen. Secara struktural, jaringan hewan dibedakan menjadi 4 macam yaitu jaringan epitel, jaringan ikat (penyambung), jaringan otot, dan saraf. A. EPITEL Epitel (epi = di atas, thelia = putting, pentil) merupakan lapisan sel yang membatasi permukaan badan, kulit dan membran mukosa. Sel-sel itu mungkin tersusun selapis atau dalam beberapa lapisan; mereka terletak di atas suatu membran basal yang terdiri atas substansi amorf non-seluler, terutama mukopolisakarida. Sel-sel epitel juga membentuk kelenjar, dengan cara invaginasi (eksokrin) atau setelah terbentuk kelenjar lalu hubungan dengan permukaan terputus (endokrin). Kelenjar merupakan derivat epitel dan sel-selnya mengeluarkan substansi spesifik. Epitel yang terdapat pada membran serosa disebut mesotel karena berasal dari mesoderm dan membatasi pembuluh darah disebut endotel, walaupun bukan berasal dari endoderm. Penggolongan epitel A. Berdasarkan susunan lapisan sel 1. Selapis – setebal satu lapisan sel 2. Berlapis – lebih dari satu lapisan sel 3. Bertingkat – setebal satu lapisan sel tetapi tinggi sel-sel berbeda sehingga memberi gambaran berlapis yang keliru, karena inti-inti terlihat terletak pada lebih dari satu baris. B. Berdasarkan bentuk sel 1. Pipih / gepeng – tinggi sel tidak seberapa bila dibandingkan dengan lebarnya (epitel pipih / gepeng) 2. Kuboid – tinggi dan lebar sel sama 3. Silindris – tinggi sel jauh melebihi lebar sel

16

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

B. JARINGAN IKAT (PENYAMBUNG) Jaringan ikat berfungsi mengikat dan menyokong jaringan (fungsional aktif) lain. Jaringan ini berguna sebagai penyokong mekanik dan mekanisme pertahanan (fagositik dan fungsi imunologik). Ia berasal dari mesoderm embrional atau mesenkim, yang menyediakan berbagai sel jaringan ikat. Sel-sel ini mengeluarkan secret ke sekelilingnya berupa matriks dan karenanya terpendam didalamnya. Matriks terdiri atas dua unsur utama yaitu : 1. Substansi dasar – homogen dan amorf; terdiri atas mukopolisakarida dan glikoprotein, dan 2. Serat dan serabut Berdasarkan kebutuhan fungsionalnya, jaringan penyambung mempunyai gambaran, konsitensi dan komposisi yang berbeda-beda. Perbedaan ini terletak pada banyak tidaknya satu atau lebih jenis serat atau sifat matriks. Berdasarkan hal-hal itu maka kita mengenal macam-macam jaringan penyambung. 1. Jaringan ikat embrional a. Mesenkim b. Jaringan ikat mukoid (gelatinosa), seperti pada tali pusat 2. Jaringan ikat sejati atau biasa 17

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

a. Jaringan ikat longgar atau aerolar b. Jaringan ikat padat i. Teratur, seperti tendo, ligament, dan aponeurosis ii. Tidak teratur, seperti pada dermis, fasia, periosteum, perikondrium, dan simpai pelbagai organ c. Jaringan reticular d. Jaringan lemak e. Jaringan pigmen 3. Jaringan ikat khusus a. Tulang b. Tulang rawan c. Darah – dengan matriks cair

Gambar Tipe-tipe jaringan penyambung

18

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

C. JARINGAN OTOT Jaringan otot terdiri atas serat-serat yang memiliki sifat kontraktil. Penggolongan jaringan otot terdiri atas 3 macam yaitu : 1. Otot rangka, bergurat melintang (bercorak) atau volunter 2. Otot polos, tidak bergurat melintang (bercorak) atau involunter 3. Otot jantung Semua otot berkembang dari mesoderm kecuali otot siliar, sfingter pupil dan dilatator pupil, yang berkembang dari ektoderm. Otot arektor pili berkembang dari sel-sel mesenkim setempat.

Gambar Jaringan otot utama pada hewan tingkat tinggi

19

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Tabel Perbedaan macam-macam serat otot Karakter

serat otot polos

Bentuk

Gelondong kecil,

Serat otot rangka Silinder panjang

sel fusiform

serat otot jantung Sel memanjang yang bercabang dan bersinambungan

Ukuran

Kecil dan

Sangat panjang

Panjang, tidak

bervariasi

dan uniform

bervariasi

Gurat

Tidak ada

Sangat jelas

ada

Inti

Tunggal tidak di

Banyak gepeng

Ada satu atau lebih

tengah, lonjong

memanjang dekat

ditenagh lonjong

membran sel Diskus interkalaris

Tidak ada

Tidak ada

ada

D. JARINGAN SARAF (NEURON) Jaringan saraf terdiri atas sel-sel spesifik (komponen neuron) yang berperan dalam menyelenggarakan fungsi koordinasi. Pada sususnan saraf terdapat jenis sel berikut ini : 1. neuron 2. neurologia 3. ependim (da dalam SPP) 4. sel schwann (diluar SPP) Neuron merupakan sel fungsional utama pada susunan saraf. Sel ini dikhususkan untuk resepsi, integrasi dan transformasi keterangan yang tiba padanya sebagaimana rangsangan. Mereka juga bereaksi terhadap rangsangan ini dan meneruskan informasi berupa impuls elektrokimia. Neuron terdiri atas : 1. soma atau badan sel (perikarion) dengan daerah permukaan luas 2. neurit ; cabang-cabang. Terdapat dua macam cabang a. dendrit : cabang yang menerima rangsang b. akson : cabang eferen. Biasanya terdapat satu akson dan banyak dendrit.

20

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Terdapat tiga macam neuron yaitu : 1. neuron sensory (sensory neuron), neuron ini mengalirkan impuls dari reseptor ke sistem saraf pusat 2. neuron antara (internuron), interneuron selalu ditemukan pada sumsum tulang belakang dan otak. Neuron ini membentuk hubungan antara pada jalur sistem saraf. 3. neuron penggerak (motor neuron), neuron ini mengalirkan impuls dari sistem saraf pusat menuju ke efektor yang berupa otot dan kelenjar. Dapat dikatakan bahwa neuron ini mengantarkan respon dari suatu stimulus.

Gambar Struktur penyusun jaringan saraf JARINGAN TUMOR DAN KANKER Hingga saat ini, masyarakat sering mencampuradukkan antara pengertian tumor dan kanker. Padahal keduanya berbeda. Tumor adalah jaringan sel liar berupa benjolan atau pembengkakan di bagian tubuh. Perkembangan tumor lambat dan tetap di satu lokasi, tetapi pasti dan terus membesar. Apabila muncul benjolan di bagian tubuh kita secara liar, baik terasa sakit maupun tidak, harus diwaspadai karena benjolan tersebut kemungkinan adalah tumor. Tumor tidak begitu berbahaya bagi kesehatan tubuh. Perkembangan tumor bisa disebabkan oleh pertumbuhan jaringan baru atau pengumpulan cairan, seperti kista dan benjolan yang berisi darah akibat benturan. Tumor yang awalnya jinak jika

21

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

tidak diobati secara benar akan meradang dan bukan tidak mungkin akan berubah menjadi tumor ganas alias kanker. Tumor jinak biasanya tumbuh lambat dan hanya di satu tempat. Tumor ini bisa terus membesar, tetapi tidak menyebar ke bagian tubuh lain dan jarang mengganggu kesehatan. Tak heran apabila seseorang yang sudah bertahun-tahun menderita tumor di bagian punggung tidak merasa terganggu dan tidak pernah merasakan sakit apapun. Berbeda dengan tumor, kanker adalah sel jaringan tubuh yang tumbuh tidak normal, tetapi terus membelah diri dengan cepat dan tidak terkendali. Kanker tidak menular, kecuali kanker hati atau hepatitis C. Sementara itu, ada pendapat yang menyatakan bahwa kanker disebabkan oleh sejenis virus, tetapi virus tersebut berbeda dengan virus pada penyakit lain yang menular. Sel-sel kanker akan terus tumbuh menyusup ke jaringan di sekitarnya, lalu menyebar ke tempat yang lebih jauh melalui pembuluh darah dan pembuluh getah bening. Sel kanker yang sudah menyebar di berbagai tempat sangat sulit diobati. Bahkan, secara medis sudah tidak memiliki harapan sembuh.

22

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

5. JARINGAN TUMBUHAN Seperti pada hewan, tubuh tumbuhan pun terdiri dari sel-sel. Sel-sel tersebut akan berkumpul membentuk jaringan, jaringan akan berkumpul membentuk organ dan seterusnya sampai membentuk satu tubuh tumbuhan. Di sini akan dibahas macammacam jaringan dan organ yang membentuk tubuh tumbuhan. Jaringan tumbuhan dapat dibagi 2 macam : 1. Jaringan meristem 2. Jaringan dewasa A. JARINGAN MERISTEM Jaringan meristem adalah jaringan yang terus menerus membelah. Jaringan meristem dapat dibagi 2 macam : a. Jaringan Meristem Primer Jaringan meristem yang merupakan perkembangan lebih lanjut dari pertumbuhan embrio. Contoh: ujung batang, ujung akar. Meristem yang terdapat di ujung batang dan ujung akar disebut meristem apikal. Kegiatan jaringan meristem primer menimbulkan batang dan akar bertambang panjang. Pertumbuhan jaringan meristem primer disebut pertumbuhan primer. b. Jaringan Meristem Sekunder Jaringan meristem sekunder adalah jaringan meristem yang berasal dari jaringan dewasa yaitu kambium dan kambium gabus. Pertumbuhan jaringan meristem sekunder disebut pertumbuhan sekunder. Kegiatan jaringan meristem menimbulkan pertambahan besar tubuh tumbuhan. Contoh jaringan meristem skunder yaitu kambium. Kambium adalah lapisan sel-sel tumbuhan yang aktif membelah dan terdapat diantara xilem dan floem. Aktivitas kambium menyebabkan pertumbuhan skunder, sehingga batang tumbuhan menjadi besar . Ini terjadi pada tumbuhan dikotil dan Gymnospermae (tumbuhan berbiji terbuka ). Pertumbuhan kambium kearah luar akan membentuk kulit batang, sedangkan kearah dalam akan membentuk kayu.Pada masa pertumbuhan, pertumbuhan kambium kearah dalam lebih aktif dibandingkan pertumbuhan kambium kearah luar, sehingga menyebabkan kulit batang lebih tipis dibandingkan kayu.

23

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Gambar Jaringan Meristem Berdasarkan letaknya jaringan meristem dibedakan menjadi tiga yaitu : a.

Meristem apikal adalah meristem yang terdapat pada ujung akar dan pada ujung batang.

Meristem

apikal

selalu

menghasilkan

sel-sel

untuk

tumbuh

memanjang.Pertumbuhan memanjang akibat aktivitas meristem apikal disebut pertumbuhan primer. Jaringan yang terbentuk dari meristem apikal disebut jaringan primer. b. Meristem interkalar atau meristem antara adalah meristem yang terletak diantara jaringan meristem primer dan jaringan dewasa. Contoh tumbuhan yang memiliki meristem interkalar adalah batang rumput-rumputan (Graminae). Pertumbuhan sel meristem interkalar menyebabkan pemanjangan batang lebih cepat, sebelum tumbuhnya bunga. c.

Meristem lateral atau meristem samping adalah meristem yang menyebabkan pertumbuhan skunder. Pertumbuhan skunder adalah proses pertumbuhan yang menyebabkan bertambah besarnya akar dan batang tumbuhan. Meristem lateral disebut juga sebagai kambium. Kambium terbentuk dari dalam jaringan meristem yang telah ada pada akar dan batang dan membentuk jaringan skunder pada bidang yang sejajar dengan akar dan batang.

24

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

JARINGAN DEWASA Jaringan Jaringan

dewasa

adalah

dewasa

dapat

jaringan dibagi

yang

sudah

menjadi

berhenti beberapa

membelah. macam

:

1. Jaringan Epidermis

Gambar jaringan epidermis Jaringan yang letaknya paling luar, menutupi permukaan tubuh tumbuhan. Bentuk jaringan epidermis bermacam-macam. Pada tumbuhan yang sudah mengalami pertumbuhan sekunder, akar dan batangnya sudah tidak lagi memiliki jaringan epidermis. Fungsi jaringan epidermis untuk melindungi jaringan di sebelah dalamnya. 2. Jaringan Parenkim Nama lainnya adalah jaringan dasar. Jaringan parenkim dijumpai pada kulit batang, kulit akar, daging, daun, daging buah dan endosperm. Bentuk sel parenkim bermacam-macam. Sel parenkim yang mengandung klorofil disebut klorenkim, yang mengandung rongga-rongga udara disebut aerenkim. Penyimpanan cadangan makanan dan air oleh tubuh tumbuhan dilakukan oleh jaringan parenkim. Berdasarkan fungsinya jaringan parenkim dibedakan menjadi beberapa macam yaitu: Parenkim asimilasi (klorenkim) adalah sel parenkim yang mengandung klorofil dan berfungsi untuk fotosintesis. Parenkim penimbun adalah sel parenkim ini dapat menyimpan cadangan makanan yang berbeda sebagai larutan di dalam vakuola, bentuk partikel padat, atau cairan di dalam sitoplasma. Parenkim air adalah sel parenkim yang mampu menyimpan air. Umumnya terdapat pada tumbuhan yang hidup didaerah kering (xerofit), tumbuhan epifit, dan tumbuhan sukulen.

25

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Parenkim udara (aerenkim) adalah jaringan parenkim yang mampu menyimpan udara karena mempunyai ruang antar sel yang besar. Aerenkim banyak terdapat pada batang dan daun tumbuhan hidrofit. 3. Jaringan Penguat/Penyokong Fungsinya untuk menguatkan bagian tubuh tumbuhan. Terdiri dari kolenkim dan sklerenkim. a. Kolenkim : Sebagian besar dinding sel jaringan kolenkim terdiri dari senyawa selulosa merupakan jaringan penguat pada organ tubuh muda atau bagian tubuh tumbuhan yang lunak. b. Sklerenkim : Selain mengandung selulosa dinding sel, jaringan sklerenkim mengandung senyawa lignin, sehingga sel-selnya menjadi kuat dan keras. Sklerenkim terdiri dari dua macam yaitu serabut/serat dan sklereid atau sel batu. Batok kelapa adalah contoh yang baik dari bagian tubuh tumbuhan yang mengandung serabut dan sklereid. 4. Jaringan Pengangkut

Gambar Jaringan Pengangkut Jaringan pengangkut bertugas mengangkut zat-zat yang dibutuhkan oleh tumbuhan. Ada 2 macam jaringan; yakni xilem atau pembuluh kayu dan floem atau pembuluh lapis/pembuluh kulit kayu. Xilem bertugas mengangkut air dan garam-garam mineral

26

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

terlarut dari akar ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. Xilem ada 2 macam: trakea dan trakeid. Floem bertugas mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. 5. Jaringan Gabus Fungsi jaringan gabus adalah untuk melindungi jaringan lain agar tidak kehilangan banyak air, mengingat sel-sel gabus yang bersifat kedap air. Pada Dikotil, jaringan gabus dibentuk oleh kambium gabus atau felogen, pembentukan jaringan gabus ke arah dalam berupa sel-sel hidup yang disebut feloderm, ke arah luar berupa sel-sel mati yang disebut felem.

Gambar Jaringan Gabus

27

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

6. SISTEM ORGAN TUMBUHAN Organ pada tumbuhan biji terdiri atas organ vegetatif dan generatif, namun yang utama adalah organ vegetatif yaitu akar, batang, dan daun. Organ lain pada dasarnya merupakan modifikasi dari organ utama tersebut seperti bunga, buah, umbi dan lainlainnya. A. AKAR (RADIX) Asal akar adalah dari akar lembaga (radix), pada Dikotil, akar lembaga terus tumbuh sehingga membentuk akar tunggang, pada Monokotil, akar lembaga mati, kemudian pada pangkal batang akan tumbuh akar-akar yang memiliki ukuran hampir sama sehingga membentuk akar serabut. Akar monokotil dan dikotil ujungnya dilindungi oleh tudung akar atau kaliptra, yang fungsinya melindungi ujung akar sewaktu menembus tanah, sel-sel kaliptra ada yang mengandung butir-butir amylum, dinamakan kolumela. 1. Fungsi Akar a. Untuk menambatkan tubuh tumbuhan pada tanah b. Dapat berfungsi untuk menyimpan cadangan makanan c. Menyerap air dam garam-garam mineral terlarut 2. Anatomi Akar Pada akar muda bila dilakukan potongan melintang akan terlihat bagian-bagian dari luar ke dalam. Epidermis : sel-selnya rapat dan setebal satu lapis sel, dinding selnya mudah dilewati air. Bulu akar merupakan modifikasi dari sel epidermis akar, bertugas menyerap air dan garam-garam mineral terlarut, bulu akar memperluas permukaan akar. Korteks : Letaknya langsung di bawah epidermis, sel-selnya tidak tersusun rapat sehingga banyak memiliki ruang antar sel. Sebagian besar dibangun oleh jaringan parenkim. Endodermis : Merupakan lapisan pemisah antara korteks dengan silinder pusat. Sel-sel endodermis dapat mengalami penebalan zat gabus pada dindingnya dan membentuk seperti titik-titik, dinamakan titik Caspary. Pada

28

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

pertumbuhan selanjutnya penebalan zat gabus sampai pada dinding sel yang menghadap silinder pusat, bila diamati di bawah mikroskop akan tampak seperti hutuf U, disebut sel U, sehingga air tak dapat menuju ke silinder pusat. Tetapi tidak semua sel-sel endodermis mengalami penebalan, sehingga memungkinkan air dapat masuk ke silinder pusat. Sel-sel tersebut dinamakan sel penerus/sel peresap. d.Silinder Pusat/Stele : Silinder pusat/stele merupakan bagian terdalam dari akar. Akar terdiri dari berbagai macam jaringan : -

Persikel/Perikambium : Merupakan lapisan terluar dari stele. Akar cabang terbentuk dari pertumbuhan persikel ke arah luar.

-

Berkas Pembuluh Angkut/Vasis : Terdiri atas xilem dan floem yang tersusun bergantian menurut arah jari jari. Pada dikotil di antara xilem dan floem terdapat jaringan kambium.

-

Empulur : Letaknya paling dalam atau di antara berkas pembuluh angkut terdiri dari jaringan parenkim.

B. BATANG (CAULIS) Terdapat perbedaan antara batang dikotil dan monokotil dalam susunan anatominya. 1. Batang Dikotil Pada batang dikotil terdapat lapisan-lapisan dari luar ke dalam : Epidermis : Terdiri atas selaput sel yang tersusun rapat, tidak mempunyai ruang antar sel. Fungsi epidermis untuk melindungi jaringan di bawahnya. Pada batang yang mengalami pertumbuhan sekunder, lapisan epidermis digantikan oleh lapisan gabus yang dibentuk dari kambium gabus. Korteks : Korteks batang disebut juga kulit pertama, terdiri dari beberapa lapis sel, yang dekat dengan lapisan epidermis tersusun atas jaringan kolenkim, makin ke dalam tersusun atas jaringan parenkim. Endodermis : Endodermis batang disebut juga kulit dalam, tersusun atas selapis sel, merupakan lapisan pemisah antara korteks dengan stele. Endodermis tumbuhan Anguiospermae mengandung zat tepung, tetapi tidak terdapat pada endodermis tumbuhan Gymnospermae.

29

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Stele/ Silinder Pusat : Merupakan lapisan terdalam dari batang. Lapis terluar dari stele disebut perisikel atau perikambium. lkatan pembuluh pada stele disebut tipe kolateral yang artinya xilem dan floem. Letak saling bersisian, xilem di sebelah dalam dan floem sebelah luar. Antara xilem dan floem terdapat kambium intravasikuler, pada perkembangan selanjutnya jaringan parenkim yang terdapat di antara berkas pembuluh angkut juga berubah menjadi kambium, yang disebut kambium intervasikuler. Keduanya dapat mengadakan pertumbuhan sekunder yang mengakibatkan bertambah besarnya diameter batang. Pada tumbuhan Dikotil, berkayu keras dan hidupnya menahun, pertumbuhan menebal sekunder tidak berlangsung terus-menerus, tetapi hanya pada saat air dan zat hara tersedia cukup, sedang pada musim kering tidak terjadi pertumbuhan sehingga pertumbuhan menebalnya pada batang tampak berlapis-lapis, setiap lapis menunjukkan aktivitas pertumbuhan selama satu tahun, lapis-lapis lingkaran tersebut dinamakan Lingkaran Tahun.

2. Batang Monokotil Pada batang Monokotil, epidermis terdiri dari satu lapis sel, batas antara korteks dan stele umumnya tidak jelas. Pada stele monokotil terdapat ikatan pembuluh yang menyebar dan bertipe kolateral tertutup yang artinya di antara xilem dan floem tidak ditemukan kambium. Tidak adanya kambium pada Monokotil menyebabkan batang Monokotil tidak dapat tumbuh membesar, dengan perkataan lain tidak terjadi pertumbuhan menebal sekunder. Meskipun demikian, ada Monokotil yang dapat mengadakan pertumbuhan menebal sekunder, misalnya pada pohon Hanjuang (Cordyline sp) dan pohon Nenas seberang (Agave sp). C. DAUN (FOLIUM) Daun merupakan modifikasi dari batang, merupakan bagian tubuh tumbuhan yang paling banyak mengandung klorofil sehingga kegiatan fotosintesis paling banyak berlangsung di daun. Anatomi daun dapat dibagi menjadi 3 bagian :

30

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Epidermis : Epidermis merupakan lapisan terluar daun, ada epidermis atas dan epidermis bawah, untuk mencegah penguapan yang terlalu besar, lapisan epidermis dilapisi oleh lapisan kutikula. Pada epidermis terdapatstoma/mulut daun, stoma berguna untuk tempat berlangsungnya pertukaran gas dari dan ke luar tubuh tumbuhan.

Gambar anatomi daun Parenkim/Mesofil: Parenkim daun terdiri dari 2 lapisan sel, yakni palisade (jaringan pagar) dan spons (jaringan bunga karang), keduanya mengandung kloroplast. Jaringan pagar sel-selnya rapat sedang jaringan bunga karang selselnya agak renggang, sehingga masih terdapat ruang-ruang antar sel. Kegiatan fotosintesis lebih aktif pada jaringan pagar karena kloroplastnya lebih banyak daripada jaringan bunga karang. Jaringan Pembuluh : Jaringan pembuluh daun merupakan lanjutan dari jaringan batang, terdapat di dalam tulang daun dan urat-urat daun. D. BUNGA (FLOS) Bunga mempunyai fungsi sebagai organ perkembang biakan. Bagian bunga dikategorikan dalam dua kelompok, yaitu: Hiasan bunga, terdiri atas 2 yaitu : Kelopak bunga yang berperan dalam melindungi bunga pada saat bunga masih kuncup dan mahkota bunga yang umumnya punya warna dan bau yang harum yang digunakan untuk menarik serangga.

31

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Alat kelamin pada bunga terdiri atas 2 yaitu : Putik dapat menghasilkan ovum atau lebih dikenal dengan sel kelamin betina, benang sari dapat menghasilkan sperma atau yang lebih dikenal dengan sel kelamin jantan. Berdasarkan kelengkapan bagiannya, bunga dibedakan menjadi: Bunga sempurna/bunga lengkap yaitu bunga yang memiliki hiasan bunga serta alat kelamin yang lengkap. Bunga tidak sempurna yaitu bunga yang hanya memiliki salah satu bagian hiasan bunga atau salah satu dari alat kelamin. Bunga jantan: bunga yang hanya memiliki alat kelamin jantan. Bunga betina: bunga yang hanya memiliki alat kelamin betina. E. BUAH (FRUCTUS) DAN BIJI (SEMEN) Secara struktural buah itu mempunyai susunan yang terdiri dari dinding buah/perikarp atau disebut juga dengan pericarpium. Di bagian luar pada buah disebut dengandinding luar, eksokarp (exocarpium), atau epikarp (epicarpium), sedangkan yang ada di dalam buah disebut dengan dinding dalam atau endokarp (endocarpium), serta lapisan tengah yang hanya bisa beberapa lapis saja, yang disebut dengan dinding tengah atau mesokarp(mesocarpium). Macam-macam buah terdiri atas 3 yaitu : a) Buah tunggal, yaitu buah yang bentuknya terdiri dari satu bunga dengan satu bakal buah, serta berisi satu biji atau lebih. b) Buah ganda, yang bentuknya itu terdiri dari satu bunga yang memiliki banyak bakal buah. Masing-masing dalam bakal buah tumbuh menjadi buah tersendiri, namun pada akhirnya menjadi kumpulan buah yang tampak seperti satu buah. Contohnya seperti buah sirsak(Annona). c) Buah majemuk, bentuknya terdiri dari bunga majemuk. Dengan demikian, bus ini berasal dari banyak bunga dan banyak bakal buah. Akhirnya, seakan-akan bunga

tersebut

menjadi

satu

buah

saja.

Contohnya

seperti

buah

nanas(Ananas), serta bunga matahari (Helianthus). Di dalam buah terdapat biji (umum untuk tumbuhan berbiji). Struktur pada biji dalam tumbuhan yaitu sebagi berikut :

32

MODUL BIOLOGI UMUM a.

BIOLOGI UA

Kulit biji. Pada tumbuhan yang berjenis Angiospermae, kulit bijinya terdiri dari kulit luar atau disebut dengan testa dan kulit dalam atau disebut dengan tegmen.

b.

Tali pusar atau biasa disebut dengan funiculus,yaitu bagian yang menghubungkan antara biji dengan tembuni yaitu daerah tempat perlekatan biji yang menempel pada dinding dalam buah

c.

Inti biji atau disebut dengan nukleus seminis, adalah terdiri dari lembaga atau embrio dan putih lembaga. Lembaga tersebut terbagi lagi menjadi radikula, kotiledon, dan plumula.

Gambar Organ Pada Tumbuhan

33

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

7. FOTOSINTESIS

Fotosintesis adalah proses yang terjadi pada tumbuhan atau mikroorganisme berklorofil lainnya, yang mengubah energi radiasi matahari menjadi energi kimia dalam bentuk senyawa-senyawa kimia terutama karbohidrat. Dalam proses fotosintesis, gas CO2 dan air diubah menjadi karbohidrat sederhana dan gas O 2. Gas O2 yang terbentuk kemudian dilepaskan ke atmosfir. Melalui proses-proses metabolisme, karbohidrat sederhana itu, diubah menjadi senyawa-senyawa penyusun sel seperti karbohidrat struktural, protein, asam nukleat, lemak dan senyawa-senyawa lainnya. Senyawa-senyawa organik ini selanjutnya dipergunakan untuk membentuk sel, jaringan dan organ baru. Proses fotosintesis dibagi dalam dua fase. Fase(1), disebut fase cahaya, yaitu fase yang membutuhkan energi radiasi, jadi termasuk proses fotofisiologi. Fase (2), disebut fase gelap, yang tidak membutuhkan energi radiasi. Fase ini disebut fase asimilasi atau fiksasi CO2. Asimilasi CO2 terjadi dalam siklus Calvin atau siklus C 3, dan dapat pula terjadi melalui siklus C4.

Gambar Reaksi umum fotosintesis Fotosintesis merupakan proses fisikokimia, dimana energi cahaya digunakan untuk mensintesis senyawa organik (bentuk yang stabil)dari senyawa anorganik. Proses ini bergantung pada satu set komplek mol-mol protein yang terdapat dalam kloroplas melalui satu seri reaksi perubahan/pemindahan energi, merubah energi cahaya menjadi bentuk senyawa yang stabil. Melalui waktu yang panjang dan banyak penelitian maka didapatkan ringkasan reaksi fotosintesis : 6 CO2

+

6 H2O

======

C6H12O6

+

6 O2

34

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Fotoreseptor Cahaya (Pigmen) Fotosintesis berlangsung di kloroplas terbukti bahwa kloroplas yang terisolasi mampu melakukan fotosintesis secara lengkap. Tidak semua sel mengandung kloroplas hanya di dalam sel mesofil dan sel penutup stoma, epidermis batang muda, sel subepidermal kelopak bunga, dan buah muda. Kloropls terbungkus oleh system membrane lengkap yang sifatnya diferensial permeable. Didalam cairan kloroplas (disebut matriks) terdapat lembaran-lembaran rangkap pula yaitu tilakoid. Tilakoid membentuk semacam cakram membatasi lumen tilakoid. Cakram-cakram ini bertumpuk-tumpuk membentuk granum. Membrane tilakoid yang menghubungkan grana dinamakan lamella stroma. Reaksi cahaya (penangkapan energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia) berlangsung di grana dan fiksasi CO2 berlangsung di stroma. Di dalam kloroplas terdapat pigmenpigmen yang diperlukan pada fotosintesis dan enzim-enzim yang diperlukan pada reaksi kimia fotosintesis.

Gambar Struktur kloroplast Pada tumbuhan didapatkan bermacam-macam pigmen yang berperanan menyerap energi cahaya. Pigmen fotosintesis terdapat dalam kloroplas yang terdiri dari Klorofil a, b, c, d, karotenoin, santofil dan bakterioklofil pada bakteri. Pigmen ini menyerap warna atau gelombang cahaya yang berbeda-beda. Masing-masing menyerap maksimum pada gelombang cahaya tertentu. Pigmen umumnya mempunyai penyerapan maksimum pada gel cahaya pendek dan juga pada gel

35

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

cahaya panjang. Untuk memaksimalkan penyerapan energi cahaya , maka pada kloroplas terdapat kelompok pemanen cahaya disebut antena yang terdiri dari bermacam-macam pigmen. Pigmen yang paling banyak dalam kloroplas adalah klorofil. Berbagai jenis klorofil tergantung pada rantai samping yang mengikat inti porfirinnya (klorofila, b, c, d, e). jenis yang terbanyak pada tumbuhan tinggi adalah klorofi a dan b. keduanya mempunyai extion spectrum yang berbeda. Selain klorofil, didalam kloroplas juga terdapat karotenoid yang merupakan derivat likopen. Karotenoid yang paling banyak dijumpai adalah xantofil dan karoten. Fungsi karotenoid : 1. Melindungi klorofil dari fotooksidasi pada penyinaran yang terlalu kuat. 2. Membantu klorofil menangkap dan mentransfer energi cahaya. Klorofil merupakan suatu mol yang terdiri dari bagian kepala dan ekor. Kepala adalah mol porpirin terdiri dari empat cincin pirol yang mengandung N dan masing dihubungkan ke ion Mg sebagai pusatnya. Ekor adalah mol pitol yaitu alcohol berantai panjang (20 c) beresrifikasi pada cincin pirol ke empat pada kepala. (Gb ). Beda klorofil a dengan b adalah; gugusan metil(CH3) pada cincin pirol II diganti dengan aldehid(CHO). Pada klorofil c tidak mempunyai ekor pitol, sedang klorofil d, gugusan rangkaian dua metil (CH3=CH3) pada cincin pirol I diganti dengan gugusan –O-CHO. Adanya rantai pitol berpengaruh utama terhadap kelarutan klorofil,karena pitol ini sebenarnya tidak larut dalam air. Kloropfi ini besada dalam membran lipid kloroplas dan terikat dengan bagian hidropobik protein. Sangat sedikit pigmen ini bebas. Cahaya yang diserap klorofil yang terikat berbeda dengan yang bebas. Klorofil bebas dalam aseton menyerap gel cahaya 675 nm sedang yang terikat protein 663 nm. Penggabungan klorofil dengan protein mempunyai dua alasan; membuat pigmen-pigmen berada pada satu kelompok atau organisasi yang sesuai untuk efisiensi transfer energi cahaya. Kedua membuat pigmen itu pada suatu lingkungan yang khusus,dengan susunan perbedaan maksimum cahaya yang hanya berbeda tipis sehingga transfer ini berantai sampai kepigmen yang mengalami fotokimia (pusat reaksi). Klorofil a disamping peranannya sama dengan klorofil lain menyerap energi cahaya, juga berperanan pada fotokkimia sebagai pusat reaksi. Komponen–komponen Penyusun Fotosintesis

36

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Pada proses fotosintesis bekerja empat komponen Fotosistem , yang terdapat pada membran dalam kloroplas, terdiri dari; Fotosistem II, komplek sitokrom b/f. Fotosistem I dan Enzim ATPase. Melalui komponen-komponen inilah terjadi system aliran atau pemindahan elektron. Mekanisme Reaksi Cahaya (Fotolisis ) Mekanisme aliran atau pemindahan elektron Mekanisme ini dimulai dengan adanya energi cahaya yang dikoleksi LHCII ditransfer ke pusat reaksi P680, sehingga P680 terksitasi( P680+) dan electron berenergi tinggi dari P680 diterima oleh aseptor pertama Pheopitin, selanjutnya diterima oleh aseptor didekatnya yaitu plastoquinon A(PQ A), kemudian memindahkan lagi ke plastoquinon B (PQB) yang terletak pada bagian pinggir PS II. Untuk mereduksi PQB ternyata tidak hanya menerima electron tapi juga mengikat H+ menjadi PQH(plastoqinol) bentuk reduksi. Karena itu H+ diambil dari stroma, menyebabkan stroma kosentrasi H+ menurun(pH naik). Untuk mereduksi PQB diperlukan 2 elektron dan 2 H+ menjadi PQH. Kemudian PQH lepas dari PS II dan mobil secara lateral dalam membran tilakoid. PQH mobil dalam tilakoid akan dioksidasi oleh komplek sit b/f. Komplek sit b/f hanya menerima electron tapi tidak menerima H+. Karena itu H+ dilepas kedalam lumen tilakoid(menambah H+ menyebabkan pH turun) Elektron dari PQH diterima oleh Fe3+ pada sitokrom b menjadi Fe2+. Kemudian dioksidasi lagi oleh sitokrom f, seterusnya oleh protein 2Fe-2S. dan diterima oleh plastosianin yang mobil yang akan membawa electron ke PS I. Elektron akan diterima PS I oleh P 700 yang telah tereksitasi lebih dulu. P700 mengalami eksitasi oleh energi cahaya yang dikirim LHC I, Elktron berenergi tingginya diterima oleh aseptor Ao yaitu semacam klorofil a, kemudian diterima oleh aseptor berikutnya A1 (derivat vit K), kemudian diterima aseptor berikut X yaitu Protein 4Fe-4 S . electron dari protein ini diterima oleh protein kecil yang mobil feredoksin dan membawa electron ini mereduksi NADP+ dengan H+(dari stroma) menjadi NADPH dengan bantuan enzim feredoksin-NADP reduktase yang berada pada stroma. Pemakaian H+ menyebabkan kosentrasi H+ pada stroma menjadi berkurang , sehingga menyebabkan pH sampai 8.

37

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

P680 yang tereksitasi menjadi oksidator yang kuat, akan mengoksidasi mengambil elektron molekul didekatnya yaitu tirosin, selanjutnya mengolsidasi Mn yang terdapat pada polipeptidaEOC dan Mn yang kehilangan elektronnya akan mengoksidasi mol H2O pada lumen untuk mendapatkan elektron. H2O teroksidasi menjadi 2 H+ + 2 e + ½ O2. Jadi P680 yang tereksitasi menerima electron berasal dari mol H2O. Jadi dengan adanya energi cahaya yang diserap LHCII, P680 tereksitasi menjadi oksidator yang kuat untuk menguraikan mol H2O, melalui transfer electron electron yang beenergi tinggi ditransfer ke PS I , dengan penyerapan energi cahaya oleh LHCI mengeksitasi P700 yang , dimana elektronnya yeng berenergi tinggi mereduksi NADP+ dan H+ menjadi NADPH. Reaksi Gelap (Fiksasi CO2 )atau Siklus Calvin Fiksasi CO2 terjadi dalam stroma. Proses ini terjadi dalam 3 tahap yaitu pertama karboksilasi dilanjutkan dengan reduksi dan tahapan akhir adalah regenerasi. Hal tersebut dapat dilihat pada Gambar berikut.

Gambar Ringkasan Reaksi Gelap (Siklus Kalvin)

38

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Tabel Perbandingan Fotosintesis Tumbuhan C3 dan C4 Faktor pembanding

Tumbuhan C3

Tumbuhan C4

Biasa

Kranz

Mesofil

Mesofil dan seludang

Pengikatan CO2 Atmosfer

Sel mesofil

Sel mesofil

Siklus Calvin (Fiksasi CO2)

Sel Mesofil

Sel seludang

+

- (sangat tertekan)

20-100

0-5

Fotosintesis

20-25

30-45

Rubisco

20-25

-

PEPcase

-

30-35

Rasio transpirasi

400-500

200-350

Jenuh cahaya (чmol poton)

400-500

tidak jenuh

Anatomi daun Kloroplas

Fotorespirasi Titik kompensasi(чl CO2 l-1 ) Suhu optimum

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis Seperti halnya proses metabolisme yang lain, fotosintesis dipengaruhi oelh berbagai factor. Di alam fotosintesis dipengaruhi oleh factor luar dan dalam dan sulit dipisahkan ecara tegas. Analisis hanya dengan cara seksama dapat mengetahui factor masing-masing. Sesuai dengan hukum Black man (prinsip factor pembatas), maka kecepatan fotosintesis ditentukan oleh factor yang berada dalam keadaan minimum. Pada dasarnya factor-faktor tersebut dapat dikelompokkan menjadi : A. Faktor dalam 1. Kandungan klorofil : karena pigmen ini langsung berperan dalam penangkapan energi radasi dan mengubahnya menjadi energi kimia maka jumlahnya akan menentukan kecepatan fotosintesis. 2. Morfologi daun : termasuk di dalamnya kerapatan tulang daun, permukaan daun (mengkilat atau tidak). 3. Anatomi daun : struktur anatomi mempengaruhi fotosintesis secara tidak langsung karena mempengaruhi kecepatan didusi C02 dan lewatnya cahaya pada mesofilnya.

39

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

4. Faktor protoplasma : suatu tumbuhan yang dipindahkan dari gelap ke terang tidak segera mampu mengadakan fotosintesis. Perlu waktu unutuk persiapan. Factor ini tidak jelas, mungkin untuk sintesis enzim-enzim yang berperan pada tahap-tahap fotosintesis. 5. Akumulasi fotosintat : bila translokasi fotosintesis dari daun terhambat (misalnya defisiensi B) maka akan terjadi penimbunan glucose dalam kloroplas. Kandungan glucose yang tinggi ini akan menghambat reaksi fotosinteis.

Gambar Kurva hubungan 3 faktor eksternal (cahaya, CO2, suhu) terhadap laju fotosintesis tumbuhan B. Faktor Luar 1. Cahaya : pengaruhnya lewat intensitasnya, kualitasnya, lama penyinaran, besarnya pantulan dan seterusnya. Secara tidak langsung mempengaruhi membuka menutupnya stomata, sehingga mempengaruhi difusi C02 untuk fotosintesis. 1. Pada dasarnya sampai intensitas tetentu kenaikan intensitas akan menaikkkan kecepatan fotosintesis. Penurunan fotosintesis apda intensitas tinggi sebagai akibat adanya fotooksidasi klorofil dan kerusakan enzim. o

2. Temperatur : temperature optimim disekitar 35 C dan pada tumbuhan C-4 lebih tinggi sehingga cocok untuk daerah tropika.

40

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

3. Air : meskipun air merupakan bahan dasar untuk proses fotosintesis tetapi pengaruhnya secara tidak langsung, yaitu mempengaruhi membuka menutupnya stomata. 4. Oksigen : oksigen merupakan hasil tambahan fotosintesis dan bila berada dalam jumlah besaar akan menghambat fotosintesis tertutama lewat reaksi fotorespirasi. 5. Zat hara mineral : berbagai unsure hara mineral diperlukan untuk sintesis klorofil, koenzim berbagai enzim yang berperan pada fotosintesis, transport karbohidrat, dll. 6. Karbondioksida : C02 merupakan bahan dasar fotosintesis, tetapi bila diberikan dalam jumlah besar akan menyebabkan kecepatan fotosintesis berkurang karena kadar CO2 yang tinggi akan menurunkan pH cairan sel, stomata akan menutup.

41

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

8. RESPIRASI TUMBUHAN

Respirasi adalah reaksi oksidasi senyawa organik untuk menghasilkan energi yang digunakan untuk aktifitas sel dan kehidupan tumbuhan dalam bentuk ATP atau senyawa berenergi tinggi. selain itu respirasi juga menghasilkan senyawa antara yang berguna sebagai bahan sitesis berbagai senyawa lain. Hasil akhir respirasi adalah CO2 yang berperan sebagai keseimbangan karbon di dunia. Respirasi berlangsung siang malam karena cahaya bukan merupakan syarat. Berdasarkan kebutuhannya terhadap oksigen, respirasi dibagi menjadi 2 macam yaitu: 1. Respirasi anaerob : tidak memerlukan oksigen tetapi penguraian bahan organiknya tidak lengkap. Respirasi macam ini jarang terjadi, hanya dalam keadaan khusus. Substrat respirasi adalah glucose, reaksinya: C6H12O6

2 C2H5OH + 2 CO2 + ATP

2. Respirasi aerob : memerlukan oksigen, penguraiannya lengkap, sampai dihasilkan CO2 dan H2O, reaksinya : C6H12O6

6 H2O + 6 CO2 + ATP

Tabel Perbedaan antara Respirasi Aerob dan Anaerob Faktor pembeda - Status proses - Waktu berlangsung - Energi yang dihasilkan - Merugikan atau tidak - Oksigen - Hasil akhir

Respiras Aerob - Umum terjadi - Berlangsung seumur hidup - Besar

Respirasi Anaerob - Hanya dalam kondisi khusus - Sementara, hanya fase tertentu - Kecil

- Tidak merugikan

- Merugikan, menghasilkan senyawa toksik - Tidak memerlukan oksigen - Alcohol dan CO2 Respirasi terdiri dari satu rangkaian reaksi kimia dimana karbohidrat dan mol - Memerlukan oksigen - CO2 dan H2O

organik lainnya, dioksidasi untuk memperoleh energi yang tersimpan dari hasil fotosintesis dan rangka karbon yang digunakan untuk pertumbuhan dan pemeliharaan sel. Proses oksidasi atau pembakaran secara umum terjadi pada tempat yang kering,

42

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

dan biasanya energi yang dikandung dilepas dalam bentuk panas, tapi pada respirasi terjadi dalam medium cair dan prosesnya berjalan secara bertahap dan energi yang dilepas diubah menjadi energi berguna dalam bentuk senyawa kimia yang dapat dipakai untuk sintesis, gerak.dan pertumbuhan. Mekanisme Respirasi Reaksi respirasi ini adalah kebalikan dari ringkasan reaksi Fotosintesis. Pada fotosintesis CO2 direduksi menjadi glukosa dengan H2O sebagai sumber electron dan hydrogen sedang pada respirasi glukosa dioksidasi menjadi CO2 dan dibentuk H2O sebagai produk. Meskipun demikian kedua proses ini berbeda, karena enzim yang berperanan juga berbeda, dan lokasi terjadinya berbeda. Respirasi terjadi pada semua sel hidup sedang fotosintesis terjadi pada sel yang berkloroplas. Proses respirasi mengalami 3 tahap reaksi yang terpisah yaitu: 1. Glikolisis terjadi di sitosol 2. Siklus asam sitrat terjadi dalam matrik mitokondria 3. Transfer elektron terjadi pada membran krista mitokondria Keseluruhannya terdiri dari lebih 50 rangkaian reaksi.

Gambaran Umum Respirasi pada tumbuhan

43

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Gambaran tahapan respirasi tumbuhan dan energi yang dihasilkan Disamping menghasilkan energi ,peranan respirasi juga menyediakan rangka carbon. Senyawa intermediet respirasi dari mulai glikolisis sampai siklus trikarboksilat berperanan sebagai bahan dasar untuk untuk membentuk senyawa organik lain seperti protein, lemak, pigmen as inti dinding sel dan lain-lain. Faktor-Faktor yang mempengaruhi respirasi Ada dua faktor yang mempengaruhi respirasi yang terjadi pada tumbuhan. Faktor tersebut digolongkan atas faktor dalam dan faktor luar. 1. Faktor dalam Faktor dalam yaitu umur, tipe jaringan atau organ, bentuk pertumbuhan dari suatu spesies. Umur mempengaruhi laju respirasi, dimana sel atau jaringan muda lebih cepat dari umur dewasa, sebab aktifitas metabolisme, yang memer-lukan energi dan rangka karbon untuk pertumbuhannya. Jaringan meristem lebih tinggi laju respirasi dibandingkan lainnya ,karena sifat jaringan berpe-ranan membentuk sel-sel baru, sehingga memerlukan materi dan energi yang banyak, karena itu diperlukan laju respirasi tinggi. 2. Faktor luar Faktor luar diantaranya adalah kosentrasi oksigen, suhu dan cahaya a. Oksigen Oksigen sangat penting dalam respirasi, karena oksigen adalah penerima electron terakhir yang menentukan keberhasilan

44

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

terbentuknya ATP. Karena itu jika kosentrasi O2 rendah maka laju respirasi rendah , hal ini terjadi jika akar tergenang air(banjir) , untuk sementara

waktu

terjadi

respirasi

anerob(fermentasi)

yang

mengghasilkan energi kecil , sehingga tidak mencukupi untuk proses kehidupan. Jika terjadi dalam waktu lama tumbuhan akan mati. Demikian pentingnya oksigen ini sehingga tumbuhan yang hidup pada habitat yang kurang oksigen mempunyai adaptasi khusus untuk memenuhi kebutuhannya akan oksigen seperti tumbuhanyang hidup di air tergenang seperti padi mempunyai batang berongga dan adanya jaringan aerenhkim denikian juga bakau yang mempunyai akar nafas. b. Suhu Suhu sangat mempengaruhi respirasi karena respirasi adalah reaksi enzim. Pada reaksi metabolisme berlaku Q10 yaitu bila suhu naik 10 0 C maka laju reaksi naik 2-3 lipat. Tapi pada organisme baerlaku sampai suhu optimum. Hal ini disebabkan makin naik suhu maka energi kinetis larutan juga akan meningkat yang mempercepat reaksi Melampaui suhu optimum laju reaksi menurun sampai suhu maksimum.hal ini disebabkan tinggi suhu akan mempengaruhi kerja enzim. Enzim adalah protein, sifat protein jika suhu tinggi maka protein akan mengalami koagulasi, sehingga sisi aktif enzim terganggu . Umumnya semakin tinggi temperature penurunan kecepatan respirasi semakin cepat. Suhu juga mempengaruhi kelarutan oksigen. c. Cahaya Cahaya secara tidak lansung mempengaruhi respirasi sehubungan ketersediaan substrat. Jika cahaya cukup maka proses fotosintesis tinggi mengakibatkan tersedianya sewnyawa karbohidrat sebagai substrat respirasi. Hal ini bias dibuktikan dimana laju respirasi 1-2 jam setelah fotosintesis aktif, laju respirasi lebih tinggi dibandingkan dengan respirasi gelap. Demikian juga daun cahaya , laju respirasi lebih tinggi (70-90 umol CO2 /gr biomasa perjam)dibandingkan

45

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

dengan daun yang biasa terlindung (20 –45 umolCO2/g biomasa perjam). d. Kadar garam anorganik dalam medium Jaringan atau tumbuhan yang dipindahkan dari air ke larutan garam akan menunjukka n kenaikan respirasi. Respirasi diatas normal semacam ini disebut respirasi garam. e. Rangsangan mekanik Daun yang digoyang-goyang menunjukkan kenaikan respirasi. Kalau hal itu dilakukan berulang-ulang reaksinya menurun. Kenaikan respirasi ini mungkin disebabkan efek pemompaan . f. Luka Terjadinya luka di suatu bagian menyebabkan respirasi di tempat tersebut naik. Umumnya pelukaan menyebabkan terbentuknya meristem luka yang menghasilkan kalus. Mungkin kenaikan respirasi pada luka disebabkan oleh bertambahnya substrat atau lebih besarnya difusi O2 yang masuk jaringan luka. g. Karbondioksida Kadar CO2 yang tinggi akan menghambat respirasi. Selain secara langsung berpengaruh terhadap reaksinya, mungkin CO2 juga berpran tidak langsung misalnya pada daun kadar CO2 yang tinggi akan menyebabkan stomata menutup sehingga difusi CO2 keluar terhambat dan kadar CO2 dalam jaringan naik.

46

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

9. TRANSPIRASI DAN GUTASI PADA TUMBUHAN

Sejak awal tumbuhan menyerap air melalui akar dan kehilangan air lewat daun. Proses penguapan dari tumbuhan ke udara disebut Transpirasi. Benih kecil hanya menguapkan beberapa tetes air dalam seminggu, namun pohon dewasa menguapkan lebih dari 1000 liter per hari. Selama transpirasi berlangsung air menguap dari daun melalui celah kecil yang disebut stomata.

Transpirasi Tumbuhan

Stomata Hanya sebagian kecil, biasanya kurang dari 1% dari air yang diabsorpsi tumbuhan dipergunakan dalam reaksi metabolisme (hidrolisis). Sebagian besar dari air yang diabsorpsi akar tanaman akan ditranspirasikan melalui daun. Transpirasi ialah hilangknya air dalam bentuk uap air dari tubuh tumbuhan melalui penguapan. Penguapan air menciptakan gaya isap sehingga tumbuhan dapat menyerap mineral dan nutrient penting dari tanah. Ratio antara hilangnya air oleh transpirasi dengan produksi bahan kering selama pertumbuhan merupakan ukuran efisiensi penggunaan air oleh tumbuhan.

47

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Semakin besar rationya, semakin kurang efisien jenis tumbuhan tersebut dalam penggunaan airnya. Ratio transpirasi dari sebagian besar tanaman budidaya berkisar antara 100 sampai 500 atau lebih, yang berarti memerlukan 100-500 gram air untuk menghasilkan 1 gram bahan kering tumbuhan. Dengan demikian jenis tumbuhan tinggi yang hidup di darat sangat tidak efisien dalam penggunaan airnya. Walaupun demikian ada beberapa tumbuhan yang lebih efisian daripada yang lainnya. Tumbuhan C4 per unit air yang digunakan dapat menghasilkan bahan kering 3-4 kali lebih banyak dari tumbuhan C3. Kehilangan air oleh transpirasi dapat berlangsung dari setiap bagian tumbuhan yang berhubungan dengan atmosfir. Namun demikian sebagian besar berlangsung melalui daun lewat stomata. Karena sifat kutikula yang impermeabel terhap air, transpirasi yang berlangsung melalui kutikula relatif sangat kecil. Seperti telah diuraikan dalam bab terdahulu, untuk menguapkan 1 gram air diperlukan energi panas sebanyak 500 kal. Dengan demikian transpirasi menimbulkan pengaruh pendinginan pada daun. Kebutuhan panas untuk menguapkan air berasal dari sinar matahari. Sinar matahari disalurkan melalui tiga cara : (1) sebagai cahaya langsung, difusi atau pantulan, (2) sebagai radiasi panas (dari atmosfir, tanah, atau benda-benda sekelilingnya) dan (3) oleh aliran konveksi (aliran udara panas melalui daun). Dari jumlah panas yang diabsorpsi daun, hanya sebagian kecil saja yang diterimanya sebagai panas penghantaran (koduksi) dari bagian-bagian tubuh tumbuhan lainnya. Laju transpirasi daun biasanya menunjukkan siklus harian. Pada hari yang cerah, terjadi peningkatan tranpirasi yang cepat di pagi hari, dan mencapai puncaknya pada lewat tengah hari. Kemudian diikuti penurunan pada sore dan malam harinya. Panas sensibel (konveksi) atau mungkin juga panas laten (dari tranpirasi) yang keluar pada siang hari mengalami pendinginan oleh radiasi yang kembali ke udara. Keadaan ini sering menghasilkan pembentukan embun. Suhu daun pada malam hari biasanya beberapa derajat di bawah suhu udara karena kehilangan panas oleh radiasi kembali ke langit dan penerimaan panas yang relatif sedikit dari udara di sekelilingnya. Di pagi hari setelah matahari terbit, daun yang kena sinar matahari akan cepat menjadi panans dan suhunya meningkat seiring dengan suhu udara. Pada waktu yang sama, stomata yang menutup di amlam hari

48

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

akan terbuka. Dengan demikian daun akan bertranspirasi dan kehilangan panas. Hal tersebut biasanya akan menyebabkan daun yang terkena sinar matahari hanya mempunyai suhu sedikit lebih tinggi dari udara. Walaupun kehilangan air oleh transpirasi biasanya sangat besar sehingga dapat merusak, namun transpirasi mempunyai pengaruh baik tertentu bagi pertumbuhan tumbuhan. Selain dapat mempertahankan suhu di bawah tingkat yang mematikan, transpirasi dapat meningkatkan absorpsi air oleh akar sehingga juga berpengaruh terhadap peningkatan laju absorpsi hara mineral. Peran transpirasi bagi tumbuhan Transpirasi bermanfaat bagi tumbuhan karena : 1. Menyebabkan terbentuknya daya isap daun, hingga terjadi transport air di batang. 2. Membantu penyerapan air dan zat hara oleh akar. 3. Mengurangi air yang terserap berlebihan. 4. Dapat mempertahankan temperatur yang sesuai untuk daun. 5. Berperan pada fotosintesis dan respirasi karena membuka / menutupnya stomata. Dari peran yang ada terlihat bahwa yang terpenting adalah untuk melepas energi yang diterima dari radiasi matahari. Energi radiasi matahari yang digunakan untuk proses fotosintesis hanya 2 % atau kurang, sehingga selebihnya harus dilepaskan ke lingkungan, baik dengan pancaran, hantaran secara fisik dan sebagian besar untuk menguapkan air. Transpirasi juga merupakan proses yang membahayakan kehidupan tumbuhan karena kalau transpirasi melampaui penyerapan oleh akar, tumbuhan dapat kekurangan air. Bila melampaui batas minimum dapat menyebabkan kematian. Transpirasi yang besar juga memaksa tumbuha mengadakan penyerapan besar, itu memerlukan energi besar pula. Gutasi Gutasi adalah peristiwa menetesnya air dari pinggiran dan ujung daun. Air gutasi keluar dari sel-sel daun yang disebut hidatoda. Hidatoda merupakan lubang daun (stoma) yang tidak berdiferensiasi sempurna, sehingga tidak bisa membuka dan

49

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

menutup. Air gutasi mengandung senyawa-senyawa organik dan anorganik, senyawasenyawa organik dapat berasal dari bocoran sel-sel yang berdampingan dengan jaringan xilem, sedangkan senyawa-senyawa anorganik berasal dari larutan tanah yang diabsorpsi oleh akar yang secara pasif terbawa dalam cairan xilem ke atas, ke daun. Tingkat terjadinya gutasi sangat rendah dibandingkan dengan transpirasi.Gutasi juga lebih jarang diobservasi daripada transpirasi. Titik-titik air di tepi daun yang terjadi akibat gutasi di pagi hari sering disalahartikan sebagai embun. Pengeluaran air melalui proses gutasi terjadi akibat adanya tekanan positif akar. Meskipun ketika laju transpirasi rendah, akar terus menyerap air dan mineral sehingga air yang masuk ke jaringan lebih banyak daripada yang dilepaskan keluar. Kondisi yang tidak mendukung terjadinya tekanan akar seperti suhu dingin dan tanah yang kering menghambat terjadinya gutasi. Kekurangan mineral juga diketahui memengaruhi proses gutasi. Bila transpirasi terjadi pada stomata, maka gutasi terjadi pada struktur khusus bernama hidatoda. Hidatoda seringkali disebut sebagai stomata air. Hidatoda terletak di ujung dan sepanjang tepi daun. Oleh karena itulah, titik-titik air akan terlihat di ujung dan tepi daun. Gutasi biasanya terjadi pada malam hari, namun terjadi juga pada pagi hari. Laju gutasi paling tinggi ditemukan pada tumbuhan Colocasia nymphefolia. Gutasi paling banyak terjadi pada tumbuhan air, herba, dan rumputrumputan. Titik-titik air yang keluar dari jaringan daun melalui proses gutasi bukanlah air murni. Berbagai senyawa diketahui terlarut di dalamnya. Beberapa senyawa yang ditemukan terlarut dalam titik-titik air tersebut adalah enzim, gula, asam amino, vitamin, serta mineral seperti P, K, Na, Mg, dan Fe. Beberapa perbedaan utama gutasi dan transpirasi adalah: Faktor Pembeda

Gutasi

Transpirasi

Bentuk air yang Pelepasan air dari jaringan Pelepasan air dari jaringan dilepaskan tumbuhan dalam bentuk titik- tumbuhan dalam bentuk uap air titik air (cair) Air mengandung senyawaKualitas air senyawa terlarut dan garam Air murni yang dilepaskan mineral

50

MODUL BIOLOGI UMUM Mekanisme

Air dilepaskan melalui struktur hidatoda menuju ujung pembuluh daun

Regulasi aktivitas

Pembukaan hidatoda tidak dapat diregulasi

Waktu terjadi

Pada malam atau pagi hari

BIOLOGI UA

Air dilepaskan melalui stomata, kutikula, dan/atau lentisel

Transpirasi melalui stomata diatur oleh sel penjaga Pada saat ada sinar matahari (melalui stomata) dan sepanjang hari (melalui kutikula atau lentisel)

Gutasi tidak memiliki pengaruh yang signifikan terhadap kelangsungan hidup tumbuhan. Namun kadangkala, gutasi diketahui dapat menyebabkan luka pada daun. Hal ini diakibatkan oleh penumpukan garam yang terjadi bila titik-titik air di tepi daun telah menguap.Kondisi tersebut membuat patogen seperti bakteri dan fungi dapat menyerang jaringan daun.

51

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

10. UNSUR HARA TUMBUHAN Tumbuhan

memerlukan

unsur-unsur

hara

penting

yang

berguna

bagi

penyelenggaraan kehidupannya. Dalam klasifikasinya, terdapat unsur yang diperlukan dalam jumlah yang banyak (makronutrien) dan unsur yang yang diperlukan dalam jumlah sedikit (mikronutrien). Mikronutrien meskipun hanya sedikit diperlukan tetapi sangat menentukan keberlangsungan proses-proses biokimia dalam tubuh tumbuhan. Unsur makro (makronutrien) Karbon (C) Penting sebagai pembangun bahan organik karena sebagian besar bahan kering tanaman terdiri dari bahan organik, diambil tanaman berupa C02. Oksigen Terdapat dalam bahan organik sebagai atom dan termasuk pembangunan bahan organik, diambil dari tanaman berupa C02, sumbernya tidak terbatas dan diperlukan untuk bernafas. Fosfor Diambil/diserap oleh tanaman dalam bentuk : H2PO4- HPO4–. Fungsi dari Fosfor (P) dalam tanaman dapat dinyatakan sebagai berikut : Merangsang pertumbuhan akar, khususnya akar benih/tanaman muda. Mempercepat serta memperkuat pertumbuhan tanaman muda menjadi tanaman dewasa dan menaikkan prosentase bunga menjadi buah/biji. Membantu asimilasi dan pernafasan sekaligus mempercepat pembungaan dan pemasakan buah, biji atau gabah. Sebagai bahan mentah untuk pembentukan sejumlah protein tertentu. Hidrogen Merupakan elemen pokok pembangunan bahan organik, sumbernya dari air dan jumlahnya tidak terbatas. Kalium (K) Diambil/diserap tanaman dalam bentuk : K+. Fungsi Kalium bagi tanaman adalah : Membantu pembentukan protein dan karbohidrat.

52

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Berperan memperkuat tubuh tanaman, mengeraskan jerami dan bagian kayu tanaman, agar daun, bunga dan buah tidak mudah gugur. Meningkatkan daya tahan tanaman terhadap kekeringan dan penyakit. Meningkatkan mutu dari biji/buah. Nitrogen (N) Diambil dan diserap oleh tanaman dalam bentuk : NO3- NH4+. Fungsi Nitrogen bagi tanaman adalah: Diperlukan untuk pembentukan atau pertumbuhan bagian vegetatif tanaman, seperti daun, batang dan akar. Berperan penting dalam hal pembentukan hijau daun yang berguna sekali dalam proses fotosintesis Membentuk protein, lemak dan berbagai persenyawaan organik. Meningkatkan mutu tanaman penghasil daun-daunan. Meningkatkan perkembangbiakan mikro-organisme di dalam tanah. Belerang (Sulfur = S) Diambil/diserap oleh tanaman dalam bentuk: SO4-. Fungsi belerang bagi tanaman ialah: Berperan dalam pembentukan bintil-bintil akar Merupakan unsur yang penting dalam beberapa jenis protein dalam bentuk cystein, methionin serta thiamine Membantu pertumbuhan anakan produktif Merupakan bagian penting pada tanaman-tanaman penghasil minyak, sayuran seperti cabai, kubis dan lain-lain Membantu pembentukan butir hijau daun Besi (Fe) Diambil atau diserap oleh tanaman dalam bentuk: Fe++. Fungsi unsur hara besi (Fe) bagi tanaman ialah: Zat besi penting bagi pembentukan hijau daun (klorofil) Berperan penting dalam pembentukan karbohidrat, lemak dan protein Zat besi terdapat dalam enzim Catalase, Peroksidase, Prinodic hidroginase dan Cytohrom oxidase Kalsium (Ca)

53

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Diambil/diserap oleh tanaman dalam bentuk: Ca++. Fungsi kalsium bagi tanaman adalah: Merangsang pembentukan bulu-bulu akar Berperan dalam pembuatan protein atau bagian yang aktif dari tanaman Memperkeras batang tanaman dan sekaligus merangsang pembentukan biji Menetralisir asam-asam organik yang dihasilkan pada saat metabolism Kalsium yang terdapat dalam batang dan daun dapat menetralisirkan senyawa atau suasana keasaman tanah Magnesium (Mg) Diambil/diserap oleh tanaman dalam bentuk: Mg++. Fungsi magnesium bagi tanaman ialah: Merupakan salah satu bagian enzim yang disebut Organic pyrophosphatse dan Carboxy peptisid Berperan dalam pembentukan buah Unsur mikro (Mikronutrien) Mangan (Mn) Diambil/diserap oleh tanaman dalam bentuk: Mn++ Fungsi unsur hara Mangan (Mn) bagi tanaman ialah: Diperlukan oleh tanaman untuk pembentukan protein dan vitamin terutama vit. C Berperan penting dalam mempertahankan kondisi hijau daun pada daun yang tua Berperan sebagai enzim feroksidase dan sebagai aktifator macam-macam enzim Berperan sebagai komponen penting untuk lancarnya proses asimilasi Boron (Bo) Diambil/diserap oleh tanaman dalam bentuk: Bo O3-. Fungsi unsur hara Boron (Bo) bagi tanaman ialah: Bertugas sebagai transportasi karbohidrat dalam tubuh tanaman Meningkatkan mutu tanaman sayuran dan buah-buahan

54

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Berperan dalam pembentukan/pembiakan sel terutama dalam titik tumbuh pucuk, juga dalam pembentukan tepung sari, bunga dan akar Boron berhubungan erat dengan metabolisme Kalium (K) dan Kalsium (Ca) e. Unsur hara Bo dapat memperbanyak cabang-cabang nodule untuk memberikan banyak bakteri dan mencegah bakteri parasit Tembaga (Cu) Diambil/diserap oleh tanaman dalam bentuk: Cu++. Fungsi unsur hara Tembaga (Cu) bagi tanaman ialah: Diperlukan dalam pembentukan enzim seperti: Ascorbic acid oxydase, Lacosa, Butirid Coenzim A. Dehidrosenam Berperan penting dalam pembentukan hijau daun (khlorofil) Seng (Zincum = Zn). Diambil/diserap oleh tanaman dalam bentuk: Zn++ Fungsi unsur hara Seng (Zn) bagi tanaman ialah: Dalam jumlah yang sangat sedikit dapat berperan dalam mendorong perkembangan pertumbuhan, Diperkirakan persenyawaan Zn berfungsi dalam pembentukan hormon tumbuh (auxin) dan penting bagi keseimbangan fisiologis, Berperan dalam pertumbuhan vegetatif dan pertumbuhan biji/buah. Khlor (Cl) Diambil/diserap oleh tanaman dalam bentuk: Cl -. Fungsi unsur hara Khlor (Cl) bagi tanaman ialah: Memperbaiki dan meninggikan hasil kering dari tanaman seperti: tembakau, kapas, kentang dan tanaman sayuran Banyak ditemukan dalam air sel semua bagian tanaman Banyak terdapat pada tanaman yang mengandung serat seperti kapas Molibdenum (Mo) Diambil/diserap oleh tanaman dalam

bentuk: Mo

O4-. Fungsi unsur

hara

Molibdenum (Mo) bagi tanaman ialah: Berperan dalam mengikat (fiksasi) N oleh mikroba pada leguminosa Sebagai katalisator dalam mereduksi N Berguna bagi tanaman jeruk dan sayuran. Molibdenum dalam tanah terdapat dalam bentuk MoS2 Seng (Zincum = Zn)

55

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Diambil/diserap oleh tanaman dalam bentuk: Zn++. Fungsi unsur hara Seng (Zn) bagi tanaman ialah: Dalam jumlah yang sangat sedikit dapat berperan dalam mendorong perkembangan pertumbuhan Diperkirakan persenyawaan Zn berfungsi dalam pembentukan hormon tumbuh (auxin) dan penting bagi keseimbangan fisiologis Berperan dalam pertumbuhan vegetatif dan pertumbuhan biji/buah Daur Hara (Biogeokimia) A. Siklus nitrogen Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Beberapa proses penting pada siklus nitrogen, antara lain fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi. Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir, nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif. Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika, seperti terjadinya kilat. Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan, tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi. Walaupun demikian, sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut. Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain. Oleh sebab itu, reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen.

56

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Skema Siklus Nitrogen di Alam B. Siklus Sulfur (S) Sulfur terdapat dalam bentuk sulfat anorganik. Sulfur direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan kadang-kadang terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida ini seringkali mematikan mahluk hidup di perairan dan pada umumnya dihasilkan dari penguraian bahan organik yang mati. Tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO4). Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S). Kemudian H2S digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur di oksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus. Selain proses tadi, manusia juga berperan dalam siklus sulfur. Hasil pembakaran pabrik membawa sulfur ke atmosfer. Ketika hujan terjadi, turunlah hujan asam yang membawa H2SO4 kembali ke tanah. Hal ini dapat menyebabkan perusakan batuan juga tanaman. Dalam daur belerang, mikroorganisme yang bertanggung jawab dalam setiap trasformasi adalah sebagai berikut : 1. H2S → S → SO4; bakteri sulfur tak berwarna, hijau dan ungu.

57

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

2. SO4 → H2S (reduksi sulfat anaerobik), bakteri desulfovibrio. 3. H2S → SO4 (Pengokaidasi sulfide aerobik); bakteri thiobacilli. 4. S organik → SO4 + H2S, masing-masing mikroorganisme heterotrofik aerobik dan anaerobik.

Skema daur sulfur

58

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

11. HORMON TUMBUHAN Hormon tumbuhan adalah senyawa yang disintesis di dalam sutau bagian tumbuhan dan ditranslokasikan ke bagian lainnya ; dalam konsentrasi yang rendah (sering efektif pada konsentrasi internal sekitar 1 uM) dapat menyebabkan respon fisiologis. Respon pada organ target tidak selalu bersifat promotif karena proses-proses seperti pertumbuhan dan diferensisasi kadang-kadang di terhambat oleh hormon terutama ABA. Julius Von Sach berpendapat bahwa ada senyawa pembentuk organ yang khusus

terdapat

dalam

tubuh

tumbuhan.

Senyawa

tersebut

menyebabkan

pertumbuhan batang, daun, akar, bunga, dan buah dan pertumbuhan bagian tubuh lainnya. Walaupun pada saat itu tidak menemukan adanya senyawa di atas, pendapat Sach ini mengindikasikan adanya hormon dalam tumbuhan. Hormon pertama yang ditemukan adalah IAA (auksin) ; dan karena IAA ini berpengaruh pada banyak proses bila di aplikasikan, orang beranggapan bahwa hanya IAA-lah hormon tumbuhan, sampai berbagai pengaruh Giberelin ditemukan dalam dekade 1950. Selanjutnya diketahui tiap hormon tidak hanya berpengaruh terhadap berbagai bagian tumbuhan, tapi juga bahwa pengaruh tersebut tergantung pada jenis spesies, bagian tumbuhan, stadium perkembangan, konsentrasi hormon, interaksi antara hormon-hormon dan berbagai factor lingkungan. Bila hormon tumbuhan terdapat dalam konsentrasi yang sangat kecil untuk aktif dan spesifik, harus ada 3 bagian utama dalam system respon tumbuhan: 1. Hormon harus terdapat dalam jumlah yang cukup dalam sel yang cocok 2. Hormon harus dikenal dan tereikat erat dalam kelompok sel-sel yang respon terhadap hormon yang bersangkutan (sel target). Sekarang telah diketahui adanya protein pengikat hormon di dalam sel tumbuhan yang disebut protein reseptor. 3. Protein reseptor (konfigurasinya diduga berubah saat mengikat hormon) harus menyebabkan perubahan metabolit lainnya yang memimpin ke arah implifikasi sinyal hormon.

59

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Fitohormon adalah bahan yang dibuat oleh tumbuhan sendiri, efektif pada kadar yang sangat rendah, tempat dibuat berbeda dengan tempat bekerjanya. Transportnya berlangsung lewat berkas pengangkut. Kadang-kadang tempat bekerjanya juga di tempat dibuat, tetapi berbeda sel. Berbeda dengan hormon pada hewan, fitohormon yang sama dapat berpengaruh terhadap berbagai proses metabolisme dan pertumbuhan. Karena banyaknya senyawa sintetik yang mempunyai aktivitas seperti hormon maka digunakan istilah zat tumbuh atau zat pengatur tumbuh tumbuhan untuk senyawa-senyawa yang dibuat secara sintetik. Pada dasarnya ada lima macam kelompok hormon yang berperan pada tumbuhan, yaitu auxin, sitokinin, giberelin, absisin dan etilen. Pertumbuhan tidak hanya dipengaruhi oleh salah satu hormon, tetapi merupakan hasil kerjasama antara kelima kelompok hormon tersebut. Berikut dapat dilihat secara garis besar peran masing-masing hormon secara terpisah terhadap berbagai proses pertumbuhan. Hormon umumnya berperan sebagai pengatur yang sifatnya tidak khas, artinya meskipun memacu atau menghambat pertumbuhan tetapi efeknya tidak terarah secara tegas. Diduga kerja hormon ini melalui perannya pada aktivitas gen. beberapa hipotesis yang menerangkan kerja hormon terhadap gen diajukan sebagai berikut : 1. hormon berperan mengaktifkan gen yang potensial aktif dan menginaktifkan gen yang potensial inaktif. 2. hormon berperan mengaktifkan atau menginaktifkan gen tertentu saja. Perubahan ini menyebabkan terjadinya perubahan pola metabolisme. Mungkin saja perubahan itu berpengaruh terhadap gen lain lagi, sehingga efeknya berantai 3. hormon berpengaruh terhadap suatu reaksi metabolisme. Karena metabolisme dalam sel saling terkait, maka mungkin terjadi pengaturan kembali terhadap seluruh metabolisme sel dan selanjutnya berpengaruh terhadap gen.

60

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Tabel Beberapa parameter pengamatan dalam respon tumbuhan terhadap hormon dan regulator pertumbuhan Parameter auxin sitokinin giberelin absisin etilen Pembentangan sel

+

Pembelahan sel

+

+

Diferensiasi trakea

+

+

Diferensiasi floem

+

-

+

-

?

+

Perkecambahan biji Dominansi apikal

+

Pembentukan akar baru

+

Pembentukan tunas

+

+

+

-

+ -

+

Pembentukan bunga

+

Pengguguran

-

Partenokarpi

+

-

+

+

+

Pemasakan buah

+

Dormansi

-

+

. Macam-macam Hormon dan Pengaruhnya Auksin Istilah auksin (latin = meningkatkan ) pertama kali digunakan oleh Frits W. Went pada tahun 1926. Ia menemukan bahwa senyawa yang tidak teridentifikasi mungkin menyebabkan melengkungnya koleoptil gandum Avena sativa ke arah cahaya. Fenomena ini disebut fototropisme. Dari penelitiannya tersebut ternyata satu senyawa yang terdapat dalam ujung koleoptil dapat berdifusi ke dalam suatu balok agar-agar yang kecil. Aktifitas auksin ini dideteksi dengan melengkungnya koleoptil yang disebabkan oleh peningkatan pemanjangan pada sisi yang padanya ditempelkan secara asimetris agar-agar tersebut. Auksin yang ditemui Went ini sekarang dikenal dengan Asam Indol Asetat (IAA). Auxin mampu mempengaruhi sejumlah perubahan fisiologi di dalam sel, misalnya auxin menaikkan permeabilitas membran plasma terhadap bahan-bahan organik sehingga penyerapan bahan organik ke dalam sel menjadi lebih tinggi. Pada saat yang sama auxin memacu ATPase untuk memecah ATP menjadi

61

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

ADP+H++H2PO4-. H+ dikeluarkan dari sel dan digantikan oleh K+. K+ ini memacu penyerapan air sehingga turgor naik. Setelah beberapa saat auxin memacu sintesis RNA dan protein, sekaligus mempengaruhi plastisitas dinding sel sehingga memungkinkan pembesaran sel. Selain memacu pembentukan RNA dan protein, auxin juga menghambat penguraiannya. Auxin juga dapat mengaktifkan beberapa jenis enzim. Pengaruh auxin ditentukan oleh konsentrasinya, artinya pada konsentrasi rendah pengaruhnya kecil, semakin tinggi akan bertambah sampai optimum, sesudah itu akan memberi efek menghambat. Selain berperan pada pertumbuhan dan perkembangan sel, auxin juga berperan pada berbagai proses morfogenesis, misalnya dormansi apikal, pengguguran daun dan buah, partenokarpi. +

pertumbuhan konsentrasi Sitokinin Sitokinin berperan menaikkan kadar RNA dan protein pada berbagai jaringan. Hal ini disebabkan sitokinin menghambat penguraian serta memacu sintesis RNA dan protein, dengan mekanisme inaktivasi alosterik terhadap RNAase dan protease. Efek inaktivasi terhadap penguraian RNA tidak jelas, apakah terhadap mRNA, tRNA atau terhadap segala RNA yang ada. Pacuan terhadap sintesis RNA dan protein juga belum jelas, diduga mengaktifkan RNA polimerase. Pada umumnya sitokinin memacu berbagai proses metabolisme dan pacuan terbesar berlangsung di tempat dengan konsentrasi tertinggi. Sitokinin mempunyai efek menahan bahan organik, terutama protein dan memacu jaringan untuk menyerap air dari sekitarnya. Dalam kaitannya dengan sintesis protein, sitokinin selanjutnya memacu pembelahan sel. Sitokinin disintesis di akar, dengan bahan dasar purin dan

62

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

disubstitusi dengan isopentenyl (IPA = isopentenylaminopurin), sedang gugus isopentenyl dibuat dari asam mevalonat. Sintesis sitokinin dipacu oleh temperatur di atas 20oC dan hari panjang, sebaliknya dihambat oleh temperatur rendah, hari pendek dan kekurangan air. Transport sitokinin bersifat apolar dan terutama berlangsung melalui xylem. Pada proses morfogenesis peran sitokinin yang terpenting adalah menyebabkan dominasi apikal dan menunda proses penuaan jaringan dan organ. Giberelin Seperti halnya auxin, peran giberelin pada tingkat sel dengan cara mempengaruhi sejumlah proses fisiologi yang belum dapat diterangkan secara jelas. Pada beberapa peristiwa peran giberelin itu berupa pemacuan terhadap sintesis RNA dan protein. Dalam hal ini terbentuknya enzim hidrolase merupakan efek giberelin yang paling besar, sehingga berbeda dengan auxin, giberelin mampu memacu penguraian bahan organik cadangan misalnya pada biji yang berkecambah atau kuncup dorman yang tumbuh kembali. Peran giberelin terlihat nyata bila terdapat bersama dengan hormon lain, misalnya pembentukan enzim amilase pada perkecambahan biji merupakan kerjasama giberelin dengan sitokinin. Giberelin juga memacu sintesis DNA yang selanjutnya DNA ini memacu pembentangan sel. Giberelin juga memacu perubahan triptofan menjadi auxin serta menghambat bekerjanya auxin oksidase sehingga kadar auxin menjadi lebih tinggi. Giberelin dibuat terutama di daun muda, buah yang sedang tumbuh dan mungkin di ujung akar. Sintesis giberelin dipacu oleh hari panjang dan temperatur 20-30oC. Giberelin dibuat dari asam mevalonat melalui asam kaurenat. Bermacam-macam struktur molekul giberelin sehingga untuk membedakannya diberi nomor berbeda. Giberelin ditranslokasikan lewat berkas pengangkut dan parenkim ke bagian-bagian lain dengan cara apolar. Absisin (Asam Absisat) Absisin menghambat sintesis RNA karena efek alosterik. Absisin juga memacu produksi senyawa karbohidrat yang akan disimpan sebagai cadangan makanan. Absisin menghambat kerja ATPase, sehingga transport zat hara pada membran +

terhambat. Termasuk di sini hambatan masuknya K ke dalam sel penutup stoma, sehingga stomata menutup. Absisin merupakan hormon yang menyebabkan

63

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

tumbuhan mampu mempertahankan diri terhadap kekeringan. Pada jaringan tua absisin memacu sintesis etilen. Etilen Sifat etilen yang lipofil tidak mempunyai pengaruh langsung terhadap enzim atau protein struktural dan kromosom. Diduga hanya bagian membran plasma yang bersifat lipid tempat kerjanya sehingga transport zat hara dan bahan organik pada membran ini berubah. Etilen mampu menghambat transport auxin di dalam parenkim. Proses ini menjadi penyebab terjadinya pengguguran daun dan buah. Pengaruh etilen diduga juga berhubungan dengan persaingannya dengan CO 2 untuk memperoleh titik ikat yang sama, sehingga etilen mampu mempengaruhi enzim secara tidak langsung. Hal ini terlihat misalnya terjadinya pacuan etilen terhadap aktivitas enzim fenilalaninamoniumlyase dan selulase di zone pengguguran pada tangkai daun. Pengaruh pemberian etilen sangat berkurang bila pada saat yang sama diberikan CO2. Karena pada proses pengguguran dan pemasakan buah terjadi perubahan susunan enzim (kenaikan kadar enzim peroksidase, selulase dan enzim respirasi), serta hilangnya berbagai enzim yang bekerja pada sintesis RNA dan protein. Etilen disintesis dari metionin, dapat terjadi selama pertumbuhan, hanya saja jumlahnya sedikit pada awal pertumbuhan dan bertambah banyak bila pada jaringan terdapat auxin dan absisin dalam jumlah besar. Pada bunga dan buah sintesis etilen secara endogen bertambah besar bila dari lingkungan terdapat etilen. Penyebaran etilen dalam bentuk gas. Transport etilen di dalam jaringan belum jelas bentuknya, apakah terikat dengan senyawa lain atau tidak. Penyebaran Zat Tumbuh Dalam Tumbuhan Zat tumbuh tidak tersebar merata dalam tumbuhan seperti tampak pada Gambar. Konsentrasi dinyatakan dalam nilai relatif, kecuali auksin yang berdasarkan nilai terbatas. Kesulitan lain dalam menyajikan data ini adalah kurangnya informasi tentang bentuk zat tumbuh yang terdapat dalam jaringan atau organ. Meskipun suatu zat tumbuh tertentu dapat diekstrak dalam jumlah yang cukup, bentuk aktifnya biasa terdapat dalam konsentrasi rendah.

64

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Dengan mengingat hal-hal tersebut, dapat dilihat pada tabel bahwa jaringanjaringan meristem (ujung batang dan akar, daun muda) relatif mengandung auksin, giberelin, ditokinin yang tinggi. Daun, batang, dan akar yang sudah dewasa kandungan auksin dan giberelinnya rendah. Asam absisik terdapat dalam daun dewasa. Vitramin, tidak terdapat pada Gambar 1, terdapat pada konsentrasi yang tinggi dalam daun muda dan jaringan meristematik. Berbagi senyawa penghambat juga dapat diekstrak dari daun, batang dan akar. Transport Zat Tumbuh Kenyataan bahwa auksin, giberelin, dan sitokinin terdapat dalam konsentrasi tinggi dalam jaringan meristem menimbulkan dugaan bahwa zat-zat ini dibentuk dalam daerah-daerah tersebut. Kemungkinan juga bahwa konsentrasi yang tinggi itu dipertahankan tidak hanya dengan proses sintesa tetapi desngan transport dari satu bagian ke bagian lain dari tumbuhan, atau dengan mekanisme degradasi dan inaktivasi secara aktif. Pada kecambah monokotil, konsetrasi IAA tertinggi terdapat pada ujung koleoptil dan ujung akar. Hal ini dianggap menunjukkan bahwa IAA dibentuk ujungujung tersebut dan diangkut ke bagian kecambah lainnya. Selama pengangkutan tersebut, IAA digunakan dalam reaksi-reaksi tumbuh, menjadi tidak mobil karena membentuk komplex dengan molekul-molekul organik lainnya, atau dirombak oleh kegiatan enzim. Dalam koleptil ini interpretasi lain dapat juga diberikan. IAA dapat dibuat dalam biji didaerah embrio yang mengalami aktivitas meristematik yng tinggi, atau IAA yng dibuat selama perkembangan biji dan tersimpan dalam bentuk terikat dapat dibebaskan. IAA ditranslokasikan dan dikaumulasi diujung koleoptil, kemudian ditransport ke arah bawah sebagi pola distribusi yang digambarkan. Dalam akar tampaknya IAA dibuat dalam sel-sel meristem.

65

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

12. GERAK TUMBUHAN Lebih seabad yang lau, Darwin telah mengetahui, bahwa tumbuhan walaupun berakar didalam tanah, menunjukan pergerakan tertentu yang sering diinterprestasikan sebagai adaptasi di lingkungan Umumnya pergerakan pada tumbuhan-tumbuhan digolongkan kedalam dua kategori almiah, yaitu: 1. Tropisme, (bahasa Yunani, trope, artinya membengkok) yang berarti arah rangsangan lingkungan menentukan arah gerakan. Contohnya, batang yang tumbuh menjauhi gravitasi atau menuju sumber cahaya. 2. Nasti, (bahasa Yunani, nastos, artinya dipaksa mendekat) yang terpicu oleh rangsangan dari luar, namun arah rangsangan tidak menentukan arah gerakan. Contohnya, gerakan harian dedaunan, atau pembukaan dan penutupan stomata. Beberapa contoh dari pergerakan terlihat pada Tabel 1. Table 1. Gerak tropisme atau gerak nasti dalam kaitannya dengan fakor penyebabnya

Stimulus

Tropisme

Gravitasi

Gravitropisme

Cahaya

Fototropisme

Gelap

Gerak Nasti Fotonasti Niktinasti

Suhu

Termotropisme

Termonasti

Sentuhan

Tigmotropisme

Tigmonasti

Kimia

Kemotropisme

Kemonasti

Air

Hidrotropisme

Hidronasti

Kedua gerakan tersebut sering merupakan hasil dari perbedaan pertumbuhan yang irreversible, tapi dapat juga disebabkan oleh penyerapan air yang reversible ke dalam sel, khususnya yang disebut sel-sel motor (motor cells), yang secara kolektif membentuk suatu pulvinus. Perubahan lingkungan yang menginduksi gerakan tumbuhan atau respons lainnya disebut rangsangan. Bagian tumbuhan yang menerima rangsangan dinamakan reseptor. Setelah rangsangan diterima ia akan diubah (ditransduksi) menjadi bentuk lain, yang sering dikenal sebagai isyarat, yang kemudian diteruskan

66

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

menjadi respon motor (pertumbuhan atau gerak pulvinus yang merupakan peneyebab sebenarnya gerakan tanaman). Itulah yang menyebabkan timbulnya gerak tumbuhan. Tiga tahap utama yang selalu ditemui dalam studi pergerakan pada tumbuhan, dimana ketiga tahap ini berlangsung secara berurutan sebagai berikut : 1. Persepsi; bagaimana tumbuhan atau bagian tumbuhan mendeteksi stimulus lingkungan yang menyebakan respon. 2. Transduksi; bagaimana mekanisme persepsi memindahkan stimulus yang dirasakannya ke sel-sel di dalam organ, dimana pergerakan terjadi. 3. Respon; apa yang sebenarnya terjadi pada tumbuhan setalah proses transduksi, yang terlihat sebagai pergerakan. Dari penelitian-penelitian tentang gerakan-gerakan nasti dan tropisme selama 20 atau 30 tahun terakhir ini didapat dua hal pokok, yaitu : 1. Mekanisme yang sama dalam suatu tumbuhan sering menyebabkan respons yang berbeda 2. Mekanisme berbeda dapat menghasilkan yang sama pada organisme yang berbeda, bahkan pada organisme yang sama. A. Gerak Nasti Gerakan daun atau anak daun pada daun majemuk sering menunjukan gerak nastik. Pembengkokkan organ ke atas disebut hiponasti, pembengkokkan ke bawah disebut epinasti. Gerak daun ini disebabkan olah adanya pulvinus di pangkal tangkai daun, helai daun, atau anak daun, tetapi gerak ini juga terjadi pada tumbuhan yang tidak memiliki pulvinus. Umumnya gerakan-gerakan nasti adalah reversible, baik ia dikendalikan oleh pulvinus atau perubahan kecepatan pertumbuhan pada bagian atas atau bawah suatu organ. Epinasti terjadi bila sel-sel bagian atas petiole atau daun, terutama dalam vena utama, tumbuh (memanjang irreversible) lebih giat dibandingkan sel-sel bagian bawah. Pembengkokkan berubah menjadi hiponasti ketika sel disisi bawah berubah tumbuh lebih cepat. Gerak nasti dikontrol oleh hormon turgorin. Berbagai senyawa aktif terdapat di dalam pulvinus beberapa tumbuhan, mengontrol gerakan-gerakan daun melalui pengaruhnya terhadap tekanan turgor. Senyawa-senyawa ini dikelompokkan sebagai

67

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

suatu hormon turgorin. Gerak nasti terdiri atas niktinasi, hidronasti (higronasti), thigmonasti, perangkap lalat venus, thigmomorfogenesis dan seismomorfogenesis. 1. Niktinisti : Gerak niktinasti merupakan proses berirama yang dikendalikan oleh interaksi antara lingkungan dan waktu biologis. Misalnya gerakan daun, dari hampir mendatar pada siang hari sampai hampir tegak pada malam hari telah dikenal lebih dari 2000 tahun yang lalu. Studi tentang ini jelas terlihat pada spesies tumbuhan yang mempunyai daun majemauk ganda. Daun-daun tersebut sering memperlihatkan gerakan tidur (sleep movement). Sel–sel dalam pulvinus yang membengkak selama membukanya daun disebut ekstensor, sedangkan yang meyusut disebut flexor. Pulvinus Samanea sp. berbentuk silinder lurus siang hari saat daun membuka dan berbentuk silinder membengkok pada malam hari. 2. Hidronasti (Higronasti) : Hidronasti merupakan gerakan pelipatan atau penggulungan daun, namun penggulungan daun terjadi akibat responsnya terhadap keadaan rawan air (stress air), bukan terhadap cahaya. Gerakan ini terjadi akibat hilangnya turgor dalam sel motor berdinding tipis yang disebut sel membisul (buliform). Sel-sel bulliform hanya mempunyai sedikit atau tidak ada sama sekali kutikula, sehingga ia kehilangan air pada waktu transpirasi lebih cepat dibandingkan sel-sel epidermis lain. Dengan menurunnya tekanan turgor sel-sel ini, turgor sel relatif tetap dalam sel-sel di sisi bawah daun menyebabkan daun melipat. 3. Thigmonasti : Merupakan gerak nasti akibat sentuhan (bahasa Yunani, thigma, artinya sentuhan). Gerakan ini terlihat pada beberapa famili tertentu seperti mimosaceae, fabaceae. Contoh paling jelas adalah pada putri malu (Mimosa sp.). Anak-anak daun dan daun-daun dengan cepat melipat bila diraba, atau disentuh, digoyang, dipanaskan, didinginkan dengan cepat, atau diberi ransangan listrik. Bila hanya satu anak daun yang diberi stimulus, stimulus ini bergerak ke seluruh tumbuhan, mempengaruhi anak-anak daun yang lain. Reaksi tumbuhan ini disebabkan oleh transportasi air keluar dari sel-sel motor dalam pulvinus, yang +

berhubungan dengan aliran K . B. Gerak Tropisme

68

MODUL BIOLOGI UMUM Tropisme

yaitu

respons

tumbuhan

terhadap

arah

BIOLOGI UA

rangsangan

lingkungan,

pertumbuhan menjadi tidak seimbang (diferensial) di beberapa bagian dari suatu organ. Akar tumbuh ke bawah dan batang tumbuh ke atas sebagai responsnya terhadap gravitasi (gravitropisme). Batang dan daun sering mengarahkan dirinya menuruti cahaya (fototropisme), tetapi akar jarang memperlihatkan fototropisme. Tigmotropisme adalah respon terhadap sentuhan benda padat, yaitu dengan merambatnya tumbuhan mengelilingi sebuah tiang atau batang tumbuhan lain. Walau banyak data tentang tropisme, umumnya hanya bersifat deskriptif atau fenomenologi. Dengan berkembanganya ilmu fisika dan mekanik ruang, mulai ditelilti mekanisme yang menjadi dasar bagi gerak tropisme ini. Dipostulatkan bahwa mekanisme tersebut melibatkan tiga langkah: persepsi, transduksi dan respons. Gerak tropisme terdiri atas : 1. Fototropisme : Dari percobaan Darwin dan yang lainnya, disimpulkan bahwa sensitifitas terhadap fototropisme terdapat diujung koleoptil. Darwin menemukan bahwa koleoptil Avena membengkok ke arah cahaya bila ujungnya dibungkus, jadi sensitifitas fototropisme terjadi di bawah ujung. Tapi ternyata ujung koleoptil 1000 kali lebih sensitive dibandingkan dengan respon pad pangkal. Bila cahaya lunak diberikan, respon bergerak berangsur-angsur dari ujung ke pangkal, namun dengan menggunakan cahaya gelap atau terang maka terjadi respon secara serentak di sepanjang

koleoptil.

Hipokotil

(batang

bibit

di

bawah

kotiledon)

tidak

memperlihatkan respon terhadap fototropisme. 2. Skototropisme : Bibit tumbuhan (setelah berkecambah) yang hidup di dalam dasar hutan tropis, memperlihakan suatu fenomena dengan pertumbuhan ke arah kegelapan (negatif fototropisme). Kemungkinan setelah mendapatkan tempat memanjat (pohon yang gelap tadi) tumbuhan atau seedling ini akan menjadi fototropisme positif, tumbuh ke arah cahaya. 3. Gravitropisme : Gerak tumbuhan ke arah atau menjauhi tarikan atau gravitasi bumi adalah contoh gravitropisme yang positif atau negatif. Akar bersifat gravitropisme positif, diamana antara akar primer, skunder dan tertier punya sensitifitas

berbeda

memanfaatkan

terhadap

semaksimal

garavitropisme

mungkin.

Batang

sehingga dan

sistem

tangkai

akar

bunga

dapat bersifat

gravitropisme negatif dan sensitifitasnya juga berbeda sehingga bisa memanfaatkan

69

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

ruang semaksimal mungkin, menyerap CO2 dan cahaya seefektif mungkin. Sesuai dengan respon yang diperlihatkan organ tersebut dikenal: 1. Orthogravitropisme, tumbuh vertikal, seperti batang dan akar 2. Diagravitropisme, tumbuh horizontal 3. Plagiotropisme, tumbuh membentuk sudut dengan garis horizontal 4. Agravitropisme, tak ada respon terhadap gravitasi

70

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

13. REPRODUKSI TUMBUHAN Tumbuhan dapat bereproduksi dengan dua cara yaitu seksual (generatif) dan aseksual (vegetatif). Reproduksi tersebut merupakan upaya untuk mempertahankan kelestarian spesies. Reproduksi Generatif pada Tumbuhan Reproduksi generatif adalah terjadinya individu baru yang didahului dengan peleburan dua sel gamet. Peristiwa ini disebut pembuahan. Pembuahan (fertilisasi) pada tumbuhan berbiji akan terjadi kalau didahului adanya proses penyerbukan (persarian/polenasi).

Gambar Organ Generatif Pada Tumbuhan Berbiji Penyerbukan adalah sampainya serbuk sari pada tempat tujuan. Pada tumbuhan Gymnospermae, tujuan serbuk sari adalah tetes penyerbukan, sedangkan pada tumbuhan Angiospermae, tujuan serbuk sari adalah kepala putik. Macam-macam penyerbukan a. Berdasarkan penyebab sampainya serbuk sari pada tujuan 1. Anemogami: penyerbukan yang disebabkan oleh angin. Ciri-ciri tumbuhan yang penyerbukannya dibantu oleh angin ialah: bunganya tidak bermahkota serbuk sarinya bergantungan kedudukannya serbuk sarinya banyak dan ringan

71

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

kepala putiknya besar. Contohnya: rumput, tebu, dan alang-alang. 2. Zoidiogami: penyerbukan yang dibantu oleh hewan. Berdasarkan jenis hewannya dapat dibedakan lagi menjadi: Entomogami:penyebabnya adalahserangga.Tumbuhan yang penyerbukannya memerlukan bantuan serangga umumnya mempunyai ciri-ciri: o mahkota bunga berwarna mencolok o mengeluarkan bau yang khas o mempunyai kelenjar madu Ornitogami: penyerbukan karena bantuan burung, terjadi pada tumbuhan yang bunganya mengandung madu atau air. Kiropterogami: penyerbukan karena bantuan kelelawar, terjadi pada tumbuhan yang bunganya mekar pada malam hari. Malakogami: penyerbukan karena bantuan siput, terjadi pada tumbuhan yang banyak dilekati siput. 3. Hidrogami: penyerbukan karena bantuan air. Ini pada umumnya terjadi pada tumbuhan yang hidup di dalam air, misalnya Hydrilla. 4. Antropogami: disebut juga penyerbukan buatan atau sengaja, yaitu penyerbukan karena bantuan manusia. Hal ini dilakukan oleh manusia karena tidak terdapatnya vektor yang dapat membantu penyerbukan. b. Berdasarkan asal serbuk sari : 1. Autogami atau penyerbukan sendiri. Autogami dapat terjadi bila serbuk sari berasal dari bunga yang sama. Autogami sering terjadi pada saat bunga belum mekar disebut kleistogami. 2. Geitonogami atau penyerbukan tetangga, yaitu penyerbukan di mana serbuk sari berasal dari bunga yang berlainan tetapi masih dalam satu individu. 3. Alogami atau penyerbukan silang, yaitu penyerbukan di mana serbuk sari berasal dari bunga individu lain tetapi masih dalam satu species/jenis. 4. Bastar yaitu penyerbukan di mana serbuk sari dan putik berasal dari spesies lain. Terjadinya penyerbukan belum memberi jaminan akan terjadinya pembuahan, karena buluh serbuk sari yang berasal dari serbuk sari dalam

72

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

perkembangan selanjutnya belum tentu dapat mencapai sel telur, yang letaknya di dalam bakal buah jauh dari kepala putik. Pada beberapa jenis tumbuhan penyerbukannya tidak mungkin terjadi secara autogami (penyerbukan mandiri). Hal ini antara lain disebabkan oleh: 1. Dioseus (berumah dua), artinya alat kelamin jantan dan alat kelamin betina terdapat pada individu yang berbeda. Misalnya: melinjo dan salak. 2. Dikogami, bila putik dan serbuk sari suatu bunga masaknya tidak bersamaan. Dikogami dapat dibedakan atas: Protandri, bila serbuk sari suatu bunga masak lebih dulu dari pada putiknya. Contohnya: bunga jagung, seledri, dan bawang Bombay. Protogini, bila putik suatu bunga masak lebih dulu dari serbuk sarinya. Contohnya: bunga kubis, bunga coklat, dan alpukat. 3. Herkogami, ialah bentuk bunga yang sedemikian rupa, sehingga serbuk sari dari bunga tersebut tidak dapat jatuh pada kepala putiknya, kecuali dengan bantuan manusia atau hewan. Contoh: Anggrek, Vanili, dan lain sebagainya. 4. Heterostili, ialah bunga yang mempunyai benang sari dan tangkai putik tidak sama panjang. Contoh: tumbuhan familia Rubiaceae (kopi, kina, kaca piring, dan lain sebagainya). Pembuahan Penyerbukan akan menghasilkan individu baru apabila diikuti oleh pembuahan, yaitu peleburan antara sel kelamin jantan dengan sel kelamin betina. Pada tumbuhan berbiji dikenal ada dua macam pembuahan, yaitu pembuahan tunggal pada Gymnospermae, dan pembuahan ganda pada Angiospermae. a. Pembuahan tunggal Terjadi pada tumbuhan Gymnospermae atau tumbuhan berbiji terbuka. Serbuk sari akan sampai pada tetes penyerbukan, kemudian dengan mengeringnya tetes penyerbukan, serbuk sari yang telah jatuh di dalamnya akan diserap masuk ke ruang serbuk sari melalui mikrofil. Serbuk sari ini sesungguhnya terdiri atas dua sel, yaitu sel generatif atau yang kecil dan sel vegetatif yang besar, hampir menyelubungi sel generatif. Serbuk sari ini kemudian tumbuh membentuk buluh serbuk sari, yang kemudian bergerak ke ruang arkegonium. Karena pembentukan buluh serbuk sari maka sel-sel yang terdapat di antara ruang serbuk sari dan ruang arkegonium

73

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

terdesak ke samping akan terlarut. Sementara itu di dalam buluh ini sel generatif membelah menjadi dua dan menghasilkan sel dinding atau sel dislokator, dan sel spermatogen atau calon spermatozoid. Sel spermatogen kemudian membelah menjadi dua sel permatozoid. Setelah sampai di ruang arkegonium, sel vegetatif lenyap, dan kedua sel spermatozoid lepas ke dalam ruang arkegonium yang berisi cairan, sehingga spermatozoid dapat berenang di dalamnya. Pada ruang arkegonium terdapat sejumlah sel telur yang besar. Tiap sel telur bersatu dengan satu spermatozoid, sehingga pembuahan pada Gymnospermae selalu mengasilkan zigot yang kemudian tumbuh dan berkembang menjadi embrio. Pembuahan tunggal seperti ini misalnya terjadi pada pohon Pinus.

Contoh proses pembuahan tunggal pada Pinus (Gymnospermae) b. Pembuahan ganda 1. Perkembangan serbuk sari Serbuk sari yang jatuh di kepala putih terdiri atas satu sel dengan dua dinding pembungkus, yaitu: eksin (selaput luar) dan intin (selaput dalam). Eksin pecah,

74

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

kemudian intin tumbuh memanjang membuat buluh serbuk sari. Buluh serbuk sari ini akan tumbuh menuju ke ruang bakal biji. Bersamaan dengan ini inti sel serbuk sari membelah menjadi 2, yang besar didepan adalah inti vegetatif sebagai penunjuk jalan, dan yang kecil di belakang adalah inti generatif. Inti generatif membelah lagi menjadi dua inti generatif atau spermatozoid, yaitu inti generatif 1 dan inti generatif 2.

Proses Pembuahan Ganda Pada Tumbuhan 2. Pembentukan sel telur Bersamaan dengan perkembangan serbuk sari dalam buluh serbuk sari, di dalam ruang bakal biji sel induk megaspora (megasporosit/makrosporosit) membelah secara meiosis menjadi 4 sel. Tiga di antaranya mati dan yang satu tumbuh menjadi sel megaspora/makrospora (inti kandung lembaga primer). Inti sel megaspora ini selanjutnya membelah mitosis 3 kali, sehingga terbentuklah 8 inti. Ke-8 inti tersebut kemudian masing-masing akan terbungkus membran sehingga menjadi sel yang terpisah. Karena itu sel-sel di dalam bakal biji sering disebut multigamet. Langkah berikutnya, 8 sel tersebut membentuk formasi di dalam bakal biji. Tiga sel menempatkan diri di bagian atas bakal biji disebut antipoda. Yang di bagian bawah

75

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

dekat mikrofil, 3 sel menempatkan diri berdekatan. Yang tengah adalah ovum, sedang mengapitnya sebelah kanan dan kiri adalah sinergid. Dua sel yang tersisa bergerak ke tengah bakal biji dan bersatu melebur membentuk inti kandung lembaga sekunder sehingga menjadi sel yang diploid (2n). Jika terjadi pembuahan inti generatif 1 membuahi ovum membentuk zigot, sedang inti generatif 2 membuahi inti kandung lembaga sekunder menghasilkan endosperm (3n) sebagai cadangan makanan untuk zigot. Inilah yang dinamakan pembuahan ganda. Sementara itu inti vegetatif akan mati setelah sampai di bakal biji. inti generatif 1 (n) + ovum (n) —–> zigot (2n) inti generatif 2 (n) + inti kandung lembaga sekunder (2n) —–> endosperm (3n) Masuknya inti generatif ke dalam ruang bakal biji ada beberapa cara, yaitu: Porogami : bila dalam pembuahan masuknya spermatozoid melalui mikrofil. Aporogami : bila masuknya spermatozoid tidak melalui mikrofil. Bila masuknya spermatozoid melalui kalaza, maka disebut kalazogami. Embrio pada tumbuhan berbiji dapat terjadi karena: a) Amfiksis (amfmiksis), yaitu terjadinya embrio melalui peleburan antara ovum dan sel spermatozoid. b) Apomiksis,embrio terjadi bukan dari peleburan sel telur dengan sel spermatozoid. Apomiksis dapat terjadi karena: Partenogenesis, yaitu pembentukan embrio dari sel telur tanpa adanya pembuahan. Apogami, yaitu embrio yang terjadi dari bagian lain dari kandung lembaga tanpa adanya pembuahan, misalnya dari sinergid atau antipoda. Embrioni adventif, yaitu embrio yang terjadi dari selain kandung lembaga. Misalnya, dari sel nuselus. Terjadinya

amfimiksis

dan

apomiksis

secara

bersama-sama

menyebabkan

terdapatnya lebih dari satu embrio dalam satu biji. Peristiwa ini disebut poliembrioni. Poliembrioni sering dijumpai pada jeruk, mangga, nangka, dan sebagainya. Perkembang Biakan Tak Kawin Secara Alami / Vegetatif Alami Perkembangbiakan secara alami adalah berkembang biaknya tumbuhan tanpa bantuan tangan manusia untuk terjadi pembuahan / anakan tanaman baru.

76

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

a. Umbi Lapis Umbi lapis adalah tumbuhnya tunas pada sela-sela lapisan umbi. Contohnya seperti bawang merah. b. Umbi Batang Umbi batang adalah batang yang beralih fungsi sebagai tempat penimbunan makanan dengan calon tunas-tunas kecil yang berada di sekitarnya yang dapat tumbuh menjadi tanaman baru. Contoh seperti jagung dan ketela rambak. C. Geragih Geragih adalah batang yang menjalar secara terus-menerus di mana pada ruas batang dapat muncul tunas-tunas baru. Misalnya seperti tanaman rumput teki, arbei, kangkung, dan lain sebagainya. d. Akar Tunggal Akar tunggal adalah tunas yang muncul pada batang tumbuhan yang tumbuh secara mendatar di tanah. Contohnya seperti keladi, alang-alanga, dll. e. Spora Spora adalah cara tumbuhan paku, lumut dan jamur berkembang biak dengan membentuk spora tempat tunas baru akan muncul. f. Tunas Tunas adalah tumbuhan anakan yang muncul di samping tumbuhan induknya. COntohnya yakni seperti pohon pisang, bambu, tebu, dan lain sebagainya. g. Tunas Adventif Tunas adventif adalah tunas yang tumbuh pada bagian-bagian tertentu seperti pada akar, daun, dsb. Contoh tanaman bertunas adventif adalah seperti pohon cemara, kesemek, sukun, dan lain-lain. h. Hormegenium Hormegenium adalah perkembangbiakan yang terjadi pada tumbuhan ganggang berbentuk benang dengan cara memutus benang yang ada. Pada benang yang terputus nantinya kana tumbuh individu baru. i. Pembelahan Sel Pembelahan sel adalah perkembangbiakan pada tumbuhan bersel satu. 2. Perkembang Biakan Tidak Kawin Buatan / Reproduksi Vegetatif Buatan

77

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Perkembangbiakan secara buatan adalah berkembang biaknya tumbuhan tanpa bantuan campur tangan manusia. a. Metode Mencangkok / Cangkok Mencangkok adalah suatu cara mengembangbiakkan tumbuhan dengan jalan menguliti batang yang ada lalu bungkus dengan tanah agar akarnya tumbuh. Jika akar sudah muncul akar yang kokoh, maka batang tersebut sudah bisa dipotong dan ditanam di tempat lain. b. Merunduk / Menunduk Merunduk adalah teknik berkembang biak tumbuh-tumbuhan dengan cara menundukkan batang tanaman ke tanah dengan harapan akan tumbuh akar. Setelah akar timbul, maka batang sudah bisa dipotong dan dibawa ke tempat lain. c. Menyetek / Nyetek Menyetek adalah perkembangbiak tumbuhan dengan jalan menanam batang tanaman agar tumbuh menjadi tanaman baru. Contohnya seperti singkong. d. Menyambung / Mengenten Mengenten adalah perkembang biakan buatan yang biasanya dilakukan pada tumbuhan sejenis buah-buahan atau ketela pohon demi mendapatkan kualitas buat yang baik.

78

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

14. INTEGUMEN, RANGKA DAN OTOT I. SISTEM INTEGUMEN Sistem integumen adalah sistem organ yang membedakan, memisahkan, melindungi, dan menginformasikan hewan terhadap lingkungan sekitarnya. Sistem ini seringkali merupakan bagian sistem organ yang terbesar yang mencakup kulit, rambut, bulu, sisik, kuku, kelenjar keringat dan produknya (keringat atau lendir). Kata ini berasal dari bahasa Latin "integumentum", yang berarti "penutup". Organ ini merupakan organ terbesar, tertipis, dan sangat penting. Karakter spesifiknya adalah mampu memperbaiki sendiri (self-repairing) dan menjadi mekanisme pertahanan tubuh pertama. Fungsi sistem integument adalah : 1) Pelindung: dari kekeringan, invasi mikroorganisme, sinar ultraviolet, dan mekanik, kimia, atau suhu 2) Penerima sensasi: sentuhan, tekanan, nyeri, & suhu 3) Pengatur suhu: menurunkan kehilangan panas saat suhu dingin & meningkatkan kehilangan panas saat suhu panas 4) Fungsi metabolik: menyimpan energi mll cadangan lemak; sintesis vitamin D 5) Ekskresi: mengeluarkan keringat, minyak dan garam. A. Kulit Secara struktural, kulit terbagi menjadi 3 lapisan utama yaitu : 1) Epidermis, terbagi lagi menjadi lapisan basal / stratum germinativum (yang merupakan lapisan terbawah dari epidermis, terdapat melanosit yaitu sel dendritik yang yang membentuk melanin); lapisan Malpighi/ stratum spinosum (lapisan paling tebal); lapisan granular atau stratum granulosum (memiliki granula-granula); dan lapisan tanduk atau stratum korneum (terdiri dari 20 – 25 lapis sel tanduk tanpa inti). 2) Dermis, merupakan lapisan dibawah epidermis dan terdiri atas jaringan ikat. 3) Jaringan subkutan atau hipodermis merupakan lapisan terdalam yang banyak mengandung sel liposit yang menghasilkan banyak lemak. Terdiri atas jaringan adipose sebagai bantalan antara kulit dan setruktur internal seperti otot dan tulang.

79

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

B. Rambut Terdapat di seluruh kulit kecuali telapak tangan kaki dan bagian dorsal dari falang distal jari tangan, kaki, penis, labia minora dan bibir. Terdapat 2 jenis rambut : rambut terminal ( dapat panjang dan pendek) dan rambut velus( pendek, halus dan lembut). Rambut tersusun atas akar ( sel tanpa keratin) dan batang ( terdiri sel keratin). C. Kuku Permukaan dorsal ujung distal jari tangan atau kaki tertdapat lempeng keratin yang keras dan transparan.tumbuh dari akar yang disebut kutikula. Pertumbuhan rata- rata 0,1 mm / hari.pembaruan total kuku jari tangan : 170 hari dan kuku kaki: 12- 18 bulan. D. Kelenjar Kulit Kelenjar pada kulit terdiri atas dua yaitu kelenjar sebacea dan sudorifera. Kelenjar Sebasea berfungsi mengontrol sekresi minyak ke dalam ruang antara folikel rambut dan batang rambut yang akan melumasi rambut sehingga menjadi halus lentur dan lunak. Kelenjar keringat (sudorifera) berfungsi mengeluarkan keringat pada saat suhu tubuh meningkat.

Gambar Lapisan-lapisan kulit dan turunannya

80

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

II. SISTEM RANGKA Sistem rangka adalah suatu sistem organ yang memberikan dukungan fisik pada makhluk hidup. Sistem rangka umumnya dibagi menjadi tiga tipe: eksternal, internal, dan basis cairan (rangka hidrostatik), walaupun sistem rangka hidrostatik dapat pula dikelompokkan secara terpisah dari dua jenis lainnya karena tidak adanya struktur penunjang. Rangka manusia dibentuk dari tulang tunggal atau gabungan (seperti tengkorak) yang ditunjang oleh struktur lain seperti ligamen, tendon, otot, dan organ lainnya. Rata-rata manusia dewasa memiliki 206 tulang, walaupun jumlah ini dapat bervariasi antara individu. Sistem rangka merupakan suatu sistem yang dibangun oleh struktur-struktur keras dari tubuh yang sifatnya menyokong dan melindungi. Sistem ini meliputi eksoskeleton dan endoskleton. Eksoskeleton secara embriologis berasal dari epidermis saja, dermis saja, atau keduanya. Sedangkan endoskeleton secara embriologis berasal dari jaringan sub dermal, yaitu endoskeleton tulang, endoskeleton rawan dan korda. Eksoskeleton umumnya dijumpai pada hewan invertebrata. Pada vertebrata lebih dikenal sebagai dermal skeleton. Endoskeleton umumnya dijumpai pada hewan vertebrata Rangka bertulang adalah sistem struktural utama vertebrata. Bekerja sama dengan kulit, yang merupakan organ terbesar di tubuh, rangka menyediakan bentuk dasar suatu organisme. Selain fungsi sokongan (support) mekanis, sistem rangka pun berperan sebagai alat utama perlindungan bagi organ-organ lunak dalam tubuh. Bekerja sama dengan sistem otot, sistem rangka memungkinkan pergerakan tubuh. Tulang-tulang individual atau formasi tulang berperan sebagai tuas pengungkit yang digerakkan oleh otot yang sesuai letaknya. Kontraksi otot-otot spesifik menyebabkan pergerakan tungkai atau bagian tubuh. Barangkali sistem penyokong yang paling efisien adalah endoskeleton (skeleton internal) vertebrata, jaringan intenal dari tulang keras dan tulang rawan atau kartilago, yang membingkai, membentuk, dan melindungi tubuh, serta meyediakan serangkaian tuas yang memaksimalkan potensi pergerakan yang rumit dan cepat. Tulang atau osteon terdiri atas sel-sel tulang yang banyak mengeluarkan matriks yang mengandung senyawa kapur dan posfat. Adanya matriks yang mengandung kapur dan posfat itulah yang menyebabkan tulang bersifat keras. Bila

81

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

matriks tersebut padat dan rapat membentuk tulang keras atau tulang kompak, misalnya pada tulang pipa. Bila matriks tesebut berongga akan membentuk tulang spons, misalnya pada tulang-tulang pipih dan tulang pendek Secara garis besar, rangka pada hewan vertebrata terbagi atas rangka aksial dan rangka apendiks. Berikut merupakan rincian ringkas dari macam-macam tipe rangka tersebut : A. Rangka aksial (rangka sumbu) : •

Tengkorak kepala (cranial)

•

Ruas tulang punggung (vertebrae)

•

Tengkorak daerah dada (costa /rusuk dan sternum)

•

Tengkorak sekitar pinggang (sacrum dan cocyx)

B. Rangka apendiks (rangka cabang) : •

Gelang pektoral/bahu (scapula, clavicula)

•

Gelang pelvic (coxa)

•

Alat gerak (ekstrimitas ) depan (humerus, radius, ulna, carpal, metacarpal, phalang)

•

Ekstrimitas belakang (femur, tibia, fibula, tarsal, metatarsal, phalang)

III. SISTEM OTOT Merupakan jaringan yang tersusun atas sel otot yang bertugas menggerakan berbagai bagian tubuh, karena memiliki kemampuan berkonteraksi. Kemampuan kontraksi disebabkan adanya protein otot yang disebut aktomiosin pada setiap miofibril. Otot dibedakan menjadi otot polos, lurik, dan jantung. a. Otot polos dengan ciri-cirinya sbb : sel polos tidak bergarin-garis inti sel berjumlah satu dan terletak di tengah kerjanya tidak dipengaruhi kesadaran (otak) reaksi terhadap rangsang lambat

bentuk sel seperti kumparan kerja teratur, lambat dan tahan lama fungsi menggerakan alat-alat dalam b. Otot lurik (skeletal) dengan ciri-ciri :

82

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

sel berserabut dan bergaris-garis inti sel berjumlah banyak dan terletak di tepi kerjanya dipengaruhi kesadaran reaksi terhadap rangasang cepat bentuk sel silindris kerja tidak teratur, cepat dan tidak tahan lama fungsi menggerakan rangka c. Otot jantung dengan ciri-ciri : sel berserabut, bercabang dan bergaris-garis inti sel berjumlah satu dan terletak di tengah kerja tidak dipengaruhi kehendak kesadaran reaksi terhadap rangsang lambat bentuk sel silindris bercabang-cabang kerja teratur dan tahan lama fungsi kontraksi otot jantung Berdasar syaraf yang mempengaruhinya, otot lurik termasuk otot sadar sehingga disebut otot volunter, sedang otot polos dan otot jantung termasuk otot tak sadar sehingga disebut otot involunter. Pada otot jantung hubungan antara cabang yang satu dengan yang lain di sebut sinsitium.

83

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

15. SISTEM PENCERNAAN Struktur alat pencernaan berbeda-beda dalam berbagai jenis hewan, tergantung pada tinggi rendahnya tingkat organisasi sel hewan tersebut serta jenis makanannya. pada hewan invertebrata alat pencernaan makanan umumnya masih sederhana, dilakukan secara fagositosis dan secara intrasel, sedangkan pada hewan-hewan vertebrata sudah memiliki alat pencernaan yang sempurna yang dilakukan secara ekstrasel. 1. Sistem Pencernaan Pada Hewan Invertebrata Sistem pencernaan pada hewan invertebrata umumnya dilakukan secara intrasel, seperti pada protozoa, porifera, dan Coelenterata. Pencernaan dilakukan dalam alat khusus berupa vakuola makanan, sel koanosit dan rongga gastrovaskuler. Selanjutnya, pada cacing parasit seperti pada cacing pita, alat pencernaannya belum sempurna dan tidak memiliki mulut dan anus. pencernaan dilakukan dengan cara absorbs langsung melalui kulit. a. Sistem Pencernaan Makanan Pada Cacing Tanah : Sistem pencernaan makanan pada cacing tanah sudah sempurna. Cacing tanah memiliki alat-alat pencernaan mulai dari mulut, kerongkongan, lambung, usus, dan anus. Proses pencernaan dibantu oleh enzim – enzim pencernaan. Makanan cacing tanah berupa daundaunan serta sampah organik yang sudah lapuk. Cacing tanah dapat mencerna senyawa organik tersebut menjadi molekul yang sederhana yang dapat diserap oleh tubuhnya. Sisa pencernaan makanan dikeluarkan melalui anus. b. Sistem Pencernaan Pada Serangga : Sebagaimana pada cacing tanah, serangga memiliki sistem pencernaan makanan yang sudah sempurna, mulai dari mulut, kerongkongan, lambung, usus sampai anus.Pencernaan pada serangga dilakukan secara ekstrasel. 2. Sistem Pencernaan Pada Hewan vertebrata Organ pencernaan pada hewan vertebrata meliputi saluran pencernaan (tractus digestivus) dan kelenjar pencernaan (glandula digestoria). a. Sistem Pencernaan Pada Ikan Saluran pencernaan pada ikan dimulai dari rongga mulut (cavum oris). Di dalam rongga mulut terdapat gigi-gigi kecil yang berbentuk kerucut pada geraham bawah dan lidah pada dasar mulut yang tidak dapat digerakan serta banyak menghasilkan

84

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

lendir, tetapi tidak menghasilkan ludah (enzim). Dari rongga mulut makanan masuk ke esophagus melalui faring yang terdapat di daerah sekitar insang. Esofagus berbentuk kerucut, pendek, terdapat di belakang insang, dan bila tidak dilalui makanan lumennya menyempit. Dari kerongkongan makanan di dorong masuk ke lambung, lambung pada umum-nya membesar, tidak jelas batasnya dengan usus. Pada beberapa jenis ikan, terdapat tonjolan buntu untuk memperluas bidang penyerapan makanan. Dari lambung, makanan masuk ke usus yang berupa pipa panjang berkelok-kelok dan sama besarnya. Usus bermuara pada anus. Kelenjar pencernaan pada ikan, meliputi hati dan pankreas. Hati merupakan kelenjar yang berukuran besal, berwarna merah kecoklatan, terletak di bagian depan rongga badan dan mengelilingi usus, bentuknya tidak tegas, terbagi atas lobus kanan dan lobus kiri, serta bagian yang menuju ke arah punggung. Fungsi hati menghasilkan empedu yang disimpan dalam kantung empedu untuk membanfu proses pencernaan lemak. Kantung empedu berbentuk bulat, berwarna kehijauary terletak di sebelah kanan hati, dan salurannya bermuara pada lambung. Kantung empedu berfungsi untuk menyimpan empedu dan disalurkan ke usus bila diperlukan. Pankreas merupakan organ yang berukuran mikroskopik sehingga sukar dikenali, fungsi pankreas, antara lain menghasilkan enzim – enzim pencernaan dan hormon insulin. b. Sistem Pencernaan Pada Amfibi Sistem pencernaan makanan pada amfibi, hampir sama dengan ikan, meliputi saluran pencernaan dan kelenjar pencernaan. salah satu binatang amphibi adalah katak. Makanan katak berupa hewan-hewan kecil (serangga). Secara berturut-turut saluran pencernaan pada katak meliputi: (1) rongga mulut: terdapat gigi berbentuk kerucut untuk memegang mangsa dan lidah untuk menangkap mangsa, (2) esofagus; berupa saluran pendek, (3) ventrikulus (lambung), berbentuk kantung yang bila terisi makanan menjadi lebar. Lambung katak dapat dibedakan menjadi 2, yaitu tempat masuknya esofagus dan lubang keluar menuju usus, (4) intestinum (usus): dapat dibedakan atas usus halus dan usus tebal, (5) Usus halus meliputi: duodenum. jejenum, dan ileum, tetapi belum jelas batas-batasnya. Usus tebal berakhir pada rektum dan menuju kloaka, dan (6) kloaka: merupakan muara bersama antara saluran pencernaan makanan, saluran reproduksi, dan urine. Kelenjar pencernaan pada amfibi, terdiri atas hati dan pankreas. Hati berwarna merah kecoklatan, terdiri atas

85

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

lobus kanan yang terbagi lagi menjadi dua lobulus. Hati berfungsi mengeluarkan empedu yang disimpan dalam kantung empedu yang berwarna kehijauan. pankreas berwarna kekuningan, melekat diantara lambung dan usus dua belas jari (duadenum). pankreas berfungsi menghasilkan enzim dan hormon yang bermuara pada duodenum. c. Sistem Pencernaan Pada Reptil Sebagaimana pada ikan dan amfibi, sistem pencernaan makanan pada reptil meliputi saluran pencernaan dan kelenjar pencernaan. Reptil umumnya karnivora (pemakan daging). Secara berturut-turut saluran pencernaan pada reptil meliputi: (1) rongga mulut: bagian rongga mulut disokong oleh rahang atas dan bawah, masing-masing memiliki deretan gigi yang berbentuk kerucut, gigi menempel pada gusi dan sedikit melengkung ke arah rongga mulut. Pada rongga mulut juga terdapat lidah yang melekat pada tulang lidah dengan ujung bercabang dua, (2) esofagus (kerongkongan), (3) ventrikulus(lambung), (4) intestinum: terdiri atas usus halus dan usus tebal yang bermuara pada anus. Kelenjar pencernaan pada reptil meliputi hati, kantung empedu, dan pankreas. Hati pada reptilia memiliki dua lobus (gelambir dan berwarna Kemerahan). Kantung empedu terletak pada tepi sebelah kanan hati. Pankreas berada di antara lambung dan duodenum, berbentuk pipih kekuning-kuningan. d. Sistem Pencernaan Pada Burung Organ pencernaan pada burung terbagi atas saluran pencernaan dan kelenjar pencernaan. Makanan burung bervariasi berupa biji-bijian, hewan kecil, dan buahbuahan. Saluran pencernaan pada burung terdiri atas: (1) paruh: merupakan modifikasi dari gigi, (2) rongga mulut: terdiri atas rahang atas yang merupakan penghubung antara rongga mulut dan tanduk, (3) faring: berupa saluran pendek, esofagus: pada burung terdapat pelebaran pada bagian ini disebut tembolok, berperan sebagai tempat penyimpanan makanan yang dapat diisi dengan cepat, (4) lambung terdiri atas: Proventrikulus (lambung kelenjar): banyak menghasilkan enzim pencernaan, dinding ototnya tipis, Ventrikulus (lambung pengunyah/empedal): ototnya berdinding tebal. Pada burung pemakan biji-bijian terdapat kerikil dan pasir yang tertelan bersama makanan vang berguna untuk membantu pencernaan dan disebut sebagai ” hen’s teeth”, (6) intestinum: terdiri atas usus halus dan usus tebal yang bermuara pada kloaka. Usus halus pada burung terdiri dari duodenum, jejunum

86

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

dan ileum. Kelenjar pencernaan burung meliputi: hati, kantung empedu, dan pankreas. Pada burung merpati tidak terdapat kantung empedu. e. Sistem Pencernaan pada Hewan Mamah Biak (Ruminansia) Hewan-hewan herbivora (pemakan rumput) seperti domba, sapi, kerbau disebut sebagai hewan memamah biak (ruminansia). Sistem pencernaan makanan pada hewan ini lebih panjang dan kompleks. Makanan hewan ini banyak mengandung selulosa yang sulit dicerna oleh hewan pada umumnya sehingga sistem pencernaannya berbeda dengan sistem pencernaan hewan lain. Perbedaan sistem pencernaan makanan pada hewan ruminansia, tampak pada struktur gigi, yaitu terdapat geraham belakang (molar) yang besar, berfungsi untuk mengunyah rerumputan yang sulit dicerna. Di samping itu, pada hewan ruminansia terdapat modifikasi lambung yang dibedakan menjadi 4 bagian, yaitu: rumen (perut besar), retikulum (perut jala), omasum (perut kitab), dan abomasum (perut masam). Dengan ukuran yang bervariasi sesuai dengan umur dan makanan alamiahnya. Kapasitas rumen 80%, retlkulum 5%, omasum 7-8%, dan abomasums 78′/o.Pembagian ini terlihat dari bentuk gentingan pada saat otot spingter berkontraksi. Abomasum merupakan lambung yang sesungguhnya pada hewan ruminansia. Hewan herbivora, seperti kuda, kelinci, dan marmut tidak mempunyai struktur lambung seperti halnya pada sapi untuk fermentasi selulosa. Proses fermentasi atau pembusukan yang dilakukan oleh bakteri terjadi pada sekum yang banvak mengandung bakteri. proses fermentasi pada sekum tidak seefektif fermentasi yang terjadi dilambung. Akibatnya kotoran kuda, kelinci, dan marmut lebih kasar karena pencernaan selulosa hanya terjadi satu kali, yaitu pada sekum. Sedangkan pada sapi, proses pencernaan terjadi dua kali, yaitu pada lambung dan sekum keduanya dilakukan oleh bakteri dan protozoa tertentu. Adanya bakteri selulotik pada lambung hewan memamah biak merupakan bentuk simbiosis mutualisme yang dapat menghasilkan vitamin B serta asam amino. Di samping itu, bakteri ini dapat, menghasilkan gas metan (CH4), sehingga dapat dipakai dalam pembuatan biogas sebagai sumber energi altematif.

87

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

16. SISTEM RESPIRASI HEWAN Sistem respirasi adalah sistem yang terdiri atas organ-organ respirasi yang bekerja untuk menyelenggarakan pensuplaian oksigen ke dalam tubuh dan mengeluarkan karbondioksida ke luar tubuh. Tujuan akhir dari respirasi adalah menyediakan oksigen bagi sel-sel yang membutuhkan dan membuang atau mengeluarkan karbondioksida dari sel ke lingkungannya. Oksigen yang dibutuhkan sel pada dasarnya berguna untuk memproduksi ATP melalui rangkaian reaksi biokimia yang kompleks. Untuk berespirasi, hewan memerlukan organ atau alat-alat respirasi. Alat respirasi adalah alat atau bagian tubuh tempat 02 dapat berdifusi masuk dan sebaliknya C02 dapat berdifusi keluar. Alat respirasi pada hewan bervariasi antara hewan yang satu dengan hewan yang lain, ada yang berupa paru-paru, insang, kulit, trakea, dan paruparu buku, bahkan ada beberapa organisme yang belum mempunyai alat khusus sehingga oksigen berdifusi langsung dari lingkungan ke dalam tubuh, contohnya pada hewan bersel satu, porifera, dan coelenterata. Pada ketiga hewan ini oksigen berdifusi dari lingkungan melalui rongga tubuh.

Gambar Berbagai Alat Respirasi Pada Hewan dan Manusia

88

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Respirasi pada Serangga Corong hawa (trakea) adalah alat pernapasan yang dimiliki oleh serangga dan arthropoda lainnya. Pembuluh trakea bermuara pada lubang kecil yang ada di kerangka luar (eksoskeleton) yang disebut spirakel. Spirakel berbentuk pembuluh silindris yang berlapis zat kitin, dan terletak berpasangan pada setiap segmen tubuh. Spirakel menpunyai katup yang dikontrol oleh otot sehingga membuka dan menutupnya spirakel terjadi secara teratur. Pada umumnya spirakel terbuka selama serangga terbang, dan tertutup saat serangga beristirahat Oksigen dari luar masuk lewat spirakel. Kemudian udara dari spirakel menujupembuluh-pembuluh trakea dan selanjutnya pembuluh trakea bercabang lagi menjadi cabang halus yang disebut trakeolus sehingga dapat mencapai seluruh jaringan dan alat tubuh bagian dalam. Trakeolus tidak berlapis kitin, berisi cairan, dan dibentuk oleh sel yang disebut trakeoblas. Pertukaran gas terjadi antara trakeolus dengan sel-sel tubuh. Trakeolus ini mempunyai fungsi yang sama dengan kapiler pada sistem pengangkutan (transportasi) pada vertebrata. Mekanisme pernapasan pada serangga, misalnya belalang, adalah sebagai berikut : Jika otot perut belalang berkontraksi maka trakea mexrupih sehingga udara kaya COZ keluar. Sebaliknya, jika otot perut belalang berelaksasi maka trakea kembali pada volume semula sehingga tekanan udara menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan di luar sebagai akibatnya udara di luar yang kaya 02 masuk ke trakea. Sistem trakea berfungsi mengangkut OZ dan mengedarkannya ke seluruh tubuh, dan sebaliknya mengangkut C02 basil respirasi untuk dikeluarkan dari tubuh. Dengan demikian, darah pada serangga hanya berfungsi mengangkut sari makanan dan bukan untuk mengangkut gas pernapasan. Di bagian ujung trakeolus terdapat cairan sehingga udara mudah berdifusi kejaringan. Pada serangga air seperti jentik nyamuk udara diperoleh dengan menjulurkan tabung pernapasan ke perxnukaan air untuk mengambil udara. Serangga air tertentu mempunyai gelembung udara sehingga dapat menyelam di air dalam waktu lama. Misalnya, kepik Notonecta sp.mempunyai gelembung udara di organ yang menyerupai rambut pada permukaan ventral. Selama menyelam, O2 dalam gelembung dipindahkan melalui sistem trakea ke sel-sel pernapasan. Selain itu, ada pula serangga yang mempunyai insang trakea yang

89

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

berfungsi menyerap udara dari air, atau pengambilan udara melalui cabang-cabang halus serupa insang. Selanjutnya dari cabang halus ini oksigen diedarkan melalui pembuluh trakea.

Pernapasan pada Kalajengking dan Laba-laba Kalajengking dan laba-laba besar (Arachnida) yang hidup di darat memiliki alat pernapasan berupa paru-paru buku, sedangkan jika hidup di air bernapas dengan insang buku. Paru-paru buku memiliki gulungan yang berasal dari invaginasi perut. Masing-masing paru-paru buku ini memiliki lembaran-lembaran tipis (lamela) yang tersusun berjajar. Paruparu buku ini juga memiliki spirakel tempat masuknya oksigen dari luar. Keluar masuknya udara disebabkan oleh gerakan otot yang terjadi secara teratur. Baik insang buku maupun paru-paru buku keduanya mempunyai fungsi yang sama seperti fungsi paru-paru pada vertebrata. Alat Pernapasan pada Ikan Insang dimiliki oleh jenis ikan (pisces). Insang berbentuk lembaran-lembaran tipis berwarna merah muda dan selalu lembap. Bagian terluar dare insang berhubungan dengan air, sedangkan bagian dalam berhubungan erat dengan kapiler-kapiler darah. Tiap lembaran insang terdiri dare sepasang filamen,dan tiap filamen mengandung banyak lapisan tipis (lamela). Pada filamen terdapat pembuluh darah yang memiliki banyak kapiler sehingga memungkinkan OZ berdifusi masuk dan CO2 berdifusi keluar. Insang pada ikan bertulang sejati ditutupi oleh tutup insang yang

90

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

disebut operkulum,sedangkan insang pada ikan bertulang rawan tidak ditutupi oleh operkulum. Alat Pernafasan Pada Katak Pada katak, oksigen berdifusi lewat selaput rongga mulut, kulit, dan paru-paru. Kecuali pada fase berudu bernapas dengan insang karena hidupnya di air. Selaput rongga mulut dapat berfungsi sebagai alat pernapasan karma tipis dan banyak terdapat kapiler yang bermuara di tempat itu. Pada saat terjadi gerakan rongga mulut dan faring, Iubang hidung terbuka dan glotis tertutup sehingga udara berada di rongga mulut dan berdifusi masuk melalui selaput rongga mulut yang tipis. Selain bernapas dengan selaput rongga mulut, katak bernapas pula dengan kulit, ini dimungkinkan karma kulitnya selalu dalam keadaan basah dan mengandung banyak kapiler sehingga gas pernapasan mudah berdifusi. Oksigen yang masuk lewat kulit akan melewati vena kulit (vena kutanea) kemudian dibawa ke jantung untuk diedarkan ke seluruh tubuh. Sebaliknya karbon dioksida dari jaringan akan di bawa ke jantung, dari jantung dipompa ke kulit dan paru-paru lewat arteri kulit pare-paru (arteri pulmo kutanea).demikian pertukaran oksigen dan karbon dioksida dapat terjadi di kulit. Selain bernapas dengan selaput rongga mulut dan kulit, katak bernapas juga dengan paruparu walaupun paru-parunya belum sebaik paru-paru mamalia. Katak mempunyai sepasang paru-paru yang berbentuk gelembung tempat bermuaranya kapiler darah. Permukaan paru-paru diperbesar oleh adanya bentuk- bentuk seperti kantung sehingga gas pernapasan dapat berdifusi. Paru-paru dengan rongga mulut dihubungkan oleh bronkus yang pendek.

91

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Dalam paru-paru terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat mulut tertutup. Fase inspirasi adalah saat udara (kaya oksigen) yang masuk lewat selaput rongga mulut dan kulit berdifusi pada gelembung-gelembung di paru-paru. Mekanisme inspirasi adalah sebagai berikut. Otot Sternohioideusberkonstraksi sehingga rongga mulut membesar, akibatnya oksigen masuk melalui koane. Setelah itu koane menutup dan otot rahang bawah dan otot geniohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut mendorong oksigen masuk ke paru-paru lewat celah-celah. Dalam paru-paru terjadi pertukaran gas, oksigen diikat oleh darah yang berada dalam kapiler dinding paruparu dan sebaliknya, karbon dioksida dilepaskan ke lingkungan. Mekanisme ekspirasi adalah sebagai berikut. Otot-otot perut dan sternohioideus berkontraksi sehingga udara dalam paru-paru tertekan keluar dan masuk ke dalam rongga mulut. Celah tekak menutup dan sebaliknya koane membuka. Bersamaan dengan itu, otot rahang bawah berkontraksi yang juga diikuti dengan berkontraksinya geniohioideus sehingga rongga mulut mengecil. Dengan mengecilnya rongga mulut maka udara yang kaya karbon dioksida keluar. Alat Pernapasan pada Reptilia Paru-paru reptilia berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh tulang rusuk. Paruparu reptilia lebih sederhana, hanya dengan beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar permukaan pertukaran gas. Pada reptilia pertukaran gas tidak efektif. Pada kadal, kura-kura, dan buaya paru-paru lebih kompleks, dengan beberapa belahanbelahan yang membuat paru-parunya bertekstur seperti spon. Paru-paru pada beberapa jenis kadal misalnya bunglon Afrika mempunyai pundi-pundi hawa cadangan yang memungkinkan hewan tersebut melayang di udara. Alat Pernapasan pada Burung Pada burung, tempat berdifusinya gas pernapasan hanya terjadi di paru-paru. Paruparu burung berjumlah sepasang dan terletak dalam rongga dada yang dilindungi oleh tulang rusuk. Jalur pernapasan pada burung berawal di lubang hidung. Pada tempat ini, udara masuk kemudian diteruskan pada celah tekak yang terdapat pada dasar faring yang menghubungkan trakea. Trakeanya panjang berupa pipa bertulang rawan yang berbentuk cincin, dan bagian akhir trakea bercabang menjadi dua bagian, yaitu bronkus kanan dan bronkus kiri. Dalam bronkus pada pangkal trakea

92

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

terdapat sirink yang pada bagian dalamnya terdapat lipatan-lipatan berupa selaput yang dapat bergetar. Bergetarnya selaput itu menimbulkan suara. Bronkus bercabang lagi menjadi mesobronkus yangmerupakan bronkus sekunder dan dapat dibedakan menjadi ventrobronkus (di bagian ventral) dan dorsobronkus ( di bagian dorsal). Ventrobronkus dihubungkan dengan dorsobronkus, oleh banyak parabronkus (100 atau lebih). Masuknya udara yang kaya oksigen ke paru-paru (inspirasi) disebabkan adanya kontraksi otot antartulang rusuk (interkostal) sehingga tulang rusuk bergerak keluar dan tulang dada bergerak ke bawah. Atau dengan kata lain, burung mengisap udara dengan cara memperbesar rongga dadanya sehingga tekanan udara di dalam rongga dada menjadi kecil yang mengakibatkan masuknya udara luar. Udara luar yang masuk sebagian kecil tinggal di paru-paru dan sebagian besar akan diteruskan ke pundi- pundi hawa sebagai cadangan udara. Udara pada pundi-pundi hawa dimanfaatkan hanya pada saat di udara (OZ) di paru-paru berkurang, yakni saat burung sedang mengepakkan sayapnya. Saat sayap mengepak atau diangkat ke atas maka kantung hawa di tulang korakoid terjepit sehingga oksigen pada tempat itu masuk ke paru-paru. Sebaliknya, ekspirasi terjadi apabila otot interkostal relaksasi maka tulang rusuk dan tulang dada kembali ke posisi semula, sehingga rongga dada mengecil dan tekanan menjadi lebih besar dari tekanan di udara luar akibatnya udara dari paru-paru yang kaya karbon dioksida keluar. Bersamaan dengan mengecilnya rongga dada, udara dari kantung hawa masuk ke paru-paru dan terjadi pelepasan oksigen dalam pembuluh kapiler di paru-paru. Jadi, pelepasan oksigen di paru-paru dapat terjadi pada saat ekspirasi maupun inspirasi. Sistem Respirasi Mammalia Pada dasarnya sistem respirasi pada mamalia sama dengan respirasi secara umum. Organ-organ respirasinya pun juga hampir sama. Memiliki bagian saluran pernapasan: rongga hidung, faring, laring, trakhea, bronkus, dan bronkiolus. Bagian pernapasan: bronkioli respiratori, dukti alveoli, dan alveoli. Organ perapasan utama adalah paru-paru. Paru-paru mamalia berongga-rongga dan umumnya terbagi menjadi lobus-lobus. Kebanyakan dua lobus sebelah kiri dan tiga lobus sebelah kanan. Ada juga mamalia yang paru-parunya yang tidak terbagi dalam lobus-lobus,

93

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

misalnya pada ikan paus, duyung, gajah, kuda, dan beberapa kelelawar. Pada monotremata dan tikus, hanya paru-paru kanan yang terbagi dalam lobus-lobus. Sebelah luar paru-paru dilapisi oleh selaput pleura. Rongga hidung dipisahkan oleh suatu sekat yang disebut septum basal, menjadi bagian kiri dan kanan. Dengan udara luar dihubungkan oleh lubang hidung luar (nares eksternal), dengan faring dihubungkan oleh lubang hidung dalam (nares internal/khoane). Faring merupakan persimpangan antara saluran napas dan salura makanan. Lobus merupakan suatu rongga yang terletak di belakang faring. Trakhea diperkuat oleh cincin tulang rawan hialin dan fibrosa. Bronkus yang dibedakan menjadi dua, yaitu bronkus ekstrapulmonalis dan bronkus intrapulmonalis. Bronkiolus merupakan cabang dari bronkus intrapulmonalis. Pada proses pernafasan, udara masuk melalui rongga hidung menuju ke trachea untuk selanjutnya mencapai bronchus, bronchiolus dan masuk kedalam alveolus. Di alveolus terjadi pertukaran gas oksigen dan karbondioksida dengan kapiler-kapiler darah.

94

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

17. SISTEM SIRKULASI PADA HEWAN Sistem sirkulasi adalah sistem yang bertugas mengedarkan oksigen dan sari makanan keseluruh tubuh hewan. Mekanise sirkulasi berbeda antar tingkatan taksa seperti yang akan dipaparkan berikut ini. Sistem sirkulasi pada hewan dibedakan menjadi 3, yaitu : 1) Sistem difusi : terjadi pada avertebrata rendah seperti paramecium, amoeba maupun hydra belum mempunyai sistem sirkulasi berupa jantung dengan salurannya yang merupakan jalan untuk peredaran makanan. Makanan umumnya beredar keseluruh tubuh karena adanya aliran protoplasma. 2) Sistem peredaran darah terbuka : jika dalam peredaran-nya darah tidak selalu berada di dalam pembuluh. Misal : Arthropoda 3) Sistem peredaran darah tertutup : jika dalam peredaran-nya darah selalu berada di dalam pembuluh. Misal : Annelida, Mollusca, Vertebrata. Sistem Sirkulasi Pada Invertebrata 1. Porifera : Belum memiliki sistem sirkulasi khusus, tubuhnya terdiri atas dua lapisan sel, lapisan dalam terdiri atas sel-sel yang disebut koanosit. Koanosit berfungsi menangkap makanan secara fagosit yang selanjutnya disebarkan keseluruh tubuh oleh amoebosit. 2. Hydra : Pada dinding sebelah dalam dari tubuh Hydra berfungsi sebagai pencerna dan juga berfungsi sebagai sirkulasi. 3. Platyhelminthes : Sel mesenkim berrfungsi membantu distribusi makanan yang telah dicernakan. Makanan yang tidak dicerna dikeluarkan melalui mulut, misal pada Planaria. 4. Annelida : Memiliki sistem peredaran darah tertutup, yang terdiri dari pembuluh darah dorsal, pembuluh darah ventral dan lima pasang lengkung aorta yang berfungsi sebagai jantung, misal pada cacing tanah (Pheretima). 5. Mollusca : Memiliki sistem peredaran darah tertutup. Jantung pada hewan ini sudah terdapat atrium (serambi) dan ventrikel (bilik) serta terdapat pembuluh darah vena dan arteri, misal pada keong (Pila globosa).

95

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

6. Arthropoda : Memiliki sistem peredaran darah terbuka. Jantung disebut jantung pembuluh. Darah dan cairan tubuh serangga disebut hemolimfa. Fungsi hemolimfa adalah mengedarkan zat makanan ke sel-sel. Hemolimfe tidak mengandung haemoglobin sehingga tidak mengikat oksigen dan darah tidak berwarna merah. O2 dan CO2 diedarkan melalui sistem trakea. Sistem Sirkulasi Pada Vertebrata 1. Pisces : Jantung ikan terdiri 2 ruang : meliputi 1 atrium (serambi) dan 1 ventrikel (bilik) dan sinus venosus : yang menerima darah dari vena kardinalis anterior dan vena kardinalis posterior. Darah dari jantung keluar melalui aorta ventral menuju insang. Di insang aorta bercabang menjadi arteri brankial dan akhirnya menjadi kapiler-kapiler (terjadi pertukaran gas yaitu pelepasan CO2 dan pengambilan O2 dari air. Dari kapiler insang darah mengalir ke aorta dorsal, kemudian ke kapiler seluruh tubuh untuk memberikan O2 dan sari makanan serta mengikat CO2 . Selanjutnya darah kembali ke jantung melalui vena kardinalis anterior dan vena kardinalis posterior. Peredaran ikan termasuk peredaran darah tunggal (dalam satu kali peredarannya, darah melalui jantung satu kali). 2. Amphibia : Jantung katak terdiri 3 ruang yaitu 2 atrium dan 1 ventrikel. Arah aliran darah : Darah yang kaya O2 dari paru-paru dan kulit masuk ke atrium kiri. Darah yang miskin O2 masuk ke atrium kanan dengan perantaraan sinus venosus. Dari atrium darah masuk ke ventrikel sehingga terjadi percampuran darah yang kaya O2 dan darah yang miskin O2 . Dari ventrikel darah yang kaya O2 dipompa ke jaringan tubuh dan pada saat darah yang miskin O2 dialirkan ke paru-paru ke kulit untuk memperoleh O2. Peredaran darah katak termasuk peredaran darah ganda (dalam satu kali peredarannya, darah melewati jantung 2 kali). 3. Reptilia : Jantung reptilia terbagi menjadi 4 ruang, yaitu : 2 atrium yaitu 1 atrium dekster (serambi kanan) 1 atrium sinister (serambi kiri), 2 ventrikel yaitu 1 ventrikel dekster (bilik kanan), 1 ventrikel sinister (bilik kiri). Sekat di antara ventrikel kiri dan ventrikel kanan belum sempurna. Peredaran darah reptilia merupakan peredaran darah ganda. Pada buaya, sekat ventrikel terdapat suatu lobang yang disebut foramen panizzae yang memungkinkan pemberian O2 ke alat pencernaan dan untuk keseimbangan tekanan dalam jantung sewaktu penyelam di air.

96

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

4. Aves : Jantung aves terbagi menjadi 4 ruang, yaitu 2 atrium (1 atrium dekster dan 1 atrium sinister); 2 ventrikel (kiri dan kanan). Sekat di antara ventrikel kiri dan ventrikel kanan sempurna sehingga tidak terjadi percampuran darah yang kaya O2 dan yang miskin O2 . 5. Mamalia : Jantung mamlia terbagi menjadi 4 ruang, yaitu 2 atrium (kiri dan kanan) dan 2 ventrikel (kiri dan kanan). Sekat di antara ventrikel kiri dan ventrikel kanan sempurna sehingga tidak terjadi percampuran darah yang kaya O2 dan yang miskin O2 . Peredaran darah reptilia merupakan peredaran darah ganda. Darah dan Fungsi darah : Sebagai alat transport : o O2 dari paru-paru diangkut keseluruh tubuh o CO2 diangkut dari seluruh tubuh ke paru-paru o Sari makanan diangkut dari jonjot usus ke seluruh jaringan yang membutuhkan. o

zat sampah hasil metabolisme dari seluruh tubuh ke alat pengleluaran.

o Mengedarkan hormon dari kelenjar endokrin (kelenjar buntu) ke bagian tubuh tertentu. Mengatur keseimbangan asam dan basa Sebagai pertahanan tubuh dari infeksi kuman Untuk mengatur stabilitas suhu tubuh Komponen darah : 1. Sel-sel darah (bagian padat) a. Eritrosit (sel darah merah) b. Leukosit (leukosit) c. Trombosit (sel darah pembeku) 2. Plasma darah (cairan darah) a. Protein b. Sari-sari makanan c. Garam mineral d. Zat hasil produksi sel e. Zat hasil sisa metabolisme

97

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

f. Gas-gas pelepasan Organ Jantung (cor) Merupakan alat pemompa darah. Jantung terdiri dari otot jantung (miokardium), selaput jantung (perikardium) dan selaput yang membatasi ruangan jantung (endokardium). Otot jantung mendapatkan zat makanan dan O2 dari arah melalui arteri koroner. Peristiwa penyumbatan arteri koroner disebut koronariasis. Jantung terdiri dari 4 ruang, yaitu 2 atrium dan 2 ventrikel. -

Atrium (serambi) Merupakan ruangan tempat masuknya darah dari pembuluh balik (vena). Atrium kanan (dekter) dan atrium kiri (sinister) terdapat katup valvula bikuspidalis. Pada fetus antara atrium kanan danatrium kiri terdapat lubang disebut foramen ovale.

-

Ventrikel (bilik) Ventrikel mempunyai otot lebih tebal dari atrium, dan ventrikel kiri lebih tebal daripada ventrikel kanan, karena berfungsi memompakan darah keluar jantung.

Antara ventrikel kanan dan ventrikel kiri terdapat katup valvula trikuspidalis. Saat ventrikel berkontraksi, darah dari ventrikel kiri yang kaya O2 dipompakan menuju aorta. Sedangkan darah dari ventrikel kanan yang kaya CO2 dipompakan melalui arteri paru-paru (arteri pulmonalis). Bila ventrikel mengendur (relaksasi) maka jantung akan menerima darah vari vena cava superior, dan vena cava inferior yang kaya CO2 masuk ke dalam atrium kanan. Sedangkan darah dari pembuluh balik paruparu (vena pulmonalis) yang kaya O2 masuk ke atrium kiri. Pada jantung yang mengempis (kontraksi) maka tekanan jantung menjadi maksimum disebut sistole. Keadaan jantung yang relaksasi (mengendur) maksimum, maka tekanan ruang jantung menjadi minimum disebut diastole. Pembuluh darah Pembuluh darah hewan terdiri atas : -

Pembuluh nadi (arteri) : pembuluh darah yang membawa darah dari jantung.

-

Pembuluh vena (balik) : pembuluh darah yang membawa darah ke jantung.

-

Kapiler darah : berperan dalam mengedarkan darah ke jaringan yang membutuhkan.

98

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

18. SISTEM EKSKRESI Sistem Ekskresi Pada Hewan Invertebrata Sistem ekskresi invertebrata berbeda dengan sistem ekskresi pada vertebrata. Invertebrata belum memiliki ginjal yang berstruktur sempurna seperti pada vertebrata. Pada umumnya, invertebrata memiliki sistem ekskresi yang sangat sederhana, dan sistem ini berbeda antara invertebrata satu dengan invertebrata lainnya. Alat ekskresinya ada yang berupa saluran Malphigi, nefridium, dan sel api. Nefridium adalah tipe yang umum dari struktur ekskresi khusus pada invertebrata. Berikut ini akan dibahas sistem ekskresi pada cacing pipih (Planaria), cacing gilig (Annellida), dan belalang. 1. Sistem Ekskresi pada Cacing Pipih Cacing pipih mempunyai organ nefridium yang disebut sebagai protonefridium. Protonefridium tersusun dari tabung dengan ujung membesar mengandung silia. Di dalam protonefridium terdapat sel api yang dilengkapi dengan silia. Tiap sel api mempunyai beberapa flagela yang gerakannya seperti gerakan api lilin. Air dan beberapa zat sisa ditarik ke dalam sel api. Gerakan flagela juga berfungsi mengatur arus dan menggerakan air ke sel api pada sepanjang saluran ekskresi. Pada tempat tertentu, saluran bercabang menjadi pembuluh ekskresi yang terbuka sebagai lubang di permukaan tubuh (nefridiofora). Air dikeluarkan lewat lubang nefridiofora ini. Sebagian besar sisa nitrogen tidak masuk dalam saluran ekskresi. Sisa nitrogen lewat dari sel ke sistem pencernaan dan diekskresikan lewat mulut. Beberapa zat sisa berdifusi secara langsung dari sel ke air. 2. Sistem Ekskresi pada Anelida dan Molluska Anelida dan molluska mempunyai organ nefridium yang disebut metanefridium. Pada cacing tanah yang merupakan anggota anelida, setiap segmen dalam tubuhnya mengandung sepasang metanefridium, kecuali pada tiga segmen pertama dan terakhir. Metanefridium memiliki dua lubang. Lubang yang pertama berupa corong, disebut nefrostom (di bagian anterior) dan terletak pada segmen yang lain. Nefrostom bersilia dan bermuara di rongga tubuh (pseudoselom). Rongga tubuh ini berfungsi

99

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

sebagai sistem pencernaan. Corong (nefrostom) akan berlanjut pada saluran yang berliku-liku pada segmen berikutnya. Bagian akhir dari saluran yang berliku-liku ini akan membesar seperti gelembung. Kemudian gelembung ini akan bermuara ke bagian luar tubuh melalui pori yang merupakan lubang (corong) yang kedua, disebut nefridiofor. Cairan tubuh ditarik ke corong nefrostom masuk ke nefridium oleh gerakan silia dan otot. Saat cairan tubuh mengalir lewat celah panjang nefridium, bahan-bahan yang berguna seperti air, molekul makanan, dan ion akan diambil oleh sel-sel tertentu dari tabung. Bahan-bahan ini lalu menembus sekitar kapiler dan disirkulasikan lagi. Sampah nitrogen dan sedikit air tersisa di nefridium dan kadang diekskresikan keluar. Metanefridium berlaku seperti penyaring yang menggerakkan sampah dan mengembalikan substansi yang berguna ke sistem sirkulasi. Cairan dalam rongga tubuh cacing tanah mengandung substansi dan zat sisa. Zat sisa ada dua bentuk, yaitu amonia dan zat lain yang kurang toksik, yaitu ureum. Oleh karena cacing tanah hidup di dalam tanah dalam lingkungan yang lembab, anelida mendifusikan sisa amonianya di dalam tanah tetapi ureum diekskresikan lewat sistem ekskresi. 3. Ekskresi pada Belalang (Insekta) Alat ekskresi pada belalang adalah pembuluh Malpighi, yaitu alat pengeluaran yang berfungsi seperti ginjal pada vertebrata. Pembuluh Malphigi berupa kumpulan benang halus yang berwarna putih kekuningan dan pangkalnya melekat pada pangkal dinding usus. Di samping pembuluh Malphigi, serangga juga memiliki sistem trakea untuk mengeluarkan zat sisa hasil oksidasi yang berupa CO2. Sistem trakea ini berfungsi seperti paru-paru pada vertebrata. Belalang tidak dapat mengekskresikan amonia dan harus memelihara konsentrasi air di dalam tubuhnya. Amonia yang diproduksinya diubah menjadi bahan yang kurang toksik yang disebut asam urat. Asam urat berbentuk kristal yang tidak larut. Sistem Ekskresi Vertebrata Sistem ekskresi pada vertebrata secara umum melibatkan organ paru-paru, kulit, ginjal, dan hati.

100

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

1. Ginjal Fungsi utama ginjal adalah mengekskresikan zat-zat sisa metabolisme yang mengandung nitrogen misalnya amonia. Amonia adalah hasil pemecahan protein dan bermacam-macam garam, melalui proses deaminasi atau proses pembusukan mikroba dalam usus. Selain itu, ginjal juga berfungsi mengeksresikan zat yang jumlahnya berlebihan, misalnya vitamin yang larut dalam air; mempertahankan cairan ekstraselular dengan jalan mengeluarkan air bila berlebihan; serta mempertahankan keseimbangan asam dan basa. Sekresi dari ginjal berupa urin. Bentuk ginjal seperti kacang merah, jumlahnya sepasang dan terletak di dorsal kiri dan kanan tulang belakang di daerah pinggang. Berat ginjal diperkirakan 0,5% dari berat badan, dan panjangnya ± 10 cm. Setiap menit 20-25% darah dipompa oleh jantung yang mengalir menuju ginjal.

Gambar Alat-alat ekskresi pada vertebrata yang berupa ginjal, kulit, paru-paru, dan kelenjar keringat Bagian korteks ginjal mengandung banyak sekali nefron, ± 100 juta sehingga permukaan kapiler ginjal menjadi luas, akibatnya perembesan zat buangan menjadi

101

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

banyak. Setiap nefron terdiri atas badan Malphigi dan tubulus (saluran) yang panjang. Pada badan Malphigi terdapat kapsul Bowman yang bentuknya seperti mangkuk atau piala, berupa selaput sel pipih. Kapsul Bowman membungkus glomerulus. Glomerulus berbentuk jalinan kapiler arterial. Tubulus pada badan Malphigi adalah tubulus proksimal yang bergulung dekat kapsul Bowman yang pada dinding sel terdapat banyak sekali mitokondria. Tubulus yang kedua adalah tubulus distal. Pada rongga ginjal bermuara pembuluh pengumpul. Rongga ginjal dihubungkan oleh ureter (berupa saluran) ke kandung kencing (vesika urinaria) yang berfungsi sebagai tempat penampungan sementara urin sebelum keluar tubuh. Dari kandung kencing menuju luar tubuh urin melewati saluran yang disebut uretra. Di dalam ginjal terjadi rangkaian proses filtrasi, reabsorbsi, dan augmentasi. 2. Paru-paru (Pulmo) Fungsi utama paru-paru adalah sebagai alat pernapasan. Akan tetapi, karma mengekskresikan zat sisa metabolisme maka dibahas pula dalam sistem ekskresi. Karbon dioksida dan air hasil metabolisme di jaringan diangkut oleh darah lewat vena untuk dibawa ke jantung, dan dari jantung akan dipompakan ke paru-paru untuk berdifusi di alveolus. Selanjutnya, H2O dan CO2 dapat berdifusi atau dapat dieksresikan di alveolus paru-paru karena pada alveolus bermuara banyak kapiler yang mempunyai selaput tipis. Karbon dioksida dari jaringan sebagian besar (75%) diangkut oleh plasma darah dalam bentuk senyawa HCO 3, sedangkan sekitar 25% lagi diikat oleh Hb yang membentuk karboksi hemoglobin (HbCO2). 3. Hati (Hepar) Hati disebut juga sebagai alat ekskresi di samping berfungsi sebagai kelenjar dalam sistem pencernaan. Hati menjadi bagian dari sistem ekskresi karena menghasilkan empedu. Hati juga berfungsi merombak hemoglobin menjadi bilirubin dan biliverdin, dan setelah mengalami oksidasi akan berubah jadi urobilin yang memberi warna pada feses menjadi kekuningan. Demikian juga kreatinin hasil pemecahan protein, pembuangannya diatur oleh hati kemudian diangkut oleh darah ke ginjal.

102

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Jika saluran empedu tersumbat karena adanya endapan kolesterol maka cairan empedu akan masuk dalam sistem peredaran darah sehingga cairan darah menjadi lebih kuning. Penderitanya disebut mengalami sakit kuning. 4. Kulit (Cutis) Kulit berfungsi sebagai organ ekskresi karma mengandung kelenjar keringat (glandula sudorifera) yang mengeluarkan 5% sampai 10% dari seluruh sisa metabolisme. Pusat pengatur suhu pada susunan saraf pusat akan mengatur aktifitas kelenjar keringat dalam mengeluarkan keringat. Keringat mengandung air, larutan garam, dan urea. Pengeluaran keringat yang berlebihan bagi pekerja berat menimbulkan hilang garam-garam mineral sehingga dapat menyebabkan kejang otot dan pingsan. Selain berfungsi mengekskresikan keringat, kulit juga berfungsi sebagai pelindung terhadap kerusakan fisik, penyinaran, serangan kuman, penguapan, sebagai organ penerima rangsang (reseptor), serta pengatur suhu tubuh.

103

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

19. SISTEM REPRODUKSI Reproduksi merupakan salah satu strategi hewan dalam melestarikan spesiesnya. Reproduksi juga bertujuan mewariskan karakter genetik dari satu generasi ke generasi berikutnya melalui berbagai mekanisme baik secara aseksual maupun seksual. Proses reproduksi akan berbeda antar satu spesies dengan spesies lainnya. Oleh sebab itu, telaa berkenaan dengan sistem reproduksi berikut mencakup kelompok invertebrata dan vertebrata. Sistem Reproduksi Invertebrata Reproduksi Aseksual Reproduksi aseksual pada hewan lebih jarang terjadi daripada tumbuhan. Biasanya reproduksi aseksual merupakan suatu alternatif dan bukan pengganti dari reproduksi seksual. Beberapa invertebrata, misalnya jenis cacing pipih (Planaria) berkembang biak dengan cara fragmentasi. Fragmentasi merupakan pemutusan bagian tubuh. Setelah tumbuh mencapai ukuran yang normal, Planaria secara spontan terbagi-bagi menjadi beberapa bagian. Setiap bagian berkembang menjadi dewasa dan proses tersebut akan terulang kembali. Invertebrata lain melakukan melakukan reproduksi aseksual dengan cara pertunasan (budding). Pertunasan merupakan proses terbentuknya tunas kecil (yang serupa dengan induknya) dari tubuh induk. Keturunan berkembang sebagai tunas pada badan induk. Pada beberapa spesies, seperti pada Obelia, tunas tersebut lepas dan hidup bebas. Pada spesies lain, misalnya koral atau anemon laut, tunas tersebut tetap terikat pada induk hingga menyebabkan terjadinya koloni koral. Pertunasan juga dijumpai pada hewan parasit, contohnya cacing pita (Taenia solium). Daging babi yang kurang matang dapat mengandung sistiserkus termakan dari cacing pita, yang terdiri dari suatu kapsul yang mengandung skoleks. Bila sistiserkus termakan, getah lambung akan melarutkan dinding kapsul sehingga skoleks keluar dan melekatkan diri dengan alat penghisap dan kait, pada dinding usus. Skoleks kemudian membuat tunas-tunas (proglotid) pada ujung belakangnya. Tunas-tunas ini tetap terikat satu sama lain. Setelah dewasa proglotid mengembangkan alat kelamin. Proglotid yang paling tua akhirnya lepas dan keluar bersama kotoran. Namun, sebelum hal ini terjadi, rantai

104

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

tersebut dapat mencapai panjang 6 meter dan mengandung lebih dari 1000 proglotid, dimana tiap proglotid merupakan individu yang dapat berdiri sendiri. Beberapa spesies invertebrata yang tingkatannya lebih tinggi berkembang biak dengan cara partenogenesis. Partenogenesis merupakan telur yang dihasilkan oleh hewan betina yang berkembang menjadi individu baru tanpa dibuahi, contohnya serangga. Pada beberapa kasus, partenogenesis merupakan satu-satunya cara yang dapat dilakukan hewan tertentu untuk berkembang biak. Tetapi pada umumnya hewan tersebut melakukan partogenesis pada waktu tertentu, seperti yang dilakukan oleh Aphid (kutu daun) melakukan partenogenesis pada musim ketika banyak terdapat sumber makanan di sekelilingnya. Reproduksi secara partenogenesis lebih cepat daripada reproduksi secara seksual, hal ini memungkinkan jenis tersebut untuk memanfaatkan sumber makanan yang tersedia dengan cepat. Reproduksi Seksual Sebagian besar invertebrata melakukan reproduksi secara seksual. Reproduksi seksual dicirikan dengan penyatuan gamet (fertilisasi), yaitu sperma dan ovum. Fertilisasi pada invertebrata sering dijumpai pada cacing tanah yang bersifat hermafrodit (satu individu menghasilkan sperma dan ovum). Meskipun hermafrodit, cacing tanah tidak dapat melakukan fertilisasi sendiri, melainkan dengan pasangan cacing tanah lainnya. Reproduksi Pada Vertebrata Reproduksi seksual pada vertebrata diawali dengan perkawinan yang diikuti dengan terjadinya fertilisasi. Fertilisasi tersebut kemudian menghasilkan zigot yang akan berkembang menjadi embrio. Fertilisasi pada vertebrata dapat terjadi secara eksternal atau secara internal. Fertilisasi eksternal merupakan penyatuan sperma dan ovum di luar tubuh hewan betina, yakni berlangsung dalam suatu media cair, misalnya air. Contohnya pada ikan (pisces) dan amfibi (katak). Fertilisasi internal merupakan penyatuan sperma dan ovum yang terjadi di dalam tubuh hewan betina. Hal ini dapat terjadi karena adanya peristiwa kopulasi, yaitu masuknya alat kelamin jantan ke dalam alat kelamin betina. Fertilisasi internal terjadi pada hewan yang hidup di darat

105

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

(terestrial), misalnya hewan dari kelompok reptil, aves dan mamalia. Setelah fertilisasi internal, ada tiga cara perkembangan embrio dan kelahiran keturunannya, yaitu dengan cara ovipar, vivipar dan ovovivipar. 1.

Ovipar (Bertelur) Ovipar merupakan embrio yang berkembang dalam telur dan dilindungi oleh cangkang. Embrio mendapat makanan dari cadangan makanan yang ada di dalam telur. Telur dikeluarkan dari tubuh induk betina lalu dierami hingga menetas menjadi anak. Ovipar terjadi pada burung dan beberapa jenis reptil.

2.

Vivipar (Beranak) Vivipar merupakan embrio yang berkembang dan mendapatkan makanan dari dalam uterus (rahim) induk betina. Setelah anak siap untuk dilahirkan, anak akan dikeluarkan dari vagina induk betinanya. Contoh hewan vivipar adalah kelompok mamalia (hewan yang menyusui), misalnya kelinci dan kucing.

3.

Ovovivipar (Bertelur dan Beranak) Ovovivipar merupakan embrio yang berkembang di dalam telur, tetapi telur tersebut masih tersimpan di dalam tubuh induk betina. Embrio mendapat makanan dari cadangan makanan yang berada di dalam telur. Setelah cukup umur, telur akan pecah di dalam tubuh induknya dan anak akan keluar dari vagina induk betinanya. Contoh hewan ovovivipar adalah kelompok reptil (kadal) dan ikan hiu.

a. Reproduksi Ikan (Aves) Ikan merupakan kelompok hewan ovipar, ikan betina dan ikan jantan tidak memiliki alat kelamin luar. Ikan betina tidak mengeluarkan telur yang bercangkang, namun mengeluarkan ovum yang tidak akan berkembang lebih lanjut apabila tidak dibuahi oleh sperma. Ovum tersebut dikeluarkan dari ovarium melalui oviduk dan dikeluarkan melalui kloaka. Saat akan bertelur, ikan betina mencari tempat yang rimbun oleh tumbuhan air atau diantara bebatuan di dalam air. Bersamaan dengan itu, ikan jantan juga mengeluarkan sperma dar testis yang disalurkan melalui saluran urogenital (saluran kemih sekaligus saluran sperma) dan keluar melalui kloaka, sehingga terjadifertilisasi di dalam air (fertilisasi eksternal). Peristiwa ini terus berlangsung sampai ratusan ovum yang dibuahi melekat pada tumbuhan air atau pada

106

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

celah-celah batu. Telur-telur yang telah dibuahi tampak seperti bulatan-bulatan kecil berwarna putih. Telur-telur ini akan menetas dalam waktu 24 – 40 jam. Anak ikan yang baru menetas akan mendapat makanan pertamanya dari sisa kuning telurnya, yang tampak seperti gumpalan di dalam perutnya yang masih jernih. Dari sedemikian banyaknya anak ikan, hanya beberapa saja yang dapat bertahan hidup. b.Reproduksi Amfibi Kelompok amfibi, misalnya katak, merupakan jenis hewan ovipar. Katak jantan dan katak betina tidak memiliki alat kelamin luar. Pembuahan katak terjadi di luar tubuh. Pada saat kawin, katak jantan dan katak betina akan melakukan ampleksus, yaitu katak jantan akan menempel pada punggung katak betina dan menekan perut katak betina. Kemudian katak betina akan mengeluarkan ovum ke dalam air. Setiap ovum yang dikeluarkan diselaputi oleh selaput telur (membran vitelin). Sebelumnya, ovum katak yang telah matang dan berjumlah sepasang ditampung oleh suatu corong. Perjalanan ovum dilanjutkan melalui oviduk. Dekat pangkal oviduk pada katak betina dewasa, terdapat saluran yang menggembung yang disebut kantung telur (uterus). Oviduk katak betina terpisah dengan ureter. Oviduk nya berkelok-kelok dan bermuara di kloaka. Segera setelah katak betina mengeluarkan ovum, katak jantan juga akan menyusul mengeluarkan sperma. Sperma dihasilkan oleh testis yang berjumlah sepasang dan disalurkan ke dalam vas deferens. Vas deferens katak jantan bersatu dengan ureter. Dari vas deferens sperma lalu bermura di kloaka. Setelah terjadi fertilisasi eksternal, ovum akan diselimuti cairan kental sehingga kelompok telur tersebut berbentuk gumpalan telur. Gumpalan telur yang telah dibuahi kemudian berkembang menjadi berudu. Berudu awal yang keluar dari gumpalan telur bernapas dengan insang dan melekat pada tumbuhan air dengan alat hisap. Makanannya berupa fitoplankton sehingga berudu tahap awal merupakan herbivora. Berudu awal kemudian berkembang dari herbivora menjadi karnivora atau insektivora (pemakan serangga). Bersamaan dengan itu mulai terbentuk lubang hidung dan paru-paru, serta celah-celah insang mulai tertutup. Selanjutnya celah insang digantikan dengan anggota gerak depan. Setelah 3 bulan sejak terjadi fertilisasi, mulailah terjadi metamorfosis. Anggota gerak depan menjadi sempurna. Anak katak mulai berani mucul ke permukaan air, sehingga paru-parunya mulai berfungsi. Pada saat itu, anak katak bernapas dengan dua organ, yaitu insang dan

107

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

paru-paru. Kelak fungsi insang berkurang dan menghilang, sedangkan ekor makin memendek hingga akhirnya lenyap. Pada saat itulah metamorfosis katak selesai. c. Reproduksi Reptil Kelompok reptil seperti kadal, ular dan kura-kura merupakan hewan-hewan yang fertilisasinya terjadi di dalam tubuh (fertilisasi internal). Umumnya reptil bersifat ovipar, namun ada juga reptil yang bersifat ovovivipar, seperti ular garter dan kadal. Telur ular garter atau kadal akan menetas di dalam tubuh induk betinanya. Namun makanannya diperoleh dari cadangan makanan yang ada dalam telur. Reptil betina menghasilkan ovum di dalam ovarium. Ovum kemudian bergerak di sepanjang oviduk menuju kloaka. Reptil jantan menghasilkan sperma di dalam testis. Sperma bergerak di sepanjang saluran yang langsung berhubungan dengan testis, yaitu epididimis. Dari epididimis sperma bergerak menuju vas deferens dan berakhir di hemipenis. Hemipenis merupakan dua penis yang dihubungkan oleh satu testis yang dapat dibolak-balik seperti jari-jari pada sarung tangan karet. Pada saat kelompok hewan reptil mengadakan kopulasi, hanya satu hemipenis saja yang dimasukkan ke dalam saluran kelamin betina. Ovum reptil betina yang telah dibuahi sperma akan melalui oviduk dan pada saat melalui oviduk, ovum yang telah dibuahi akan dikelilingi oleh cangkang yang tahan air. Hal ini akan mengatasi persoalan setelah telur diletakkan dalam lingkungan basah. Pada kebanyakan jenis reptil, telur ditanam dalam tempat yang hangat dan ditinggalkan oleh induknya. Dalam telur terdapat persediaan kuning telur yang berlimpah. Hewan reptil seperti kadal, iguana laut, beberapa ular dan kura-kura serta berbagai jenis buaya melewatkan sebagian besar hidupnya di dalam air. Namun mereka akan kembali ke daratan ketika meletakkan telurnya. d.Reproduksi Burung (Aves) Kelompok burung merupakan hewan ovipar. Walaupun kelompok buruk tidak memiliki alat kelamin luar, fertilisasi tetap terjadi di dalam tubuh. Hal ini dilakukan dengan cara saling menempelkan kloaka. Pada burung betina hanya ada satu ovarium, yaitu ovarium kiri. Ovarium kanan tidak tumbuh sempurna dan tetap kecil yang disebut rudimenter. Ovarium dilekati oleh suatu corong penerima ovum yang dilanjutkan oleh oviduk. Ujung oviduk membesar menjadi uterus yang bermuara pada kloaka. Pada burung jantan terdapat sepasang testis yang berhimpit dengan

108

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

ureter dan bermuara di kloaka. Fertilisasi akan berlangsung di daerah ujung oviduk pada saat sperma masuk ke dalam oviduk. Ovum yang telah dibuahi akan bergerak mendekati kloaka. Saat perjalanan menuju kloaka di daerah oviduk, ovum yang telah dibuahi sperma akan dikelilingi oleh materi cangkang berupa zat kapur. Telur dapat menetas apabila dierami oleh induknya. Suhu tubuh induk akan membantu pertumbuhan embrio menjadi anak burung. Anak burung menetas dengan memecah kulit telur dengan menggunakan paruhnya. Anak burung yang baru menetas masih tertutup matanya dan belum dapat mencari makan sendiri, serta perlu dibesarkan dalam sarang. e. Reproduksi Mamalia (Mammalia) Semua jenis mamalia, misalnya sapi, kambing dan marmut merupakan hewan vivipar (kecuali Platypus). Mamalia jantan dan betina memiliki alat kelamin luar, sehingga pembuahannya bersifat internal. Sebelum terjadi pembuahan internal, mamalia jantan mengawini mamalia betina dengan cara memasukkan alat kelamin jantan (penis) ke dalam liang alat kelamin betina (vagina). Ovarium menghasilkan ovum yang kemudian bergerak di sepanjang oviduk menuju uterus. Setelah uterus, terdapat serviks (liang rahim) yang berakhir pada vagina. Testis berisi sperma, berjumlah sepasang dan terletak dalam skrotum. Sperma yang dihasilkan testis disalurkan melalui vas deferens yang bersatu dengan ureter. Pada pangkal ureter juga bermuara saluran prostat dari kelenjar prostat. Kelenjar prostat menghasilkan cairan yang merupakan media tempat hidup sperma. Sperma yang telah masuk ke dalam serviks akan bergerak menuju uterus dan oviduk untuk mencari ovum. Ovum yang telah dibuahi sperma akan membentuk zigot yang selanjutnya akan menempel pada dinding uterus. Zigot akan berkembang menjadi embrio dan fetus. Selama proses pertumbuhan dan perkembangan zigot menjadi fetus, zigot membutuhkan banyak zat makanan dan oksigen yang diperoleh dari uterus induk dengan perantara plasenta (ari-ari) dan tali pusar.

109

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

20. SISTEM KOORDINASI HEWAN (SARAF DAN HORMON) Sistem koordinasi merupakan sistem tubuh yang berperan dalam mengintegrasikan semua proses fisiologi hewan sehingga berjalan sinergis dan terkendali. Pada prinsipnya sistem koordinasi hewan melibatkan hal-hal berikut: 1. Penanggapan sinyal eksternal dan pemerosesannya 2. Pemberian respon lanjutan berdasarkan hasil pemerosesan 3. Pelepasan zat kimia dari sel-sel ke dalam cairan ekstra sel 4. Mentranspor zat dari bagian satu ke bagian yang lain 5.

Pengaktifan atau penonaktifan sel-sel yang dipengaruhi oleh zat

Sistem koordinasi ini terdiri atas sistem saraf dan sistem hormon (endokrin). A. Sistem Saraf Invertebrata (1). Sistem saraf pada Protozoa Protoza misalnya amoeba tidak mempunyai susunan saraf tetapi mempunyai kepekaan terhadap rangsang dari luar dan mampu menanggapi rangsang tersebut, misalnya rangsangan yang berupa cahaya dan sentuhan. Jika rangsanganya kuat, protozoa menjauh,sebaliknya jika rangsang itu lemah akan mendekat. Pada paramecium terdapat fibril yang peka terhadap suhu dan sinar, serta berfungsi untuk mengatur gerakan silianya. (2). Sistem saraf pada Coelenterata Hydra memiliki sistem saraf difus. Disebut sistem saraf difus karena sel-sel saraf masih tersebar dan saling berhubungan satu sama lain menyerupai jala maka juga disebut saraf jala (jaring saraf). (3). Sistem saraf pada Echinodermata Pada bintang laut memiliki sistem saraf sirkuler yang terdiri dari cincin saraf yang melingkari kerongkongan dengan cabang-cabangnya menuju ke setiap lengan. (4). Sistem saraf pada Serangga Pada belalang terlihat susunan saraf tangga tali dari simpul saraf yang disebut ganglia (jamak dari ganglion). Ganglion merupakan pusat peogolah rangsang. Ada 3 macam ganglion : a. Ganglion kepala, menerima urat saraf yang berasal dari mata dan antena.

110

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

b. Ganglion di bawah kerongkongan, mengkoordinasi aktivitas sensoris dan motoris rahang bawah (mandibula), rahang atas (maksila), dan bibir bawah (labium). c. Ganglion ruas-ruas badan berupa serabut-serabut saraf yang menuju ruas-ruas dada, perut, dan alat-alat tubuh yang berdekatan. Ganglion bawah kerongkongan dan ganglion ruas-ruas badan terletak dibawah saluran pencernaan. Pada serangga terdapat 2 benang saraf yang membentang sejajar sepanjang tubuhnya dan menghubungkan ganglion satu dengan ganglion yang lain (5). Sistem saraf pada Cacing Sistem saraf cacing tanah disebut susunan saraf tangga tali, yaitu berupa sederetan ganglion yang terdapat pada setiap ruas tubuhnya. Ganglion satu dengan ganglion yang lain dihubungkan oleh benang-benang saraf yang memanjang disepanjang poros tubuhnya. Ganglion cacing juga dibedakan atas ganglion kepala, ganglion bawah kerongkongan, dan ganglion ruas-ruas badan.

B. Sistem Saraf Vertebrata Pada dasarnya sistem saraf vertebrata mirip dengan manusia, karena sama-sama mempunyai sistem saraf pusat. Perbedaanya terletak pada tingkat kesempurnaanya (tingkat perkembangannya). Hewan-hewan bertulang belakang memiliki otak yang dapat dibedakan atas 3 bagian :

111

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

a. Otak depan  Tumbuh menjadi otak besar dan lobus olfaktorius.  Otak besar untuk belajar dan gerakan yang disadari.  Lobus olfaktorius berfungsi sebagai lobus pembau. b. Otak tengah, berfungsi sebagai lobus penglihatan. c. Otak belakang  Atap otak belakang menebal membentuk otak kecil (cerebellum) yang berfungsi untuk keseimbangan dan koordinasi gerakan.  Dasar otak belakang membentuk sumsum penghubung (medula oblongata) sebagai pusat pengatur denyut jantung, pembuluh darah dan gerakan pernapasan. (1). Sistem saraf pada ikan 

Otak besar dan otak tengah berhubungan dengan saraf penglihatan. Kedua otak ini tidak berkembang dengan baik.



Otak kecil merupakan tempat saraf keseimbangan dan gurat sisi. Otak kecil berkembang dengan baik.

(2). Sistem saraf pada amphibi 

Bagian otak yang berkembang dengan baik adalah otak tengah sebagai pusat penglihatan.



Otak besar berhubungan dengan indra pencium dan otak kecil hanya merupakan lengkung mendatar yang menuju ke sumsum lanjutan yang tidak berkembang dengan baik.

(3). Sistem saraf pada reptil Otak besar berkembang dengan baik, sebagai pusat saraf pembau. Otak besar ini meluas sehingga menutupi otak tengah. Bagian lainnya kurang berkembang. (4). Sistem saraf pada burung 

Otak burung telah berkembang cukup baik. Otak besar dan otak kecilnya berukuran relatif besar. Permukaan otak besar tidak berlipat.



Otak tengah berbentuk gelembung, berkembang dengan baik dan merupakan pusat saraf penglihat.

112

MODUL BIOLOGI UMUM 

BIOLOGI UA

Otak kecil permukaanya berlipat-lipat sehingga mampu menampung sel saraf dalam jumlah yang banyak. Otak kecil sebagai pusat pengatur keseimbangan burung pada waktu terbang.

5. Sistem saraf pada mamalia Pada mamalia seluruh bagian otaknya berkembang dengan baik dan sempurna. Permukaan otak besar dan otak kecilnya berlipat-lipat, sehingga dapat menampung lebih banyak neuron. Di antara vertebrata, mamalia memiliki perkembangan otak yang paling baik.

SISTEM HORMON (ENDOKRIN) Hormon adalah suatu zat kimia yang dihasilkan oleh kelompok sel tak bersaluran atau kelenjar buntu (endokrin). Hormon bersama-sama dengan saraf berfungsi sebagai pengatur dan pengendali kerja alat-alat tubuh. Hormon diedarkan oleh darah menuju ke jaringan/organ sasaran yang dipengaruhinya. Jaringan sasaran akan memberikan reaksi, sedangkan jaringan bukan sasaran tidak memberikan reaksi. Emosi juga dipengaruhi kerja hormon. Kelenjar buntu yang terdapat pada tubuh manusia meliputi : (1). Kelenjar pituitari/hipofisis o

Terletak di dasar otak besar yang disebut hipotalamus.

o

Bekerja di bawah pengaruh zat kimia yang dihasilkan oleh hipotalamus.

o

Disebut "master of gland" karena hipofisis menghasilkan hormon yang mempengaruhi kelenjar buntu lainnya.

Hormon yang dihasilkan antara lain : Hormon tirotropin : mempengaruhi kelenjar tiroid/gondok. Hormon paratirotropin : mempengaruhi kelenjar paratiroid/anak gondok. Hormon prolaktin : mempengaruhi kelenjar air susu. Hormon adrenokortikotropin : mempengaruhi kelenjar adrenal/anak ginjal. Hormon gonadotropin : mempengaruhi kelenjar gonad/kelamin. Somatotropin : mempengaruhi pertumbuhan. (2). Kelenjar gondok/tiroid. Menghasilkan hormon tiroksin yang berfungsi untuk : mempengaruhi pertumbuhan tubuh dan perkembangan mental dan mengatur

113

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

metabolisme di dalam tubuh. Bahan dasar tiroksin adalah yodium. Kekurangan yodium dapat menyebabkan tergantungnya fungsi kelenjar gondok, yang akhirnya terjadi pembengkakan kelenjar gondok (penyakit gondok). (3). Kelenjar anak gondok/paratiroid Menghasilkan parathormon yang berfungsi mengatur kadar kalsium dalam darah. Kekurangan parathormon menyebabkan darah kurang zat kapur dan menimbulkan kekejangan

(tetanus).

Kelebihan

parathormon

menyebabkan

tulang

rapuh

(osteomalasi). (4). Kelenjar timus Merupakan kelenjar penimbun hormon somatotropin atau hormon pertumbuhan yang hanya berfungsi pada masa pertumbuhan. (5). Kelenjar pankreas/langerhans Terletak di dalam pankreas, menghasilkan hormon insulin. Fungsi hormon insulin adalah mengatur kadar glukosa dalam darah dengan memfasilitasi proses perubahan glukosa (gula darah) menjadi glikogen (gula otot), yang selanjutnya akan disimpan di dalam hati atau otot. Kekurangan hormon insulin menyebabkan proses perubahan glukosa menjadi glikogen akan menurun, sehingga tidak semua kelebihan glukosa dapat disimpan. Akibatnya kadar glukosa dalam darah menjadi tinggi, sehingga menimbulkan penyakit kencing manis (diabetes mellitus). (6). Kelenjar anak ginjal/andrenalis/suprarenalis Terletak di permukaan atas sepasang ginjal. Dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu : a.Bagian kulit (korteks) menghasilkan hormon kortison. Kekurangan hormon ini menimbulkan gejala penyakit "addison"(kulit menjadi merah). b. Bagian dalam (medula) menghasilkan hormon adrenalin yang berfungsi meningkatkan kadar glukosa dalam darah, memperlebar saluran nafas, mempercepat denyut jantung, menyebabkan lebih banyak darah dikirim ke otak dan otot, terjadinya pelebaran pupil, dan menegakkan rambut di seluruh tubuh. (7). Testis Menghasilkan hormon testosteron yang berfungsi mempengaruhi tanda-tanda kelamin sekunder misalnya tumbuhnya kumis dan cambang, pelebaran bahu, membesarnya suara pada dan pematangan spermatozoa. (8). Ovarium

114

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Hormon yang dihasilkannya yaitu estrogen berfungsi mempengaruhi ciri kelamin sekunder wanita, seperti melebarnya pinggul, membesarnya payudara, dan pematangan sel telur. Selain itu juga mensekresikan hormon progesteron, bersama estrogen mengatur persiapan rahim bagi kehamilan dan mengatur siklus menstruasi. (9). Kelenjar usus dan lambung Usus menghasilkan hormon sekretin yang berfungsi merangsang pengeluaran getah pankreas. Lambung menghasilkan hormon gastrin yang berfungsi merangsang pengeluaran getah lambung.

115

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

21. BIOSISTEMATIKA TUMBUHAN Keanekaragaman sifat dan ciri yang dimiliki suatu makhluk hidup sesungguhnya menggambarkan keanekaragaman potensi dan manfaat yang dapat digali. Bila data dan informasi ilmiah mengenai sumber daya hayati belum sepenuhnya dapat diungkap maka kepunahan suatu makhluk hidup sama artinya dengan kehilangan kesempatan untuk memanfaatkan potensi yang dimiliki makhluk hidup tersebut. Seperangkat gen yang ikut hilang bersama peristiwa kepunahan itu mungkin memiliki potensi dan manfaat yang tidak akan dijumpai lagi pada makhluk hidup yang lain. Kehidupan manusia sangat bergantung kepada sumber daya hayati sebagai sumber bahan pangan, sandang, papan dan bahan penunjang pengembangan industri. Peningkatan jumlah, jenis maupun kualitas kebutuhan manusia mendorong upaya pemanfaatan sumber daya hayati secara terus menerus, oleh karena itu kekayaan tersebut harus diamankan. Dalam pengamanannya dituntut perubahan sikap dari defensif yaitu melindungi alam dari pengaruh pembangunan menjadi upaya ofensif untuk memenuhi kebutuhan akan sumber daya hayati sekaligus mempertahankannya untuk kehidupan di masa yang akan dating. Pengelolaan sumber daya hayati termasuk sumber daya genetika yang ada didalamnya menjadi tanggung jawab yang berat terutama bagi pengambil keputusan, lembaga riset, perguruan tinggi maupun para intelektual. Dalam kegiatan ini masyarakat perlu dilibatkan agar mereka menyadari ketergantungan hidupnya kepada kekayaan biota tersebut. Dengan mengetahui potensi dan manfaatnya

diharapkan

penghargaan

terhadap

sumber

daya

hayati

dan

keanekaragaman genetikanya semakin meningkat sehingga tingkat kerusakan yang terjadi dapat ditekan. Kondisi Sumber Daya Tumbuhan Indonesia Potensi kekayaan sumber daya hayati dan genetika tidak cukup berhenti hanya untuk dikagumi saja. Persoalan rawan pangan yang menimpa penduduk negara-negara berkembang termasuk Indonesia perlu segera ditangani dan diantisipasi karena proyeksi penduduk pada tahun 2030 nanti ternyata memperlihatkan jumlah yang

116

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

cukup fantastis, naik kurang lebih 160% dibandingkan jumlah penduduk pada tahun 1990. Keanekaragaman genetika merupakan bahan mentah terpenting untuk mengembangkan bioteknologi modern terutama untuk perakitan tanaman transgenik yang dipandang mampu menyelesaikan problematika pangan. Sumber daya genetika yang ada saat ini merupakan anugerah terakhir yang memberikan harapan untuk mengubah nasib bangsa ini menuju kecukupan pangan, mengentaskan kemiskinan sekaligus meningkatkan kesejahteraan. Wilayah Indonesia merupakan tempat tinggal berbagai macam suku bangsa dengan beranekaragam tradisi dan budaya, sehingga tidak mengherankan bila lebih dari 6000 tumbuhan dari 28.000 jenis tumbuhan di dunia telah diketahui potensinya dan dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan mereka sehari-hari. Dalam memenuhi kebutuhan pangan seperti karbohidrat, protein dan vitamin telah dimanfaatkan tidak kurang dari 900 jenis tumbuhan. Indonesia juga dikenal kaya dengan keanekaragaman jenis rotan, bambu, dan bahan baku obat-obatan. Lebih dari 122 jenis bambu dari 1200 bambu di dunia ada di Indonesia, 56 jenis di antaranya memiliki nilai ekonomi penting. Di Kabupaten Sorong misalnya, dijumpai 16 jenis rotan, 15 jenis di antaranya dari marga Calamus dan 1 jenis dari marga Korthalsia. Dari 15 jenis rotan marga Calamus, 8 jenis diantaranya belum diidentifikasi. Dari tumbuhan obat dapat ditemukan bermacam-macam jenis anggota Piperaceae seperti Piper betle, P. nigrum, P. retrofractum, P. sarmentosum dan P. cubeba yang secara morfologi sangat mirip tetapi dalam pemanfaatannya sangat berbeda. Dilihat dari jumlah jenis makhluk yang mendiami kawasan ini dunia mengakui

Indonesia

sebagai

salah

satu

pusat

keanekaragaman

hayati.

Keanekaragaman jenis tumbuhan yang besar pada umumnya diiringi dengan keanekaragaman genetika yang besar pula. Kawasan Malesia yang meliputi Indonesia, malaysia, Filipina dan Papua Nugini antara lain merupakan pusat keanekaragaman genetika terpenting untuk Dipterocarpaceae, Zingiberaceae, Piperaceae, Myrtaceae, Sapindaceae dan Apocynaceae. Indonesia juga merupakan tanah tumpah darah keluarga Musaceae sehingga keanekaragaman pisang di kawasan ini sangat melimpah, baik pisang yang dibudidayakan maupun pisang

117

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

liar. Sebagian besar kultivar pisang dari 500 kultivar pisang di dunia ada di Indonesia. Kondisi sumber daya genetika sangat dipengaruhi proses pembangunan. Pembangunan di sektor pertanian seperti ”revolusi hijau” di kawasan Asia telah berhasil melipat gandakan produksi padi, namun keuntungann dari kebijakan ini lebih banyak dikecap oleh orang-orang yang memiliki lahan, modal dan akses. Sistem penanaman monokultur yang uniform lebih memberikan keuntungan bagi produsen benih, pupuk dan pestisida. Dampak lain dari kebijakan ini adalah terjadinya erosi genetik terutama kultivar lokal tradisional yang terpinggirkan karena penanaman kultivar modern secara besar-besaran. Keadaan ini makin buruk dengan kebijakan pemerintah untuk menfasilitasi eksploitasi dan ekstrasi sumber daya hayati hutan melalui HPH (Hak pengusahaan hutan). Proses penggundulan telah mengikis habis jutaan hektar lahan hutan. Kekayaan flora dan fauna yang ada didalamnya ikut hilang untuk selamanya. Kerusakan hutan di Indonesia kini diperkirakan mencapai 1,6 juta hektar per tahun. Banyak sumber daya hayati khususnya sumber daya genetika Indonesia yang semakin berkurang akibat eksploitasi yang berlebihan sehingga tidak mengherankan bila kita memiliki daftar kepunahan tumbuhan yang terpanjang di dunia. Populasi ramin menipis, kayu gaharu dan kayu cendana terancam punah. Berkaitan dengan kekayaan keanekaragaman genetika tumbuhan asli Indonesia kegiatan bioprospecting semakin meningkat, perlombaan pencarian bahan obat baru semakin intensif dan diperkirakan akan menjadi bisnis yang sangat menguntungkan melebihi bisnis dotcom. Modal dasar pencarian bahan obat baru adalah sumber daya hayati dan genetika sehingga dengan kekayaan biota yang tersisa, Indonesia masih mempunyai peluang memanfaatkannya dengan syarat segera menghentikan semua bentuk ekstraksi sumber daya yang berlebihan melalui kegiatan pengelolaan sumber daya genetika yang terencana dengan baik. Peran Taksonomi Erosi genetika pada jenis-jenis yang dieksploitasi tanpa dasar ilmiah memberikan dampak yang memprihatinkan. Fragmentasi dan kerusakan habitat, pengurasan populasi alaminya dan penanaman kultivar unggul yang terus menerus sehingga

118

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

mendesak kultivar lokal akan menyebabkan keanekaragaman genetika makin lama makin menipis dan akan berakhir dengan kepunahan gen-gen yang berpotensi. Solusi yang paling realistis untuk menanggulangi erosi sumber daya genetik yang terus terjadi adalah dengan melakukan konservasi genetika. Kegiatan ini berupa pengelolaan koleksi dan pemeliharaan pusat-pusat sumber daya daya genetik yang mewakili spektrum keanekaragaman genetik, termasuk didalamnya koleksi kultivar lokal tradisional dan kerabat liarnya. Pengelolaan sumber daya genetika tumbuhan meliputi upaya untuk melestarikan, mengamankan sekaligus memanfaatkan keanekaragaman genetika seoptimal mungkin sehingga berguna bagi generasi sekarang maupun yang akan datang. Langkah-langkah operasioal dalam pengelolaan sumber daya genetika yang lengkap, meliputi: 1) kegiatan eksplorasi, inventarisasi, dan identifikasi sumber daya genetika, 2) melakukan koleksi secara ex situ dan in situ, 3) pasporisasi dan dokumentasi, 4) evaluasi, karakterisasi, dan katalogisasi, 5) pemanfaatan, seleksi, hibridisasi, dan perakitan varietas, 6) konservasi dan rejuvinasi, serta 7) pertukaran materi, perlindungan, dan komersialisasi. Dari kegiatan-kegiatan operasional di atas, pakar dan peminat taksonomi dapat terlibat dan berperan langsung dalam kegiatan eksplorasi, inventarisasi, identifikasi

sumber

daya

genetika,

pasporisasi,

dokumentasi,

evaluasi,

karakterisasi, dan katalogisasi. Ini bukan tugas yang mudah mengingat objek yang dihadapi cukup besar meliputi sumber daya genetika yang terdapat dalam jutaan hektar hutan yang akan dikonservasi. Aktivitas floristik yang dilakukan di wilayah tropis seperti di Indonesia masih jauh dari selesai. Kita sedang berpacu dengan ulah manusia yang menyebabkan kepunahan sumber daya genetika. Jutaan hektar hutan punah akibat kegiatan illegal loging, pembukaan lahan baru dan penambangan yang merupakan pemicu utama kepunahan keanekaragaman biota. Tidak lama lagi kita juga akan kehilangan sumber daya genetika yang terdapat di pulau Nipah yang segera akan tenggelam akibat kegiatan penambangan pasir laut. Penyelesaian sensus keanekaragaman hayati seluruh wilayah Indonesia tidak dapat ditunda lagi. Flora Melaesiana harus diselesaikan secara tuntas; meskipun demikian bukan berarti bidang penelitian taksonomi lain harus

119

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

menunggu eksplorasi, inventarisasi dan identifikasi selesai. Pakar dan peminat taksonomi perlu mendukung dan melakukan penelitian yang sesuai dengan kebutuhan para pengguna.. Penelitian-penelitian eksplorasi, inventarisasi dan identifikasi membutuhkan biaya yang tidak sedikit (diperkirakan 12 juta dollar per tahun) dan hasilnya terkesan tidak berdampak langsung pada proses pembangunan, sehingga jarang sekali pengambil keputusaan yang bersedia memberikan dana yang memadai.

Keadaan

ini

menjadi

kendala

untuk

penyelesaian

sensus

keanekaragaman genetika di kawasan ini. Penelitian-penelitian yang terkait langsung dengan pengelolaan sumber daya genetika seperti evaluasi, karakterisasi dan katalogisasi lebih banyak diperhatikan oleh pengambil keputusan. Dana yang disediakan cukup besar dan memadai. Misalnya penelitian RUT (Riset Unggulan Terpadu) untuk Jakstra 20002004. Pada bidang pertanian penelitian difokuskan pada kegiatan pemberdayaan sumber daya alam hayati Indonesia dalam rangka mencari terobosan ilmiah mendasar untuk memecahkan berbagai permasalahan di bidang pertanian. Lingkup penelitian dibatasi untuk tema penelitian penanda molekuler dan analisis genom. Peluang-peluang yang diberikan melalui penawaran pendanaan ini ataupun pendanaan lain (seperti Hibah Tim) perlu direspon positif oleh pakar dan peminat taksonomi. Disamping tetap melanjutkan sensus keanekaragaman genetika, penelitian-penelitian biosistematika juga perlu digalakkan terutama untuk tumbuhan yang telah memiliki informasi flora cukup lengkap seperti tumbuhan tinggi. Apabila tidak ingin dipandang sebelah mata oleh pakar-pakar bidang lain, taksonomi mau tidak mau harus dapat menyelesaikan penanganan keanekaragaman hayati dan genetikanya selaras dengan kemajuan perkembangan ilmu dan teknologi. Teknologi yang telah ada harus dimanfaatkan. Data dan informasi yang diperoleh dengan teknik-teknik konvensional tetap dan pasti sangat berguna namun pakar taksonomi juga harus menyadari bahwa saat ini informasi dan data molekular sangat dibutuhkan oleh pengguna khususnya para pemulia tanaman. Evaluasi dan karakterisasi yang menghasilkan data keanekaragaman genetika berdasarkan marka-marka molekuler seperti RFLP, RAPD dan mikrosatelit, pemetaan gen maupun sidik jari DNA ditunggu para pemulia tanaman sebagai modal dasar dalam perakitan kultivar baru. Data dan

120

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

informasi yang telah terakumulasi kemudian disintesis untuk memata-matai proses evolusi dan hubungan kekerabatan dan hasilnya dapat digunakan sebagai acuan dalam kegiatan rekayasa genetika. Klasifikasi Biodiversitas Tumbuhan Dalam golongan tumbuh-tumbuhan atau pohon-pohonan yang disebut juga kingdom plantae atau kerajaan tumbuh-tumbuhan dapat kita bagi-bagi menjadi beberapa divisi, antara lain adalah : 1) Divisi Thallophyta / Thalopita / Thalophita : Divisi thallophyta adalah tumbukan yang memiliki thalus (alga atau ganggang) 2) Divisi Bryophyta / Briopita / Briophita : Divisi bryophyta meliputi golongan lumut-lumutan 3) Divisi Pteridophyta / Pteridopita / Pteridophita : Divisi pteridophyta meliputi golongan paku-pakuan 4) Divisi Spermatophyta / Spermatopita / Spermatophita : Divisi spermatophyta meliputi golongan tumbuhan berbiji baik tumbuhan berbiji keping satu (monokotil) maupun dua (dikotil) Berdasarkan morfologi atau susunan tubuh tumbuhan bisa dibedakan lagi atas dua jenis kelompok, yakni : 1) Thallophyta : tumbuhan yang belum memiliki daun, akar dan batang yang jelas. 2) Cormophyta / Kormopita / Kormophita : tumbuhan yang batang, akar dan daun sudah jelas yang meliputi tiga divisi selain thalophita yaitu bryophita, pteridophita dan spermatophita. Cakupan Kajian Biosistematika Dalam mengkaji keanekaragaman tumbuhan, tidak hanya terbatas dari aspek taksonomi semata yang terkonsentrasi kepada identitas taksa spesies, akan tetapi cakupan biosistematika juga meliputi aspek evolusi, variasi-variasi intra dan interspesies, mekanisme spesiasi, dan fenomena-fenomena divergensi spesies sebagai cikal bakal munculnya keanekaragaman. Dengan demikian, kajian taksonomi hanya merupakan salah satu dari aspek biosistematika yang kemudian didukung oleh penjelasan-penjelasan kontekstual berkenaan dengan kekerabatan filogenetik dan fenetik dari kelompok tumbuhan.

121

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

22. BIOSISTEMATIK HEWAN Keanekaragaman makhluk hidup di dunia sangat bervariasi. Kira-kira satu juta jenis hewan dan

lima ratus ribu jenis tumbuhan telah deskripsi, dan yang belum

dideskripsi kira-kira 3 – 10 juta jenis. Setiap spesies mungkin memiliki berbagai perbedaan bentuk berdasarkan seks, umur, kelompok, musim, morfologi dan fenomena lain. Tidak mungkin untuk mempelajari keanekaragaman makhlik hidup di dunia ini tampa pengelompokan dan dan klassifikasi. Metoda dan prinsip yang digunakan dalam pengelompokan hewan yang beraneka ragam ini dipelajari didalam ilmu sitematik hewan (systematic zoology). Taksonomi berasal dari bahasa latin taxis = susun, dan nomos = aturan, sedangkan deffinisi dari taksonomi adalah ilmu yang mempelajari tentang teori dan praktek pengelompokan hewan. Sistematik berasal dari kata latin systema, yaitu suatu sistem klassifikasi yang dikembangkan oleh seorang naturalist Linneaus tahun 1735. Sedangkan definisi sistematik moderen menurut Simpson (1961) adalah studi mengenai bentuk keaneka ragaman organisme dan bentuk hubungan biologi antara mereka atau ringkasnya sistematik adalah ilmu yang mempelajari keaneka ragaman organisme. Salah satu fungsi utama ilmu sistematik adalah untuk determinasi dengan cara membandingkan sifat yang dimiliki oleh setiap spesies pada tingkatan takson yang lebih tinggi. Fungsi lain untuk determinasi apakah sifat takson tertentu memiliki kesamaan atau perbedaan karakter biologi antara satu dengan yang lainnya. Jadi sistematik itu sendiri lebih terfokus pada variasi dalam takson. Secara keseluruhan sistematik memegang suatu posisi yang unik dan sangat diperlukan dalam ilmu biologi. Klassifikasi membuat diversitas organisme dapat diterima pada disiplin ilmu yang lain. Prinsip dasar sistem Klasifikasi Kesamaan ciri Tingkatan taxon: Domain Kingdom Filum (Fila) Kelas Ordo

122

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Famili (Familia) Genus (Genera) Species Ciri-ciri yang diperlukan untuk klasifikasi: 1.

Jumlah jaringan: Diploblastik, Triploblstik

2.

Struktur tubuh : Acoelomata, Pseudocoelomata, Coelomata

3. Ciri lainnya : Simetri, Buku (Segmen), Appendage, Skeleton, Seks (Kelamin), Perkembangan embrio (Holoblastis, Meroblastis), Larva (Trochopor, planula, mirasidium dll). Peraturan dalam pemberian nama ilmiah (Kongres Zoologi Internasional, 1911): 1.

Nama binatang dan tumbuhan harus berbeda

2.

Tidak ada 2 genera pada hewan mempunyai nama yang sama & spesies yang sama.

3.

Tidak ada suatu nama yang diprioritaskan

4.

Nama ilmiah harus bahasa latin atau dilatinkan

5.

Nama genus harus tunggal dan dimulai dengan huruf besar

6.

Nama species harus kata tunggal, dimulai dengan huruf kecil (kata sifat yang menerangkan genus), kecuali nama yang telah memakai huruf besar

7.

Nama Author berhak dicantumkan dibelakang nama species

8.

Apabila nama genus baru diusulkan, tipe speciesnya harus ditunjukan

9.

Nama famili dibentuk dari nama genus dengan penambahan idae dan subfamili dengan inae

10. Jika ada nama genus atau species di usulkan berlaku hukum prioritas, yaitu nama yang diusulkan dahulu, berhak di pakai Klasifikasi Hewan Klasifikasi tidak diberikan secara lengkap, hanya takson-takson yang cukup penting diberikan. Untuk memudahkan mengingatnya dibelakang nama takson dicantumkan arti kata asalnya, misalnya G berasal dari kata Greek (Yunani), L berasal dari kata latin. A. Subkingdom: Protozoa 1. Filum: Protozoa

123

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

(G. Protos=pertama; Zoon=hewan), Hewan yang pertama di dunia. Kelas-kelasnya terdiri atas : 1) Rhizopoda (G.Rhiza=akar,podous=kaki). Mempunyai pseudopodium untuk pergerakan. Contoh: a. Amoeba proteus ,hidup diair tawar, b. Entamoeba histolytica, parasit dalam usus. 2) Flagellata (L.flagellum=cambuk kecil). Mempunyai satu atau lebih flagella untuk pergerakan. Contoh: a. Euglena, flagella yang hidup diair tawar, b. Trypanosoma,parasit dalam darah. 3) Sporozoa (G.spora=benih,zoon=hewan). Sebagai parasit dalam daur hidupnya mengalami pembiakan dengan pembentukan spora. Contoh: Plasmodium vivax penyebab malaria. 4) Ciliata (L.Cillium=bulu mata) Mempunyai banyak sillia untuk pergerakan. Contoh: a. Paramaesium caudatum, hidup diair tawar, b. Vorticella,hidup diair tawar, c. Balantidium coli, parasit pada usus. B.Subkingdom Metazoa (Tubuh Terdiri Atas Banyak Sel ) I. Filum Porifera (L.Porus = lubang kecil;Ferre = mengandung) Pada tubuhnya terdapat pori-pori untuk masuknya air. Air keluar melalui oskulum, mempunyai rangka atu spikula dan akuatik. Contoh: a. Crantia, b. Euspongia, rangka dari spongia, hidup diair laut, c. Spogila,hidup diair tawar. II. Filum Coelenterata (G.Koilos = rongga;Enteran = usus) Bentuk tubuh radial simetri, usus berupa kantung, tak ada anus, tentakel dengan nematosit. Kelas-kelasnya terdiri atas: 1) Hydrozoa, Contoh: a. Hydra,hidup diair tawar, b. Obelia,ada bentuk polip (koloni) medusa,hidup di air laut, c Physalia,hidup di air laut. 2) Scypozoa,sebangsa ubur-ubur,bentuk medusa, Contoh: Aurelia aurita 3) Antozoa,bangsa hewan karang dan anemon laut, Contoh:a.Fungia, karang jamur, b. Acropora, c. Metridium III. FilumPlatihelminthes (G.Platy=pipih;Helminth=cacing) Cacing yang pipih,saluran pencernaan tak lengkap atau tidak ada saluran pencernaan dan biasanya hermaphrodit.

124

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Kelas-kelasnya terdiri atas: 1) Turbelaria. Contoh: Planaria, hidup diair tawar. 2) Trematoda, Fasciola hepatica, parasit dihati ternak. 3) Cestoda (G.Cestos = ikat pinggang). Contoh: Taenia saginata, cacing pita sapi, Taenia solium,cacing pita babi. IV. Filum Aschelminthes (Nemathelminthes; G.Nema=benang) Biasanya berbentuk silindris,diliputi kutikula dan uniseksual. Kelas: Nematoda. Contoh: Ascaris lumbricoides (cacing perut/cacing gelang), Ancylostoma duodenale, (cacing tambang), Enterobius vermicularis (cacing kremi). V. Filum Annelida (L.Annulus=cincin kecil) Dibagian luar tubuh terdapat cincin-cincin, saluran pencernaan sempurna dan biasanya hermaphrodit. Kelas-kelasnya terdiri atas : 1) Polychaeta (G.Poly = banyak; chaeta = seta). Contoh: Nereis, hidup diair laut 2) Olygochaeta (G.Olligai = sedikit). Contoh: Pheretima,cacing tanah; Tubifek, hidup didasar air tawar 3) Hirudinea (L.Hirudo = lintah). Tak ada seta, mempunyai pengisap. Contoh: Hirudo medicinalis, lintah air tawar Haemadipsa zaeylanica, pacet. VI. Filum Molusca (L.Mollis=lunak). Tubuh lunak, tak bersegmen, mempunyai struktur yang disebut mantel yang dapat membentuk cangkang. Kelas-Kelasnya : 1) Gastropoda (G.Gaster=perut; podous=kaki). Biasanya mempunyai satu cangkang diluar tubuh,bentuk terputar. Contoh: Achatina fulica, bekicot. 2) Pelecypoda (Lamellibranchiata, Bivalva) (G.Pelekys = kapak; podous = kaki) Punya sepasang cangkang kiri-kanan, insang berlapis-lapis (lamella). Contoh: Corbicula, kerang air tawar. 3) Cephalopoda (G.cephalo=kepala; podous=kaki). Tentakel-tentakel (kaki) terdapat disekeliling kepala. Contoh: Loligo indica, sotong; Sepia,cumi-cumi; Octopus gurita. VII. Filum :Arthropoda (G.Arthron=ruas). Tubuh dan kakinya beruas-ruas, rangka luar mengandung kitin Kelas-Kelasnya:

125

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

1) Crustacea (L.Crusta=cangkang keras). Contoh: a.Daphnia, kutu air. 2) Hexapoda

(G.Hexa=enam)atau

Insecta;(L.Insecta=dibagi-bagi).

Tubuh

terbagi tiga bagian : kepala, thorak, dan abdomen, tiga pasang kaki pada thorak, ada mata facet dan tunggal dan kebanyakan bersayap. Contoh Formica (semut) 3) Arachnida (G.Arachne =labah-labah). Bangsa labah-labah, pada bagian abnomen terdapat alat untuk membuat benang sarang. Contoh : Nephila maculata, labah-labah kuning, Argione undulate 4) Myriapoda, bangsa lipan, Tubuh terdiri dari kepala dan badan yang bersegmen banyak, bentuk tubuh panjang. Contoh: Scolopendra, lipan besar, Geophilus, kelemayar. VIII. Filum Echinodermata (G.Echinos =duri;derma=kulit). Tubuh radial simetri,rangka dalam dari kapur, permukaan tubuh berduri, hidup di laut. Kelas-kelasnya: 1) Asteroidea (G.Astron=bintang). Contoh: Asterias, bintang laut merah. 2) Echinoidea (G.Echinos=duri). Contoh: a. Diadema,berduri panjang dan tajam, b. Colobocentrotus, duri tidak tajam. 3) Holothuroidea,bangsa teripang. Contoh:a.Holothuria atra, teripang hitam. 4) Ophiuroidea, brittle star. Contoh :Ophiolepsis 5) Crinoidea, lili laut/bakung laut. Contoh; Asterias, Antedon IX. Filum Chordata (G.Chorda=tali) Tubuh bilateral simetris, saluran pencernaan lengkap, mempunyai korda pada bagian medio-dorsal, kadang-kadang hanya pada tingkat embrio. Syaraf pusat dibagian medio- dorsal. Subfilum 1. Tunicata (G.Tunica=mantel penutup). Korda dan pusat syaraf dibagian dorsal hanya pada tingkat larva, sedangkan dewasa mempunyai tunika. Contoh:Ciona,hewan yang hidup dilaut Subfilum 2. Cephalochordata (G.Cephalo = kepala). Kordata terentang hingga kebagian kepala, bentuk seperti ikan. Contoh : Eranchiostoma, hewan ini lebih dikenal dengan nama Amphioxus

126

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Subfilum 3. Agnatha (G.Gnatos=rahang). Bentuk seperti ikan, tak mempunyai rahang dan sirip yang berpasangan. Contoh: Pteomyzon, hewan ini menempel pada ikan dan memakan dagingnya. Subfilum 4. Gnathostomata (G.Gnathos=rahang;stoma=mulut). Mempunyai rahang serta sirip berpasangan atau anggota tubuh. Agnatha dan Gnathostomata dikelompokkan sebagai hewan vertebrata. 1). Superkelas Pisces (L.Piscis=ikan ) Hewan bersifat aquatik sirip berpasangan (s.pektoral dan s.pelvik) dan sirip tunggal (s.dorsal, s.kaudal, s.anal), bernafas dengan insang, rongga hidung tidak berhubungan dengan rongga mulut. a. Kelas Chondrichthyes (G.Chondros=rawan;ichthys=ikan). Ikan bertulang rawan, sisik runcing, halus, mengarah kebelakang, mulut ventral dengan gigigigi tajam. Punya beberapa pasang celah insang, kebanyakan hidup di laut. b. Kelas Osteicthyes (G. osteon=tulang; ichthys=ikan). Bangsa ikan bertulang sejati, mulut biasanya terminal, insang ditutup operkulum dan biasanya sisiknya pipih. Contoh Cyprinus carpio (Cypriniformes, Cyprinidae). 2). Superkelas Tetrapoda Vertebrata biasanya hidup didarat (secara sekunder menjadi akuatik), berkaki empat, rangka dari tulang, rongga hidung berhubungan dengan rongga mulut a. Kelas Amphibia (G.Amphi=kedua belah;bios=hidup). Hewan yang hidup didaratan dan diair (tak pernah dilaut). Contoh Bufo melanoctitus, kodok. b. Kelas Reptilia (L. Repere=merayap). Kulit keras, sering bersisik, bernafas dengan paru-paru, biasanya bertelur dan bersifat poikilothermal. Contoh : Phyton reticulates, ular sanca, Crocodillus prosus, buaya. c. Kelas Aves (L. avis=burung). Tubuh ditutupi oleh bulu, anggota depan menjadi sayap.Bagian depan distal bersisik, tak bergigi, mulut berparuh, dilapisi oleh zat tanduk Contoh Columba livia, merpati. d. Kelas Mamalia. Tubuh ditutupi rambut, mempunyai kelenjar susu untuk meyusui anak-anaknya.Vertebtre leher biasanya 7 ruas.Termasuk hewan homoithermal Contoh: Babi Sus vitatus, babi hutan, Pongo pygmaeus orang hutan di Sumatera.

127

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

23. GENETIKA Genetika adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat keturunan (hereditas) serta segala seluk-beluknya secara ilmiah. Orang yang dianggap sebagai "Bapak Genetika" adalah Johan Gregor Mendel. Dalam genetika kita mengenal istilah gen dan kromosom yang merupakan wujud fisik dari karakter-karakter yang ditransfer dari generasi ke generasi. Kromosom adalah suatu unit struktural seperti benang yang membawa gen dan terdapat dalam inti sel. Sepasang kromosom adalah "homolog" sesamanya, artinya mengandung lokus gen-gen yang bersesuaian yang disebut alel. Gen adalah satuan informasi genetik pembawa sifat yang berupa urutan nukleotida pada DNA. Lokus adalah lokasi yang diperuntukkan bagi gen dalam kromosom. Alel ganda (multiple alleles) adalah adanya lebih dari satu alel pada lokus yang sama. Secara morfologi, kromosom terdiri atas lengan kromosom, sentromer (tempat melekatnya dua lengan kromosom) serta kinektokor (bagian sentromer yang menghubungkan kromatid dengan gelendong mitotik).

lengan

sentromer dengan kinektokor

Gambar Struktur kromosom Berdasarkan posisi sentromernya, kromosom dibedakan atas beberapa tipe, yaitu : Metasentrik yaitu kromosom dengan sentromer terletak tepat ditengah-tengah sehingga lengan kromosom sama panjang Submetasentrik yaitu kromosom dengan sentromer hampir ke tengah sehingga lengan kromosom terbagi tidak sama panjang Telosentrik yaitu kromosom dengan sentromer terletak di ujung lengan kromosom Akrosentrik yaitu kromosom dengan sentromer hampir di ujung lengan kromosom sehingga lengan kromosom berbeda panjangnya secara ekstrim

128

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Sedangkan berdasarkan lokasinya, kromosom terbagi atas dua tipe yaitu : Kromosom somatik (kromosom tubuh) yaitu kromosom yang terdapat pada sel-sel tubuh yang berada dalam bentuk pasangan (diploid) Kromosom seks (gonosom) yaitu kromosom yang terdapat dalam sel-sel kelamin (ovum dan sperma) yang berada dalam bentuk tunggal (haploid) Di dalam kromosom terdapat jalinan DNA yang kompleks yang dikemas oleh suatu protein histon sehingga termampatkan sedemikian rupa. Tiap unit DNA (deoxyribonucleat acid) tersusun atas pasangan basa (purin dan pirimidin) yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen dan rangka utama berupa gula-fosfat. Struktur DNA ini berupa double helix. Hereditas dan Persilangan Istilah-istilah penting dalam persilangan : Parental (P): induk atau tetua yang melakukan persilangan Filial (F) atau turunan : individu hasil persilangan Fenotip : karakter individu yang teramati secara langsung, misalnya karakter fisik warna Genotip : komposisi genetik individu yang tidak tampak Dominan : karakter yang menutupi ekspresi dari karakter lain (dilambangkan dengan huruf kapital) Resesif : karakter yang ditutupi oleh ekspresi karakter lain (dilambangkan dengan huruf kecil) Epistasis : penutupan ekspresi dari suatu gen oleh gen lain yang bukan alelnya Intermediet : karakter yang sama-sama kuat dalam ekspresinya, sehingga tidak ada yang tertutup atau menutupi Homozigot : kondisi dimana genotip bersifat seragam (dominan atau resesf saja, misal RR dan rr Heterozigot : kondisi dimana genotip beragam atau terdiri atas dua perfoma (dominan dan resesif), misal : Rr

129

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Peranan reproduksi seksual Mekanisme pewarisan sifat dari tetua kepada anak atau keturunannya tidak terlepas dari proses reproduksi seksual. Dalam reproduksi seksual, unit penting yang saling bersatu adalah sperma (sel dengan segala perangkat genetiknya dari individu jantan) dan ovum (dari individu betina). Kedua unit sel reproduktif tersebut akan melebur (fertilisasi) dan membentuk cikal bakal individu baru berupa zigot. Dengan demikian, sifat turunannya merupakan kombinasi dari dua sifat dari tetua (jantan dan betina atau ayah dan ibu). Dari proses reproduksi seksual dapat diketahui bahwa material genetik dalam sel-sel kelamin akan bergabung secara bebas saat fertilisasi dan pada awalnya terpisah secara bebas pula saat gametogenesis (pembentukan sel-sel gamet: spermatogenesis dan oogenesis). Konsep-Konsep Penting Mendel Mendel mempelajari beberapa sifat pada tanaman kapri seperti tinggi tanaman, warna bunga dan lain-lainnya yang bersifat dominan dan resesif. Hasil percobaan monohibrid menunjukkan bahwa pada seluruh tanaman F1 hanya sifat (ciri) dari salah satu tetua yang muncul. Pada generasi F2, semua ciri yang dipunyai oleh tetua (P) yang disilangkan muncul kembali. Mendel menarik kesimpulan penting sebagai berikut : Setiap sifat organisme ditentukan oleh pasangan dari unit-unit faktor yang berbeda (gen). Setiap individu memiliki dua unit faktor yang bersama-sama mengendalikan ekspresi dari suatu sifat tertentu. Faktor tersebut kemudian diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Dalam setiap tanaman terdapat dua faktor (sepasang) untuk masing-masing sifat, yang kemudian dikenal dengan istilah 2 alel; satu faktor berasal dari tetua jantan dan satu lagi berasal dari tetua betina. Dalam penggabungan tersebut setiap faktor tetap utuh dan selalu mempertahankan identitasnya. Pada saat pembentukan gamet, setiap faktor dapat dipisah kembali secara bebas. Perbandingan pada F2 untuk ciri dominan : resesif = 3 : 1, terjadi karena adanya proses penggabungan secara acak antara gamet-gamet betina dan jantan dari tanaman F1.

130

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Hukum Mendel I : Pada pembentukan gamet (gametogenesis), unit faktor yang merupakan pasangan akan disegregasikan secara bebas ke dalam dua sel anak. Jika satu individu mengandung sepasang unit faktor (misal : keduanya untuk tinggi), maka semua gamet menerima satu unit faktor tinggi. Jika satu individu mengandung sepasang unit faktor yang tidak sama (misal : 1 untuk tinggi; 1 untuk pendek), maka masing-masing gamet mempunyai probabilitas 50% untuk mendapat unit faktor untuk tinggi dan 50% untuk pendek. Hukum Mendel II : Jika dua individu berbeda dengan yang lain dalam dua pasang sifat atau lebih, maka diturunkannya sifat yang sepasang itu tidak tergantung dari pasangan sifat yang lain (Prinsip segregasi bebas). Tipe-tipe persilangan Berdasarkan sifat atau karakter inidividu yang mengalami persilangan, maka terdapat berbagai tipe persilangan, diantaranya adalah sebagai berikut : a. Persilangan monohibrid (persilangan dengan satu sifat beda Dapat dianalisa dengan mengawinkan dua strain parental yang masing-masing memperlihatkan satu sifat yang berbeda. Dalam kondisi dominan-resesif penuh, hasil persilangan pada generasi pertama (F1) akan memperlihatkan karakter dominan seluruhnya, dan pada generasi kedua (F2) baru akan muncul karakter dominan dan resesif secara bersamaan. Rasio fenotip pada F1 100% dominan, sedangkan pada F2 adalah 3 :1 (dominan : resesif). Dalam kondisi kodominan (intermediet), fenotip F1 memperlihatkan karakter yang berbeda dengan tetua, sedangkan pada F2 akan muncul 3 macam fenotip. Rasio fenotip F1 100% fenotip intermediet, sedangkan pada F2, rasio fenotip adalah 1 : 2 : 1 (dominan : intermediet : resesif). b. Persilangan dihibrid ( persilangan dengan dua sifat beda) Secara umum, perkawinan atau persilangan alamiah melibatkan seluruh karakter yang dimiliki oleh kedua tetua. Oleh sebab itu, persilangan dua individu dengan lebih dari satu sifat beda lebih mungkin terjadi daripada persilangan dengan satu sifat beda. Dalam kondisi dominan-resesif penuh, rasio fenotip pada F1 adalah 100% mencirikan karakter dominan, sedangkan pada F2, rasionya menjadi 9 : 3 : 3 : 1 c. Pola-Pola Hereditas Orang yang mula-mula mendalami hal pola-pola hereditas adalah W.S. Sutton dari Amerika Serikat. Menurut Sutton bila ada gen-gen yang mengendalikan dua sifat beda bertempat pada kromosom yang sama, gen-gen itu tak dapat memisalkan diri

131

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

secara bebas lebih-lebih bila gen-gen itu berdekatan lokusnya, maka akan berkecenderungan untuk selalu memisah bersama-sama. Peristiwa ini disebut linkage (pautan). Ada kalanya kromosom yang memisah tidak membawa seluruh gen yang dimiliki tetapi hanya sebagian saja yang terbawa sedangkan sisanya dipenuhi oleh kromosom pasangannya. Peristiwa ini disebut crossing-over (pindah silang). Kejadian ini diteliti oleh morgan. Determinasi Seks Dan Pautan Seks (Seks Linkage) Determinasi seks adalah penentuan jenis kelamin suatu organisme yang ditentukan oleh kromosom seks (gonosom). Untuk lalat buah dikenal 1 pasang kromosom seks yaitu kromosom X dan kromosom Y. Individu jantan terjadi jika terdapat komposisi kromosom seks XY sedang betina jika komposisinya XX. Hal ini sebaliknya terjadi pada aves yaitu jantan adalah XX sedangkan betinanya XY. Pautan sex adalah suatu sifat yang diturunkan yang tergabung dalam gonosom. Sebagai contoh: lalat buah betina mata merah (dominan) dikawinkan dengan lalat buah jantan mata putih (resesif) ——> F1 semua bermata merah. Tetapi pada F2 semua yang bermata putih adalah jantan. Hal ini menunjukan bahwa sifat "bermata putih" merupakan sifat yang terpaut pada kromosom Y.

Determinasi sex pada Drosophila, jantan XY dan betina XX Hereditas pada manusia Determinasi seks pada manusia juga ditentukan oleh kromosom X dan Y. Karena jumlah kromosom manusia adalah khas yeitu 46 buah (23 pasang) yang terdiri dari 22 pasang autosom dan sepasang gonosom, maka formula kromosom manusia adalah : Untuk lakilaki adalah 46, XY ( 44 + XY). Untuk wanita adalah 46, XX (44+XX).

132

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Efek genetik yang berhubungan dengan autosom : 

Penyakit genetik yang disebabkan autosom pada manusia biasanya "bersifat resesif" artinya dalam keadaan homozigot resesif baru menampakkan penyakit misalnya :





Albinisma (albino)



Polidaktili (jari lebih dari jumlah normal)



Gangguan mental



Diabetes mellitus

Ada pula penyakit yang disebabkan karena mutasi autosom, misalnya : 

Sindroma Down (mongolid syndrome = trisomi 21) : autosom no.21



Sindroma Patau (trisomi 13): autosom no.13



Sindroma Edwards (trisomi18) : autosom no.18



Sindroma "Cri-du-chat" : delesi no. 5

Penyakit genetik yang disebabkan kelianan pada gonosom 

Kelainan formula kromosom (disebabkan peristiwa non-disjunction) misalnya:





Sindroma turner (45,XO)



Sindroma klinefelter (47,XXY; 48,XXXY)



Sindroma superfemale/tripple-X atau trisomi X (47,XXX)



Supermale (47,XYY)

Karena pautan seks (Sex linkage) 

Terpaut kromosom X (resesif) misalnya buta warna (hijau dan merah) dan hemofilia



Terpaut kromosom Y (resesif hanya pada laki-laki) misalnya "hairypina"(hipertrikosis).

Aplikasi Hereditas dan Persilangan Adanya pengetahuan yang luas dalam bidang genetika khusunya hereditas dan persilangan, membuka peluang yang besar untuk berbagai tujuan yang berguna baik dalam bidang pertanian, kesehatan, forensik (hukum) dan hubungan sosiologis. Beberapa contoh aplikasinya adalah sebagai berikut :

133

MODUL BIOLOGI UMUM 

BIOLOGI UA

Dalam bidang pertanian : penyilangan berbagai varietas tanaman untuk memperoleh varietas baru yang memiliki karakter unggul dan produktif sesuai yang diharapkan



Dalam bidang kesehatan : pelacakan berbagai penyakit menurun dari orang tua kepada anak, misalnya hemofilia



Dalam bidang forensik (hukum) : penentuan identitas korban dari karakter golongan darah, pola DNA yang dibandingkan dengan orang tua atau keluarga terdekat



Dalam bidang hubungan sosiologis : penentuan tingkat kekerabatan antar individu berdasarkan kesamaan dan perbedaan karakter

134

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

24. EVOLUSI PETA KONSEP: 1. Pengertian, arti penting dan sejarah pemikiran Arti penting Evolusi dalam biologi Sejarah pemikiran 2. Evolusi Fisika dan Kimia Evolusi materi/ fisika Pembentukan bahan organik 3. Evolusi Biologi Ciri- ciri makhluk hidup Beberapa teori asal mula makhluk hidup Evolusi tumbuhan Evolusi hewan 4. Bukti- bukti evolusi Fosil Perbandingan anatomi Biokimia Perbandingan embryologi Organ vestigial 5. Mekanisme Evolusi Seleksi alam Variasi genetic ( mutasi, aliran gen )

Pengertian dan arti penting Istilah evolusi berasal dari bahasa Latin EVOLVER yang berarti muncul perlahan atau berkembang perlahan. Saat ini istilah evolusi lebih di pahami sebagai perubahan sesuatu yang bersifat permanen. Artinya perubahan tersebut tidak dapat lagi dikembalikan kepada keadaan semula. Perubahan membutuhkan waktu, dan waktunya sangat panjang. Evolusi dapat terjadi pada mahkluk hidup ataupun benda mati. Sehingga dapat dikatakan ada evolusi bintang, evolusi kimia, dan evolusi binatang serta tumbuh-tumbuhan. Dari pengamatan para ahli yang mencoba menjawab pertanyaan pertanyaan tentang dari mana makhluk hidup berasal, dimana dan kapan makhluk hidup muncul dipahami adanya aturan yang menjadi dasar bagi setiap perubahan. Aturan tersebutlah yang biasa disebut teori evolusi. Ahli lain kadang-kadang menyebutnya teori descenden.

135

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Penelitian penelitian yang dilakukan untuk menjawab pertanyaan tentang asal usul makhluk hidup tersebut antara lain menyangkut bagaimana munculnya organ, perubahan populasi, perubahan jenis dan perubahan komunitas. Saat ini peneliti lebih banyak mencoba menerangkan setiap tampilan biologi dari sudut pandang evolusi. Misalnya kenapa ada daun yang berbentuk jarum dan ada daun yang lebar, kenapa ada burung yang berparuh panjang dan ada burung yang berparuh pendek. Lebih jauh kenapa terdapat perbedaan golongan darah pada manusia, ada manusia yang berkulit hitam dan yang berkulit putih. Dengan demikian hampir seluruh penelitian di bidang biologi menggunakan cara pandang evolusi untuk menjelaskan fenomena biologi yang diamati. Dalam upaya untuk menjawab pertanyaan tentang asal usul tersebut ditemukan organ, organel, karakter, kromosom, asam nukleat dan senyawa lain yang kemudian menjadi dasar untuk pengembangan ilmu baru di bidang biologi. Dapat dikatakan berkat cara pandang dan pola pikir evolusi lah perkembangan biologi sebagai cabang ilmu menjadi seperti saat ini. Sejarah pemikiran Sesungguhnya pemikiran tentang evolusi dapat dirujuk dari perkembangan awal ilmu pengetahuan dimasa Yunani Purba. Pemikiran Aristoteles tentang asal mula makhluk hidup yang dikenal dengan teori abiogenesis dapat dikatakan awal pemikiran evolusi. Dilanjutkan kemudian dengan para ilmuwan Muslim Ibn Rusyd, Ibnu Al awwam dan lain lain pada Abad ke 11 dan 12. Selanjutnya nama- nama seperti Carl van Linne ( Linneaus) , Cuvier, dan Lamarck pada abad ke awal abad ke19 telah menyumbangkan pengetahuan yang berarti bagi perkembangan teori evolusi. Perkembangan yang amat menonjol adalah ketika Darwin menerbitkan bukunya yang berjudul “ OnThe Origin of Species by Means of Natural selection” pada tahun 1859 . Pemikiran Darwin tentang evolusi antara lain terbentuk setelah adanya diskusi yang intensif dengan Alfred Russel Wallace. Wallace adalah seorang naturalis yang banyak melakukan pengamatan terhadap hewan. Perjalanan Wallace yang terkenal antara lain ke pulau Sulawesi. Dari pengamatan yang dilakukannya, Wallace mengemukakan adanya garis pemisah antara hewan dibagian barat kepulauan Nusantara ( Malayan Archipelago) dengan hewan dibagian timur. Garis tersebut dinamai garis Wallace.

136

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Teori Darwin yang sering juga disebut teori Darwin-Wallace pada prinsipnya menekankan adanya peristiwa seleksi alam yang mempengaruhi pembenrukan spesies. Dengan perkataan lain lingkungan amat berperan dalam pembentukan jenis yang saat ini ada. Variasi dari individu individu dalam satu spesies yang dapat beradaptasi dengan lingkungan akan berkembang dengan baik sementara variasi yang lain yang tidak dapat beradaptasi tentu tidak akan berkembang . Dalam perkembangan selanjutnya teori Darwin dan Wallace sering dipahami secara salah, se-akan akan hanya yang kuatlah yang akan menang dan terus berkembang. Ungkapan Struggle for Existence” dan “ Survival of the Fittest” seakan beranggapan adanya hukum rimba yang bekonotasi negativ. Seleksi alam sesungguhnya bukan proses seperti hukum rimba tapi proses yang berjalan alami dimana variasi yang cocok untuk suatu lingkungan akan berkembang lebih baik. Meskipun Darwin dan Wallace telah berkontribusi sangat besar dalam menjelaskan adanya beraneka ragam mahkluk hidup namun saat teori ini dikembangkan belum ada penjelasan yang cukup dari mana datangnya variasi tersebut dan bagaimana proses terbentuknya. Barulah setelah Mendel , seorang rahib dan peneliti Austria mengemukakan teori pewarisan sifat , penjelasan tentang adanya variasi menjadi lebih jelas. Variasi ditimbulkan oleh adanya perbedaan factor genetic dalam sel. Dengan demikian Mendel telah menyempurnakan hal-hal yang semasa Darwin belum dapat dijelaskan secara sempurna. Teori evolusi yang berkembang saat ini jauh lebih kompleks dan merupakan hasil pemikiran banyak ahli. Teori ini berkembang secara perlahan dengan kontribusi para ahli biologi dengan spesialisasi yang sangat beragam. Seperti penemuan struktur DNA oleh WATSON dan CRICK, rumusan matematik Hardy- Weiberg dan temuan-temuan fossil oleh EUGENE DUBOIS dan lain lain. 2. Evolusi Fisika dan Kimia Evolusi Materi Penelitian kimia dan fisika ternyata juga memperlihatkan adanya evolusi pada materi dan unsurkimia. Pertanyaan yang sering muncul bagaimana proses kelahiran alam semesta dan seluruh unsur kimia tersebut belum bisa di jawab secara tepat dan final, mengingat hal tersebut merupakan proses yang telah berlangsung sangat lama.

137

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Namun dari bukti- bukti fisika inti dan kimia ruang angkasa ada petunjuk yang mungkin bisa digunakan. Petunjuk tersebut juga bisa dikatakan sebagai petunjuk dengan tingkat kemungkinan kebenaran yang tinggi ( lihat Kull, U. 1977). Alam semesta atau universum tersusun dari miliaran galaksi yang tersebar tidak merata. Sinar yang berasal dari galaksi-galaksi tersebut dari hasil analisis spectrum ternyata menunjukkan perbedaan dengan spectrum cahaya yang kita kenal di bumi. Ada kecenderungan untuk terbentuknya spectrum yang mempunyai panjang gelombang lebih tinggi. Jadi melewati panjang gelombang sinar merah. Hal tersebut dimungkinkan berlangsung karena adanya gerakan menjauh dari masing masing Galaksi. Artinya sejak dulu sampai sekarang telah terjadi gerakan saling menjauh dari galaksi dalam universum. Alam semesta makin menjadi luas dan menggelembung. Jika berfikir sebaliknya ,tentulah universum berawal dari satu massa padat. Dengan perkataan lain galaksi yang banyak saat ini bearsal hanya dari satu bintang pada walnya. Bintang atau massa padat tadi meledak dan inilah yang disebut Teori BIG BANG. Jadi ada perubahan perlahan (evolusi ) alam semesta. Setelah adanya dentuman/ledakan besar tersebut baru terbentuk materi , ruang dan waktu. Artinya materi dari waktu kewaktu mengalami perbahan baik jenis, sifat maupun kuantitas relatifnya. Artinya evolusi kimia dan fisika telah dan masih berlangsung. Evolusi bahan organik Peristiwa yang relative lebih jelas menggambarkan adanya evolusi kimia dan sekaligus fisika adalah terbentuknya senyawa-senyawa organic makro molekul dari senyawa-senyawa sederhana. Pada beberapa meteorit ditemukan senyawa yang lebih sederhana. Meteorit Murchison misalnya mengandung senyawa asam amino seperti Prolin, Alanin dan Valin . Dapat di pastikan bahwa senyawa senyawa tersebut berasal dari molekul sederhana seperti NH 3 , Air dan CO 2. Contoh lain adalah pembentukan gula ribose dan beberapa gula lain dari senyawa Formaldehiyd dan Acetaldehyd. Selain itu beberapa senyawa kimia yang terdapat pada makhluk hidup yang tergolong senyawa optis aktiv diduga hasil evolusi kimia dalam tubuh makhluk yang berjalan sesuai evolusi organisme tsb. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa baik materi terkait dengan perubahan factor fisika mengalami proses evolusi. Hal

138

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

yang sama juga terjadi dengan bahan kimia yang berevolusi dari unsure dan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks dan makro molekul. 3. Evolusi Biologi Ciri-ciri makhluk hidup Evolusi biologi atau boleh juga disebut evolusi makhluk hidup berlangsung setelah terbentuknya bahan-bahan organik. Seluruh mahkluk hidup mesti mengandung dari bahan organik. Seperti telah dikemukakan bahan organic tadinya terbentuk dari bahan kimia yang lebih sederhana seperti air dan karbondioksida. Dengan demikian ciri makhluk hidup terpenting adalah adanya kandungan bahan organic tersebut. Barulah kemudian disepakati cirri-ciri lain. Selengkapnya cirri-ciri tersebut dalah sebagai berikut. 1. Tersusun dari bahan organik Makhluk hidup mulai dari arkeobakteri sampai kepada hewan chordata pasti mengandung bahan organic. Misalnya DNA . DNA diketahui mengandung gula deoxyribosa. 2.

Melakukan metabolisme Seluruh

makhluk

hidup

diketahui

melakukan

metabolism.

Artinya

membutuhkan bahan mentah dari luar tubuhnya dan kemudian diolah untuk mendapatkan energy bagi kelangsungan seluruh aktivitas hidupnya. Bakteri paling sederhana sekalipun membutuhkan bahan dari luar tubuhnya. Metabolisme dapat diuraikan menjadi beberapa aktivitas sebagi berikut: a. Nutrisi, yaitu aktivitas pengambilan bahan makanan untuk kelangsungan hidup. b. Respirasi, yakni pengolahan bahan hasil nutrisi menjadi energi. Dapat juga dikatakan bahwa respirasi adalah pengubahan senyawa kimia berenergi tinggi menjadi senyawa lain untuk kebutyuhan organism. c. Ekskresi, yaitu pengeluaran sisa yang tak diperlukan. 3. Reproduksi : Merupakan proses untuk mempertahan kan kelangsungan hidup jenis organism. Dengan bantuan energi yang dihasilkan dari proses metabolism organisme dapat mengantisipasi kemungkinan kepunahan. Istilah

139

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

reproduksi juga menyangkut istilah perkembangan. Reproduksi sel pada makhluk multiseluler sesungguhnya awal dari proses perkembangan. 4. Iritabilitas; adalah kepekaan terhadap rangsangan. Setiap makhluk hidup mempunyai kemampuan untuk menanggapi rangsangan. Perubahan factor abiotik biasanya ditanggapi dengan suatu aksi yang secara keseluruhan dapat disebut dengan adaptasi. Adaptasi tersebut terkait evolusi dan hereditas. Perubahan factor genetik sebagai upaya adaptasi adalah langkah penting evolusi. Teori asal mula makhluk hidup Sampai saat ini dalam tulisan-tulisan ilmiah baik yang berupa buku maupun jurnal ditemukan berbagai teori tentang asal mula makhluk hidup. Untuk lebih memudahkan pemahaman dilakukan penyederhanaan dan pengelompokan teori tsb sebagai berikut: 1. Teori Abiogenesis : Dikemukakan oleh ARISTOTELES yang berpendapat bahwa mahkuk hidup berasal dari benda mati. Lebih jauh berarti makhluk hidup berasal dari sesuatu yang tidak hidup. Makhluk hidup terbentuk secara spontan, sehingga dalam bahasa Inggeris biasa disebut Spontaeous Generation. Teori ini kemudian di bantah oleh sejumlah eksperimen oleh beberapa ahli seperti Francesco Redi ( 1626 – 1697) dan Louis Pasteur (1822- 1895). 2. Teori Biogenesis; Teori ini beranggapan bahwa sebuah kehidupan berasal dari sebuah kehidupan yang sudah ada sebelumnya. (omne vivum ex vivo). Namun tentu saja penjelasan ini belum memuaskan mengingat pertanyaan dari mana datangnya mahkluk hidup yang pertama tersebut belum terjawab. 3. Teori Urey: Teori ini berpendapat bahwa makhluk hidup berasal dari bahan-bahan kimia melalui radiasi sinar kosmis. Teori ini disempurnakan oleh Stanley Miller dan A.I. Oparin. Jadi menurut teori ini makhluk hidup berasal dari bahan kimia. Sesuai dengan evolusi kimia kemungkinan bahan awal tsb adalah senyawa anorganik sederhana yang berevolusi menjadi senyawa organic sampai terbentuknya makromolekul seperti yang banyak dijumpai dalam tubuh

140

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

mahkluk hidup. Jika dicermati lebih jauh teori ini sesungguhnya dapat dikatakan sebagai teori Abiogenesis yang ditambahkan dengan keterangan bahwa bahan kimia sebagai asal dari makhluk hidup. Melalui penelitian-penelitian lanjutan semakin banyak bukti untuk berpendapat bahwa makhluk hidup berasal dari benda mati yakni bahan kimia. Mungkin teori ini bisa disebut dengan nama Teori Neoabiogenesis, artinya neoabiogenesis yang baru. EVOLUSI PROKAYOTA dan TUMBUHAN Makhluk hidup paling awal dan paling primitive diduga adalah bakteri dan alga biru ( kingdom MOnera).Kedua kelompok makhluk ini mempunyai inti tanpa membrane ( prokaryon) dan pada umumnya tidak melakukan reproduksi seksual. Fossil tertua di perkirakan berusia 3,1 miliiar tahun. Diperkirakan bakteri dan alga biru ini juga tidak mempunyai organel seperti yang dijumpai pada organism eukayota. Makanan mereka mungkin asam amino dan nukleotid. Karena rendahnya konsentrasi asam amino dan nukleotid di lingkungan saat itu maka perkembangan bakteri ini relative lambat( Kull,1977 ). Reproduksi mungkin terjadi hanya ketika membrane atau dinding yang melingkupi informasi genetik pecah karena tekanan luar seperti arus air. Protein dan gen mungkin juga terbagi secara kebetulan dengan jumlah dan komposisi yangtidak sama. Dengan demikian hanya pecahan yang mempunyai protein dan gen yang cukuplah yang bisa melanjutkan hidupnya. Melalui penambahan bermacammacam bahan kimia kemungkinan terbentuklah bakteri yang mendekati struktur bakteri yang kita kenal saat ini. Pembentukan struktur baru memungkinkan perubahan proses metabolisme. Semakin bertambahnya jumlah mahkluk hidup yang berarti makin banyaknya bahan organic yang telah terikat menjadi makhluk menyebabkan ketersediaan bahan organic di luar tubuh mahkluk hidup menjadi sangat berkurang. Keadaan ini memberikan keuntungan kepada makhluk hidup yang kebetulan dapat membuat zat organic sendiri( autotroph). Bagaikan reaksi berantai keadaan ini akan mendorong makhluk yang sudah ada mengembangkan kemampuan metabolismenya sejalan denga terbentuknya senyawa senyawa kimia seperti adenosine triposfat dan klorofil. Begitulah selanjutnya secara berurutan kita kenal bakteri heterotrof primer (mengambil bahan organic dari alam) bakteri autotrof bakteri heterotrof sekunder (mengambil bahan organic

141

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

dari bakteri autotroph yang sudah mati bakteri parasit (memenuhi kebutuhan energy secara langsung dari bakteri autotroph). Saat ini seluruh kelompok bakteri tersebut masih ditemukan dan ini memperkuat dugaan yang telah dikemukakan. Selanjutnya tentu perlu dijawab pertanyaan bagaimana organisme eukaryot terbentuk dari organism prokaryot yang telah ada. Hipotesis atau dugaan yang dikemukakan antara lain adalah melalui mekanisme endosimbiosis. Artinya ada simbiosis antara dua atau lebih prokaryot. Prokaryot yang pertama dimasuki dengan cara invaginasi oleh prokaryot yang lain ( prokaryot kedua). Prokaryot yang kedua ini hidup dan berkembang dalam tubuh prokatyot pertama. Sehingga lama kelamaan seaka-akan prokaryot kedua menjadi bagian tubuh dari prokaryot pertama. Mengingat cara masuk prokaryot kedua secara invaginasi maka membrane mereka menjdi ganda. Membran luar berasal dari prokaryot pertama dan membrane kedua dari prokaryot kedua( membrannya sendiri). Begitulah dengan demikian dalam tubuh prokaryot menjadi berkembang suatu protein atau nukleotid yang berselaput, lahirlah organisme eukaryot. Bukti bukti yang diajukan untuk mendukung hipotesis ini antara lain sebagai berikut seperti dikemukakan oleh Kull (1977) dan Kaufman et al (1989). 1. Mitochondria dan Plastida pada eukaryote sekarang bermembran ganda. 2. Mitochondria dan plastid mampu membelah sendiri. 3. Beberapa Algae dapat melakukan endosimbiose dengan alga lain. Setelah terbentuknya eukaryot uniselluler baik yang berupa kelompok alga , maupun protozoa terbentuklah organisme multiselluler seperti alga-alga Charophyta, Chlorophyta serta hewan Porifera dan Coelenterarata Terbentuknya alga multiseluller diduga berlangsung melalui pembentukan koloni . Contoh yang sering dikemukakan adalah Chlamydomonas ( unisel) , Gonium dengan 16 sel dan Pleodorina dengan 32 sel tapi hanya 28 yang dapat membelah dan dilanjutkan dengan koloni Volvox yang sudah ada pembagian pekerjaan. Tahapan berikutnya adalah terbentuknya alga yang berfilamen dan yang berbentuk thallus Selanjutnya terdapat setidaknya dua jalur evolusi alga. Satu jalur adalah jalur Chlorophyta dan jalur yang lain jalur Charophyta. Perbedaan prinsip dari kedua jalur ini adalah adanya perbedaan struktur flagella Setelah terbentuknya Alga tahapan berikutnya adalah terbentuknya Bryophyta. Dalam beberapa hal mungkin ada alga saat ini yang berkembang dalam waktu yang

142

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

bersamaan dengan Bryophyta, Para ahli berbeda pendapat mengenai evolusi Bryophyta. Ada yang berpendapat bahwa Bryophyta berasal dari tanaman darat berpembuluh yang mengalami reduksi sementara ada yang berpendapat bahwa tanaman darat berpembuluh hasil evolusi dari Bryophyta. Ada pula kelompok lain yang berpendapat bahwa Bryophyta dan tanaman darat merupakan dua jalur evolusi dari alga. Dalam kelompok Bryophyta , lumut daun adalah kelompok yang dianggap paling maju dibandingkan lumut hati dan lumut tanduk. Karena lumut daun ( Bryopsida) memiliki struktur anatomi dan morfologi yang lebih kompleks. Selain itu hal ini didukung olah adanya fosil lumut ini pada periode geologi yang lebih muda usianya ( Permian). Pteridophyta atau paku-pakuan diduga merupakan hasil evolusi dari tanaman alga air tawar atau alga laut. Kemungkinan adalah alga Choloechaete. Fosil fosil yang terlah ditemukan antara lain adalah Rhynia gwyinne-vaughanii menyerupai Psilotum yang masih hidup saat ini . Fosil lain misalnya Horneophyton, Cooksonia dan Zosterophylon . Untuk paku=pakuan yang tergolong Microphyllophyta juga ditemukan fosil yang mirip dengan Lycopodium yaitu Asteroxylon. Bahkan susunan stele nya juga amat mirip, sementara fosil Selaginellites juga amat mirip dengan Selaginella yang masih ada saat ini. Rhynia yang berbentuk seperti batang rumput dengan daun yang sangat kecil berevolusi menjadi bentuk paku yang ada saat ini melalui proses hipotetik yang disebut teori TELOM. Teori inidikemukakan oleh Zimmerman. Menurut teori ini ada lima elemen penting yang dapat dijadikan dasar untuk menerangkan kenapa dari suatu nenek moyang paku yang bentuknya seperti batang rumput bisa dihasilkan bentuk tanman paku yang sangat beragam. Elemen tersebut adalah : 1. Overtopping 2. Planation 3. Recurvation 4. Reduction 5. Webbing Tanaman berbiji merupakan hasil evolusi lanjut dari paku-pakuan. Sangat banyak contoh baik fosil maupun yang masih hidup pada Gymnospermae yang dapat dikaitkan dengan jenis-jenis tanaman paku. Fosil yang dijumpai dari Gymnospermae

143

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

antara lain dari Protopteridium, Archaeopteris dan Aneuruphyton . Kemajuan penting yang terjadi pada Gymnospermae adalah spora ( dalam hal ini spora betina/ makrospora) yang telah mempunyai lapisan pembungkus sehingga makrospora lebih terlindung. Pembungkus ini disebut Makro atau mega sporangium. Makrosporangium inilah yang kemudian menjadi tempat berkembangnya gametophyte betina. Pada tanaman Angiosperma terjadi lagi kemajuan. Gametophyt yang tadinya relative tidak berwarna-warni sekarang menjdi sangat berwarna warni dengan pola warna dan bentuk yang berbeda. Perbedaan warna dan bentuk ini diduga terkait dengan koevolusi antara tumbuhan dan hewan. Berkembangnya jenis-jeinis serangga dimanfaatkan

pula

oleh

tumbuhan

untuk

prose

penyerbukan

dan

dispersi( pemencaran ). Pada tanaman anggrek misalnya kita melihat ada labellum ( salah satu mahkota bunga) yang mengimitasi bentuk serangga tertentu. Imitasi bentuk mahkota bunga ini tentu berkaitan dengan upaya tumbuhan menarik serangga yang diimitasi untuk keuntungan anggrek. Begitulah tumbuhan berbunga (Angiospermae) berkembang dari tumbuhan sebelumnya yang awalnya dapat ditelusuri sampai kepada alga bersel tunggal (monadal). Perubahan morfologi yang terjadi diperkirakan terkait dengan perubahan tantangan dan adaptasi tumbuhan tersebut terhadap tantangan. Perpindahan tanaman dari air kedarat diduga menjadi pemicu lahirnya pembentukan pembuluh. Jadi dari tanaman air yang tak berpembuluh berevolusi menjadi tanaman darat yang berpembuluh. Perbedaan ekologis pada habitat dan ketersediaan makanan juga memicu perubahan morfologis dan anatomis pada tumbuhan sehingga akhirnya terbentukalah beragam tumbuhan darat yang saat ini kita lihat. Fosil-fosil seperti Eurystoma dan Stamnostoma memperlihatkan bentuk awal tumbuhan berbunga. EVOLUSI HEWAN Evolusi hewan diduga diawali dengan peralihan dari prokayota menjadi protozoa. Mirip dengan proses evolusi pada tumbuhan ditahap awal, evolusi berlangsung melalui endosimbiosis. Dari protozoa barulah terbentuk hewan metazoan yang bersel banyak seperti Porifera dan Coelenterata. Pertanyaan yang penting untuk dicari jawabannya adalah factor alam apakah yang mendorong terbentuknya makhluk multi seluler dari makhluk uniseluler dan keuntungan apakah yang diperoleh dengan

144

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

perubahan tersebut?. Beberapa pendapat telah dikemukakan oleh para ahli. Ada yang berpendapat bahwa ketika bumi hanya dihuni oleh hewan uniseluler tentulah rantai makanan sangat sederhana. Bakteri dan Protozoa yang bersel tunggal( uniseluler) hanya bersifat heterotrof , yakni hanya memakan alga biru atau bakteri lain yang sudah mati. Itu menyebabkan populasi alga biru ini menjadi sangat tinggi. Hal tersebut menimbulkan persaingan antar mereka menjadi besar. Dari banyak penelitian ekologi diketahui bahwa suatu jenis menjadi semakin berkembang bila ada jenis lain yang dapat memakan mereka. Alga biru mengalami proses evolusi karena ada perbedaan habitat dan persaingan antar populasi dan intra populasi. Evolusi ini kemudian melahirkan bentuk hidup yang berbeda. Lahirlah alga biru yang berkoloni dan berbentuk filament. Perbedaan bentuk hidup alaga biru ini kemudian mendorong lahirnya bermacam-macam tipe protozoa. Dari yang hanya mempunyai pseudopodia , punya flagella, bercillia atau malah yang parasit. Pola rantai makanan berubah, dari hanya heterotrof mulai ada yang phagotrof. Protozoa yang mempunyai pseudopodia mulai mengambil makanan dengan cara phagositosis. Persaingan untuk mendapat kan makanan antar hewan protozoa makin meningkat . Muncul herbivore dan carnivore. Carnivora dalam hal ini beberapa protozoa mulai memakan protozoa yang lain. Situasi ini dimanfaatkan pula oleh beberapa protozoa untuk berkoloni guna memudahkan mendapatkan makanan. Koloni protozoa inilah yang diduga menjadi awal pembentukan hewan multiseluler. Fosil yang dijumpai antara lain NOd osuria, Polystomella, Globigerina. Hewan Porifera diduga berasal dari koloni seperti ini. Meskipun tidak ada bukti fosil yang meyakinkan tentang terbentuknya Porifera dari koloni Protozoa, para peneliti seperti Ernst Haeckel mengajukan teori Gastraea. Teori ini mencoba menerangkan bahwa pembenukan porifera kemungkinan melalui fase seperti ontogeny hewan. Dalam ontogeny diketahui bahwa embryo yang multiselluer terbentuk dari zigot yang membelah melalui stadium morula, blastula dan gastrula.( Lihat embryologi pada Amphibia). Begitlah selanjutnya diperikrakan dari Protozoa proses evolusi berjalan kedua arah. Satu cabang kearah Porifera dan cabang yang lain kearah Coelenterarata. Dari Coelenterata berkembang ketiga arah. Arah pertama proses evolusi menghasilkan cacing Platyhelminthes. Arah kedua menghasilkan kelompok Annelida dan arah yang ketiga menghasilkan vertebrata dan echinodermata. Dari

145

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Annelida kemudian berevolusi kedua arah. Arah pertama ke Arthropoda dan yang kedua ke Molluska. Evolusi hewan Vertebrata diawali dengan klas Pisces berkembang menjadi amphibia, reptilia , aves dan terakhir mammalia. Dalam klas mammalian kemudian belangsung pula evolusi kebanyak arah seperti adanya kelompok yang mengembangkan alat gerak menyerupai burung sehingga terbentuk kelompok kelelawar, marsupialia, cetacean , monotremata, primate dan carnivore. Bentuk antara seperti Monotremata yang bertelur dan sekaligus menyusui memperkuat dugaan bahwa ada hubungan antara Aves dan Mammalia. Hal yang sama juga dapat dilihat dari adanya hubungan kesamaan antara Reptilia yang bersisik dengan mammalian yang bersisik seperti Manis javanica ( trenggiling). Selanjutnya dari kelompok primate diduga evolusi berjalan kearah terbentuknya Hominid . Fosil fosil hominid seperti Australopithecus, Pithecanthropus yang banyak dikenal diperkirakan menjadi bukti keterkaitan manusia (Homo sapiens) dengan primate yang lain. Banyak ahli memperkirakan nenek moyang manusia adalah hominid seperti Pithecanthropus dan beberapa hominid lain. Diskusi yang intensif masih tetap berlangsung apakah nenek moyang manusia adalah primate yang telah dikemukakan diatas ataukah ada jalur lain, ataukah manusia terbentuk secara tersendiri. Namun yang jelas seperti telah dinyatakan terdahulu ,semua makhluk tersebut terbentuk dari sebuah awal adanya evolusi dari bahan kimia. Manusia dan makhluk lainnya sama- sama terbentu dan tercipta dari bahanbahan kimia. Bahan kimia mungkin berasal dari air, tanah atau dari udara. 5.Bukti-Bukti Evolusi Bukti bukti evolusi dapat dibagi kedalam kelompok sebagai berikut. : Metzler ( 1983) misalnya mengajukan bukti-bukti sbb 1. Bukti dari susunan tubuh dan struktur makluk hidup saat ini. Seluruh makhluk hidup diketahui tersusun dari sel. Baik yang satu sel maupun yang bersel banyak. Bila dibandingkan satu hewan dengan hewan yang lain ada persamaan dan ada perbedaan. Ada hewan yang sangat mirip satu sama lain. Sehingga mereka disebut satu spesies ( jenis). Ada yang mulai mempunyai perbedaan tapi masih memiliki banyak persamaan , lalu digolongkan menjadi sati genus. Begitulah seterusnya ada yang menjadi satu familia , ordo, klas dan seterusnya. Ayam kampung amat mirip dengan ayam

146

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

hutan. Ayam tersebut meski mempunyai kemiripan dengan itik atau beberapa burung lain. Tapi jelas juga mempunyai perbedaan. Adanya kemiripan dan perbedaan tersebut dapat menjadi alasan untuk mengatakan bahwa mereka mungkin dulu berasal dari nenek moyang yang sama lalu kemudian mengalami perubahan ( baca evolusi). Organ organ pada makhluk yang berbeda seperti jantung pada ikan, katak, reptil, burung dan mammalian meskipun mempunyai perbedaan tapi tetap dapat diturunkan dari suatu bentuk awal berupa pembuluh darah yang menebal. Tangan manusia, tangan monyet, sirip pada kura-kura laut dan beberapa hewan lain juga dapat dilihat kesamaannya. Organ seperti itu disebut denga organ yang homolog. Jadi adanya organ yang homolog ini mungkin menjadi petunjuk adanya kesamaan asal usul. 2. Bukti- bukti paleontologi. Dari fosil-fosil yang telah ditemukan ada petunjuk bahwa fosil tersebut dapat dikaitkan dengan makhluk hidup yang ada saat ini. Fosil ini dapat pula ditentukan usianya. Karena itu orang dapat memperkirakan kapan kira-kira satu kelompok makhluk hidup terbentuk. Misalnya kapan ikan mulai terbentuk dan kapan pula monyet terbentuk. Perbedaan usia fosil tersebut seakan member petunjuk bahwa hewan tidak terbentuk sekali gus . Artinya ada pembentukan bertahap. Untuk beberapa kelompok organisme seperti kuda ada fosil yang menunjukkan urutan pembentukan yang relatif jelas. Dari pengamatan terhadap fosil juga dapat diketahui adanya bentuk peralihan antara dua kelompok organism. Misalnya peralihan dari reptil ke burung seperti ditunjukkan oleh fosil Archaeopteryx. Fosil tersebut juga memberi petunjuk bahwa perubahan organ yang sudah terjadi tidak bisa berbalik. Artinya sekali sudah berubah kesatu bentuk tertentu organ tidak bisa berbalik kebentuk semula ( irreversible). Misalnya pengurangan jumlah jari pada kuda atau badak tidak bisa berbalik. Kehilangan gigi pada burung dalam perkembangan selanjutnya tidak pernah muncul kembali. 3. Bukti bukti dari tingkah laku hewan

147

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Hewan hewan yang tubuhnya mirip juga mempunyai kelakuan yang agak sama. Jenis jenis itik yang tubuhnya mirip meski berbeda jenisnya tingkah lakunya amat mirip. Sapi, banteng yang diduga dekat hubungan kekeluargaannya juga mempunyai tingkah laku yang hamper sama. 4. Bukti Parasitologi Hewan hewan parasit terkait sangat erat dengan inangnya. Jadi ada parasit yang sangat spesifik untuk hewan dan kelompok terdekatnya. Inang yang berkerabat dekat juga mempunyai parasit yang agak berkerabat. Misalnya kutu manusia juga ada pada simpanse tapi kutu tersebut tidak dapat berkembang pada hewan lain. Artinya bila ada kelompok organisme mempunyai kesamaan parasit maka hampir dapat dipastikan mereka juga berasal dari nenek moyang yang sama atau berdekatan. 5. kiaBukti-bukti Biokimia. Seluruh makhluk hidup memiliki kesamaan yang tak terbantah.Kesamaan tersebut antara lain meliputi : -

Struktur dasar kimiawi ( seperti adanya DNA dan RNA)

-

Katalisator yang berupa enzim yang mengandung protein

-

Cara mendapatkan energy melalui Glikolisis

6, Mekanisme evolusi Bagaimana sesungguhnya evolusi berlangsung diperkirakan secara berbeda oleh banyak ahli; Berikut ini ditampilkan mekanisme evolusi oleh berbagai ahli seperti yang dikemukakan oleh Metzler (1983): 1. Teori Lamarck Menurut Lamarck perubahan organ pada mahkluk terkait dengan pemanfaatan organ tersebut. Organ yang dipergunakan dengan cara terentu akan menghasilkan bentuk organ tertentu pula. Misalnya jerapah berleher panjang karena nenek moyang mereka dulu suka menjulurkan leher untuk mencapai daun dari pohon pohon yang agak tinggi, Semakin tinggi daun yang akan dijangkau maka akan makin panjang pula leher jerapah. Sebaliknya bila organ tidak digunakan maka organ tersebut akan mereduksi. Menurut

148

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Lamarck kehilangan kaki pada ular terjadi karena tidak dipergunakan. Teori ini dibantah oleh banyak ahli. 2. Teori Darwin Menurut Darwin perubahan organ terjadi karena seleksi alam. Menurut Darwin makhluk hidup mengahasilkan banyak keturunan, bahkan lebih banyak dari yang diperlkan untuk mempertahankan kelestarian jenis. Sementara tempat hidup yang cocok untuk keturunan tersebut tidak bertambah. Keturunan yang dihasilkan dari pasangan induk yang sama justru tudak persis sama. Artinya ada variasi. Karena adanya jumlah individu yang banyak dan ruang yang tetap maka individu-individu yang mempunyai keuntungan variasi akan lebih mudah bertahan dan berkembang . Individu lain yang karakternya tidak cocok dengan lingkungan tentu sulit untuk bertahan. Situasi inilah yang disebut oleh Darwin dengan seleksi alam. Berarti selalu dari waktu kewaktu terjadi perubahan menuju penyempurnaan karakter supaya lebih dapat bertahan. Perubahan tersebut dapat menghasilkan jenis jenis yang berbeda dari nenek moyangnya sehingga dapt dianggap sebagai suatu jenis tersendiri. 3. Teori sintesis. Teori yang berkembang saat ini untuk menjelaskan mekanisme evolusi disebut teori sintesis sebab teori ini merupakan sintesis dari berbagai disiplin ilmu. Yang terpenting adalah genetika dan genetika populasi. Menurut teori ini bukan individu yang berevolusi tetapi populasi. Populasi dengan lingkungan tertentu akan mengalami perubahan genetis yang satu ketika diwariskan pada generasi berikut. Perubahan genetis bisa saja terjadi selain karena keuntungan seleksi tapi juga karena mutasi. Mutasi berarti ada perubahan gen dari suatu individu.

149

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

25. EKOLOGI Konsep Populasi, Komunitas dan Ekosistem Makhluk hidup yang hidup bersama dalam suatu tempat dalam lingkungan yang sama, membentuk suatu kesatuan yang saling pengaruh-mempengaruhi. Satu jenis makhluk hidup dipengaruhi oleh jenis-jenis lain, jenis makhluk hidup yang lain dipengaruhi oleh keadaan lingkungan dan sebaliknya. Demikian seterusnya sehingga mereka merupakan suatu organisasi yang hidup rumit. Kesatuan organisasi semua makhluk hidup disuatu tempat dengan lingkungan dimana mereka hidup atau tinggal disebut ekosistem. Hutan, laut, padang rumput, ataupun gurun merupakan suatu contoh ekosistem yang luas. Sedangkan aquarium merupakan ekosistem buatan yang kecil. Sementara itu sekumpulan individu yang sejenis yang menempati satu daerah yang sama disebut populasi. Seluruh populasi dari jenis-jenis makhluk hidup yang berbeda-beda yang hidup ditempat yang sama dapat membentuk suatu komunitas. Semua komunitas yang ada diatas bumi ini membentuk suatu ekosistem global yang disebut biosfer. Pertumbuhan dan Dinamika Populasi Kepadatan atau densitas suatu populasi pada suatu tempat tergantung beberapa faktor : 1. Kelahiran (natalitas) dan kematian (mortalitas). Kelahiran menyebabkan populasi bertambah dan kematian menyebabkan populasi berkurang. 2. Perpindahan (migrasi). Migrasi yang menambah populasi disebut imigrasi (migrasi masuk) dan migrasi yang mengurangi populasi disebut emigrasi (migrasi keluar). Jika angka kelahiran nihil, sedangkan angka kematian sangat besar, maka kepadatan populasi yang bersangkutan akan terus menurun. Jika hal tersebut terjadi dalam waktu lama, seluruh anggota populasi dapat habis atau punah. Sebaliknya, jika angka kelahiran suatu populasi tinggi dan angka kematiannya rendah atau bahkan nihil, maka populasi tersebut mengalami pertumbuhan. Jadi laju peretumbuhan populasi ditentukan oleh bertambah atau berkurangnya individu anggota populasi yang bersangkutan.

150

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Komponen-komponen Ekosistem Suatu ekosistem tersusun dari komponen biotik dan abiotik : 1. Komponen biotik Tanaman menjadi sumber makanan hewan pemakan tumbuhan (herbivora). Herbivora mungkin menjadi mangsa hewan buas (karnivora). a. Produsen Komponen biotik yang paling banyak jumlahnya adalah jenis tumbuhan berhijau daun atau dikenal dengan tumbuhan yang mampu membuat makanan sendiri. Organisme produsen adalah organisme yang mengandung, zat warana atau pigmen yang mampu menyerap energi cahaya dari matahari dan mengggunakan energi ini untuk menggerakkan proses kimia. Melalui rangkaian reaksi kimia, air dari akar dan gas karbon dioksida (CO 2) dari udara, membentuk makanan tumbuhan gula yang disebut glukosa. Glukosa diubah jadi tenaga yaitu dengan cara membakarnya (dioksidasi). Sebagian glukosa yang dihasilkan tidak semuanya habis dipakai, sebagian besar disimpan sebagai cadangan makanan di dalam akar (umbi-umbian), batang (sagu, tebu). b. Konsumen Konsumen adalah kelompok makhluk hidup yang tidak dapat membuat makanannya sendiri. Kelompok ini meliputi hewan dan manusia. Oleh karena itu, untuk memperoleh makanan, hewan dan manusia memakan tumbuhan atau hewan lain. Misalnya ulat makan daun, burung betet makan ulat, dan elang makan burung betet. Untuk memperoleh makanannya, konsumen sangat bergantung pada produsen, baik secara langsung maupun tidak langsung. Setiap hewan yang makan tumbuhan secara langsung dinamakan konsumen tingkat I. Misalnya ulat yang makan daun; ulat disebut konsumen tingkat I. Hewan yang makan konsumen tingkat I disebut konsumen tingkat II. Misalnya burung yang makan ulat; burung disebut konsumen II, dan seterusnya. c. Pengurai (dekomposer) Pengurai (dekomposer) bertugas menguraikan kembali zat yang terdapat dalam makhluk hidup yang sudah mati. Makhluk hidup yang berperan sebagai pengurai adalah bakteri dan jamur yang bersifat saprofit. Makhluk saprofit merupakan makhluk hidup yang hidup pada sampah atau sisa makhluk hidup.

151

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Dengan adanya bakteri dan jamur saprofit, hewan dan tumbuhan yang mati dibusukkan.zat-zat yang menyusun tubuh diuraikan menjadi zat sederhana dan dikembalikan ke lingkungan. Dengan demikian, lingkungan kita tidak ditimbuni oleh sampah tumbuhan dan hewan yang mati. Dari uraian tentang komponen biotik (produsen, konsumen, dan pengurai) dapat kita simpulkan bahwa produsen dibutuhkan oleh konsumen I, konsumen I dibutuhkan oleh konsumen II, konsumen II dibutuhkan oleh konsumen III, dan seterusnya. Produsen dan konsumen yang mati akan diuraikan oleh pengurai (dekomposer). 2. Komponen abiotik Abiotik berasal dari kata a dan biotik, artinya semua benda tak hidup yang terdapat dalam suatu ekosistem, misalnya air, tanah, pasir, cahaya dan suhu. Faktor biotik dan faktor abiotik tidak dapat dipisahkan, harus melihatnya sebagai suatu kesatuan. Di dalam ekosistem, makhluk-makhluk hidup (faktor biotik) berinteraksi baik antara sesama makhluk hidup itu sendiri, atau antara makhluk hidup dengan lingkungannya (faktor abiotik). Pengaruh lingkungan terhadap makhluk-makhluk hidup yang berada di dalam lingkungan itu disebut aksi, sebaliknya makhluk-makhluk hidup mengadakan reaksi terhadap pengaruh tadi. Tipe ekosistem Pada dasarnya ada dua tipe ekosistem. Tipe pertama disebut ekosistem autotrof, yaitu ekosistem yang di dalamnya memiliki sumber energi berupa populasi-populasi autrotof sebagai produser, atau hanya terdiri dari produsen dan dekomposer beserta detrivor. Tipe kedua ialah ekosistem heterotrof, yaitu ekosistem yang tidak memiliki produser. Pada tempat pembuangan sampah akhir (TPA) terbentuk ekosistem yang tersusun atas detrivor / scavender berupa hewan tanah dan dekomposer berupa bakteri dan jamur pengurai. Ekosistem heterotrofik akan segera sirna jika pasokan energinya terhenti. Pola Interaksi Organisme Untuk kelangsungan hidupnya, dua makhluk hidup yang berbeda dapat hidup bersama dalam hubungan yang erat. Kehidupan bersama ada yang menguntungkan

152

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

ada pula yang merugikan. Suatu kehidupan bersama antara dua makhluk hidup yang berada dalam hubungan yang erat disebut simbiosis. Berdasarkan sifat untung rugi diantara kedua makhluk hidup yang hidup bersama itu, simbiosis dibedakan menjadi: 1. Simbiosis mutualisme adalah cara hidup bersama antara dua makhluk hidup yang berbeda dan saling menguntungkan. 2. Simbiosis komensalisme merupakan kehidupan bersama antara dua makhluk hidup yang berdampak satu makhluk hidup mendapat keuntungan, sedangkan makhluk hidup yang lain tidak mendapat keuntungan dan tidak pula dirugikan. 3. Simbiosis parasitisme adalah kehidupan bersama antara dua macam makhluk hidup

yang berdampak makhluk hidup yang satu mendapat keuntungan,

sedangkan makhluk hidup yang lain dirugikan. Makhluk hidup yang mendapat keuntungan disebut parasit, sedangkan makhluk hidup yang dirugikan disebut inang. 4. Amensalisme merupakan kehidupan bersama antara dua macam makhluk hidup yang berdampak makhluk hidup yang satu dirugikan, sedangkan makhluk hidup yang lain tidak memperoleh keuntungan. Contohnya jamur penisilin dan bakteri. Tingkatan trofik, rantai makanan, jaring-jaring makanan, dan piramida Tingkatan di dalam ekosistem yang berkait dengan aliran energi dan organisme satu ke tingkatan lain disebut Tingkatan trofik. Ada populasi-populasi yang menduduki peran sebagai produsen sebagai tingkatan tropik pertama. Ada populasi-populasi yang menduduki peran sebagai konsumen pertama, sehingga berkedudukan sebagai tingkatan tropik kedua, dan seterusnya. Tingkatan tropik akan membentuk berbagai model piramida makanan tergantung pada banyaknya individu penyusun populasi yang terlibat di dalamnya. Hubungan makan-memakan sebagai upaya untuk memperoleh energi dalam tingkatan tropik membentuk hubungan seperti mata rantai. Oleh karena itu hubungan yang membentuk mata rantai disebut rantai makanan. Jika banyak populasi yang terlibat dan hubungan satu sama lain membentuk bangun seperti jaring-jaring atau net, maka disebut jaring-jaring makanan.

153

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Pencemaran Dan Penanggulangannya Pencemaran adalah lepasnya bahan-bahan atau limbah ke lingkungan yang dapat mengganggu kehidupan dengan kata lain pencemaran adalah masuknya zat energi, makhluk hidup atau komponen lain ke dalam lingkungan sehingga tatanan lingkungan menjadi berubah. Perubahan lingkungan atau perubahan kualitas lingkungan dapat terjadi akibat ulah manusia atau proses alam zat atau bahan yang menyebabkan terjadinya polusi disebut polutan. Dengan demikian suatu zat dapat disebut polutan bila: 1) Jumlahnya melebihi batas normal 2) Berada pada tempat yang tidak tepat 3) Berada pada waktu yang tidak tepat Pencemaran Air Air tawar merupakan sumber air bagi tanaman, hewan, manusia, dan organisme lain. Air tawar juga merupakan tempat pencemaran limbah kita. Polutan lain yang dapat terbawa air dan masuk ke sungai adalah berupa bahan organik, misalnya pupuk untuk tanaman, dan partikel kecil. Kegiatan manusia kadang mencemari sumber air, sungai, danau, dan pantai. Pencemaran ini mempengaruhi makhluk hidup di air. Bahkan, dapat mencemari manusia atau menyebabkan penyakit. Pencemaran Udara Penyebab pencemaran udara ada dua macam yaitu: Faktor internal, berupa debu yang berterbangan akibat tiupan angin, debu yang dikeluarkan dari letusan gunung berapi, gas-gas vulkanik, dan proses pembusukan sampah. Faktor eksternal, (hasil kegiatan manusia). Misalnya hasil pembakaran bahan bakar fosil, serbuk hasil kegiatan industri, pemakaian zat-zat kimia yang disemprotkan ke udara. Tabel Persentase Komponen Pulotan dari Kendaraan Bermotor No. 1. 2. 3. 4. 5.

Komponen polutan CO NOx SOx HC Partikel Jumlah

Prosentase 70,50% 8,89% 0,88% 18,34% 1,33% 100,00%

154

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Perkiraan persentase tersebut adalah apabila gas buangan dari corong knalpot diangggap memenuhi persyaratan pembakaran yang benar. Bila gas buangan yang keluar dari knalpot berupa asap tebal dan berwarna hitam, dapat dikatakan bahwa prosentase hidrokarbon dan partikel lain jauh lebih besar. Pencemaran Tanah Sampah plastik dan kaca termasuk pencemaran tanah. Kalau logam masih dapat berkarat dan akhirnya akan hancur meskipun dalam jangka waktu yang relatif lama, namun barang-barang yang terbuat dari plastik lebih sukar hancur. Plastik dan logam juga tidak dapat ditembus oleh akar tumbuhan, sehingga akan menghambat perpanjangan akar tumbuhan. Untuk mencegah pencemaran ini kita harus mengembangkan plastik yang dapat terurai. Upaya penggulangan pencemaran Masih ada sebagian dari kita yang masih kurang menyadari bahaya pencemaran. Oleh karena itu salah satu upaya untuk mengatasi pencemaran adalah memberikan pemahaman pada seluruh penduduk tentang bahayanya pencemaran. Upaya yang lain yang dapat dilakukan adalah menangani limbah agar tidak agar tidak menjadi bahan pencemar. Untuk mengatasi limbah plastik dan logam dilakukan daur ulang. Limbah plastik dan logam tersebut dilebur kemudian dijadikan bahan untuk membentuk peralatan. Agar supaya limbah pabrik tidak mencemari sungai, maka sebelum limbah dibuang ke sungai terlebih dahulu dilakukan pengolahan untuk mengurangi atau jika mungkin meniadakan bahan-bahan berbahaya yang ada di limbah tersebut. Upaya untuk mengatasi pencemaran lingkungan juga dapat dilakukan dengan menghasilkan bahan-bahan yang dapat diurai oleh mikroorganisme bila bahan tersebut dibuang. Misalnya, sekarang sudah dihasilkan sabun yang dapat diuraikan oleh mikroorganisme (biogradable), sehingga aman meskipun limbahnya terbuang ke sungai. Penanganan limbah nuklir dilakukan dengan jalan menyimpan dalam tabungtabung dan mengolahnya kembali, agar jangan sampai keluar mencemari lingkungan.

155

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

26. ETOLOGI (PERILAKU HEWAN) Setiap mahluk hidup akan melakukan interaksi dengan lingkungannya sejak pertama kali mereka dilahirkan. Untuk tetap bertahan sebagai mahluk hidup maka mereka harus mampu melakukan adaptasi baik pada level populasi maupun komunitas pada suatu biosfer. Jika ditelaa berbagai macam interaksi pada mahluk hidup, maka banyak sekali contoh pola-pola perilaku yang diperlihatkan pada hewan dari berbagai taksa. Kajian mengenai perilaku tersebut telah dilakukan sejak lama oleh para peneliti dimana hewan dapat berkomunikasi, bergerak, melakukan interaksi social, dan mencari makanan. Kajian perilaku hewan pada dasarnya mengkaji bagaimana hewan-hewan berperilaku di lingkungan dalam berbagai situasi dengan pola yang spesifik. Dalam klasifikasinya, perilaku hewan dapat dikategorikan menjadi dua yang dilandaskan kepada bagaimana perilaku tersebut bisa terbentuk atau dimiliki suatu spesies atau individu. Dua jenis perlikau itu adalah : 1. Perilaku alami (yang diperoleh tidak dengan proses belajar tetapi didasari oleh genotip dan interaksinya dengan lingkungan) 2. Perilaku akibat belajar yang hanya dapat dimiliki oleh suatu hewan jika telah mengalami suatu pelajaran baik oleh kejadian tertentu yang menimbulkan pengalaman atau memang karena adanya serangkaian pembelajaran yang dilakukan oleh individu lain (baik oleh spesiesnya sendiri, spesies lain atau oleh manusia) Jenis – Jenis Perilaku Alami (1). Innate : merupakan perilaku yang telah ada di dalam individu sebagai bawaan lahir dan berkembang secara tetap/ pasti. Perilaku ini tidak memerlukan proses belajar, sering kali terjadi pada saat baru lahir dan bersifat genetic (dapat diturunkan). Dalam perilaku ini dikenal adanya istilah insting terutama berupa insting dasar yang menjadikan suatu hewan dapat melakukan sesuatu atau bertindak dalam kondisi tertentu. Contoh perilaku ini adalah sang anak yang baru lahir dapat menemukan sendiri kelenjar susu induknya untuk dapat memperoleh makanan dari

156

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

air susu. Perilaku Planaria yang menghindar dari cahaya juga merupakan contoh dari perilaku insting. (2). Pola Aksi Tetap (Fixed Action Patterns/ FAPs): merupakan perilaku stereotipik yang merupakan serangkaian aktivitas oleh adanya stimulus spesifik. Contoh perilaku ini adalah ketika seekor anak burung baru menetas, ia akan dengan spontan membuka mulutnya dan kemudian induknya akan menaruh makanan di mulutnya tersebut. Contoh lainnya adalah ritual kawin pada beberapa jenis burung seperti burung merak atau burung kuau. Ritme cycardian (jam biologis) juga dimasukkan kedalam jenis perilaku pola aksi tetap misalnya kelelawar insektivora yang hanya aktif di malam hari. (3). Perilaku Agonistik : perilaku agresif yang pada dasarnya dilakukan untuk dapat bertahan hidup (survival) atau memperoleh pengakuan dalam kelompok tertentu. Tujuan spesifik dari terjadinya agonistic sangat beragam, dan dapat terjadi intraspesies atau interspesies. Kadang kala perilaku ini bisa menyebabkan kematian tetapi terkadang hanya berupa ritual semata. (4). Perilaku Teritroial : merupakan perilaku mempertahankan suatu area tertentu (home range) dari kehadiran spesies atau individu pesaing sehingga suatu hewan dapat memiliki sumber makanan, tempat bereproduksi atau beraktivitas dan memelihara anak dan keturunannya dengan pesaing yang minimal atau bahkan tanpa adanya pesaing. Bentuk-bentuk teritrorialnya beragam, dapat berupa adanya penanda (urine, kotoran, bekas cakaran) di berbagai tempat dalam kawasan tertentu atau dengan adanya perlawanan ketika ada individu atau spesies lain mencoba masuk ke dalam kawasan. Perilaku teritori ini contohnya pada perilaku Harimau, Singa, dan hewan-hewan buas lainnya yang memiliki kawasan tertentu sebagai tempat mencari makanannya. (5). Perilaku Alturistik : merupakan perilaku social non egois pada hewan yang berkoloni

dimana

salah

satu

individu

mengorbankan

diri

sendiri

untuk

menyelamatkan anggota lain yang lebih banyak dalam koloni tersebut. Perilaku ini

157

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

akan merugikan bagi sang individu altruist karena dia dapat mati oleh ancaman tetapi anggota yang lebih banyak akan selamat atas tindakan penyelamatan yang ia lakukan. Contoh perilaku alturis adalah perilaku kera yang memberi alaram kepada koloninya bahwa terdapat predator yang akan menyerang, sehingga anggota koloni dapat segera menyelamatkan diri sedangkan dirinya mungkin saja terbunuh karena dapat dideteksi dari suara “alarm” yang ia berikan kepada anggota koloninya. Jenis-Jenis Perilaku Belajar (1) Periaku Habituasi (Habituation) : merupakan jenis perilaku hewan yang mengabaikan suatu stimulus yang berulang-ulang dan tidak membahayakan dirinya. Perilaku ini dapat juga dikatakan sebagai bentuk kehilangan respons hewan terhadap jenis stimulus tertentu yang berdasarkan pengalamannya sebelumnya bahwa stimulus yang ia rasakan tidak pernah menimbulkan ancaman atau bahaya bagi dirinya sendiri. Contoh perilaku habituasi adalah anjing atau kucing yang saat awal dipelihara akan segera menyerang pemiliknya jika ditepuk punggungnya tetapi setelah sekian lama kebiasaan menepuk punggung tersebut ternyata tidak menimbulkan rasa sakit atau cidera maka anjing atau kucing akan mengabaikan saja tindakan itu yang pada akhirnya ia tidak akan merespon apapun ketika punggungnya ditepuk berulang kali.

(2). Imprinting : merupakan suatu perilaku berupa pengenalan atau persepsi terhadap suatu objek seperti induk yang berlangsung pada periode kritis setelah lahir (periode kritis ini berbeda masing-masing hewan). Sebagian besar unggas biasanya memperlihatkan perilaku ini ketika baru lahir, salah satunya adalah sekelompok angsa yang baru menetas lalu langsung anda beri makan, maka angsa-angsa tersebut akan menganggap itu sebagai induknya sehingga ia akan mengikuti kemana saja anda pergi. Walaupun anak-anak angsa tersebut kemudian melihat induk aslinya, tetap saja ia akan mengabaikan karena sudah ada persepsi dasar yang ia temukan saat pertama kali lahir. Perilaku ini dapat bersifat permanen namun dapat juga hilang seiring bertambahnya usia dan terlewatinya periode kritis.

158

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

(3). Perilaku Asosiasi Pengkondisian Klasik (Clasical Conditioning): merupakan perilaku dimana hewan akan terbiasa untuk melakukan tindakan tertentu karena adanya orientasi hadia (reward) yang akan dia peroleh jika hal tersebut ia lakukan dan adanya hukuman (punishment) jika ia tidak melaksanakannya. Ini biasanya dikondisikan selama proses pembelajaran yang sebagian besar dilakukan oleh manusia sebagai pendidiknya (contoh di dunia sirkus). Persepsi tentang hadia dan hukuman yang berasosiasi langsung dengan stimulus tertentu ini akan menjadi permanen sehingga kendati kemudian tidak ada hadia atau hukuman setelah respon yang ia lakukan, respon tersebut akan tetap ia lakukan pada periode berikutnya ketika ada stimulus serupa. Contohnya adalah perilaku lumba-lumba yang biasanya akan diberi makan jika ia bisa melintasi lingkaran api di atas kolam atau juga perilaku anjing yang segera menjulurkan lidah dan saliva yang menetes saat dibunyikan garputala (karena saat ia diajari pada periode seblumnya, stimulus suara berupa garputala selalu berasosiasi dengan akan adanya makanan yang dia peroleh dari tuannya). (4). Perilaku Asosiasi Pengkondisian Operan (Operant Conditioning) : merupakan perialu yang diperoleh dari tindakan coba-coba atau trial and error. Semakin dekat individu mendapatkan respon dengan adanya stimulus positif maka akan semakin mudah baginya mengulang keberhasilan respon tersebut. Dapat juga terjadi kepada hewan yang semakin lama semakin sedikit mengeluarkan energi untuk memperoleh makanan. Atau dapat juga berupa perilaku jerah setelah suatu pengalaman buruk tertentu yang ia peroleh ketika melakukan suatu tindakan. (5). Imitasi : merupakan perilaku hewan yang diperolehnya dengan mengamati perilaku hewan lain lalu menirukannya tetapi peniruan ini terjadi setelah melewati periode kritis perkembangannya. Banyak contoh hewan seperti anjing, kucing atau serigala yang belajar teknik tertentu dalam berburu mangsa dengan meniru induknya. (6). Perilaku Inovasi (Insight Learning atau Reasoning) : merupakan perilaku paling cerdas dimana suatu hewan dapat merespon sesuatu stimulus pada kondisi tertentu dalam memecahkan permasalahannya secara cepat dan spontan kendati tidak ada

159

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

pembelajaran yang identik dengan kondisi tersebut sebelumnya. Subjek dari inovasi adalah penyelesaian masalah (problem solving). Contohnya adalah seekor kera yang dikurung dalam ruang tertutup dimana di langit-langit ruangan digantungkan pisang yang tidak akan dapat diraihnya jika tanpa bantuan alat tertentu. Maka dengan serta merta kera tersebut akan segera menyusun kotak-kotak kayu yang ada dalam ruangan membentuk tangga untuk mencapai pisang yang tinggi tersebut.

Contoh Perilaku Alami (Mating Dance Pada Burung Kuau)

Contoh Perilaku Belajar (Clasical Conditioning Pada Anjing-Percobaan Anjing Pavlov)

160

MODUL BIOLOGI UMUM

BIOLOGI UA

Gambar Perilaku Inovasi (Insight Learning)

161

DAFTAR PUSTAKA Albert, B., D. Bray, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Ros, and P. Walters. 1998. Essential Cell Biology. New York Garland. Alberts, B.,D. Bray, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, J. D. Watson. 1989. Molecular Biology of The Cell. Garland Publishing, Inc. New York and London. Bajpai, R. N. 1989. Histologi Dasar. Terj. J. Tambajong. Jaypee Brothers Binarupa Aksara. Jakarta. Brooks, G.A. T.D. Fahey, T.P. White. 1996. Exercise Physiology: Human Bioenergetics and Its Applications. 2nd Ed. Mayfield Publishing Co. th

Campbell, N. A., J. B. Reece, and L. G. Mitchell. 2000. Biology. 6 Ed. Addison Wesley Longman. Inc. Damjanov, I. 1997. Buku Teks dan Atlas Berwarna Histopatologi. Terj. B. U. Pendit. Penerbit Widya Medika. Jakarta. Esau, K. 1977. Anatomy of Seed Plants. 2nd ED. John Wiley and Sons. New York. Fahn, A. 1982. Plant Anatomy 3rd Ed. Pergamon Press. New York. Farabee, M. J. 2006. Animal Organ Systems and Homeostasis. www.emc.maricopa.edu /faculty/farabee/BIOBK/BioBookANIMORGSYS.html Farabee, M. J. 2002. Excretory System. www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/ BIOBK/BioBookEXCRET.html Griffin, D.R., A. Novick. 1970. Animal Structure and Function. Second Edition. Holt, Rinehart and Wisnton, Inc. New York. Hidayat, E. B. 1995. Anatomi Tumbuhan Berbiji. Penerbit Institut Teknologi Bandung. Bandung. Jafnir., and N. Marusin. 2004. Struktur Perkembangan Hewan I. Jurusan Biologi FMIPA Universitas Andalas. Padang. Prosser, C. L. 1991. Comparative Animal Physiology. Fourth Edition. Wiley-Liss. New York. th

Raven, P.H., R.F. Evert and S.E. Eichhorm. 1987. Biology of Plant. 4 edition Worth Publishers, Inc., New York. Sanlon, V. C., T. Sanders. 2007. Essentials of Anatomy and Physiology Fith Edition. Davis Company. Philadelpia. th

Solomon, E. P., L. R. Ber, D. W. Martin, and C. Villee. 1996. Biology 4 Ed. Saunders College Pub. 162