Evolusi Tumbuhan
Nama : Nurkholis
NIM : 2224200039
Mahasiswa Semester 6 Kelas B
Ujian Akhir Semester Evolusi
Tumbuhan merupakan eukariot multiseluler yang autotrof fotosintetik. Sel tumbuhan mempunyai dinding sel yang tersusun dari selulosa, dan tumbuhan dapat menyimpan kelebihan karbohidratnya dalam bentuk pati. Alga hijau multiseluler memiliki lebih banyak persamaan dengan tumbuhan daripada dengan kelompok alga lainnya. Kloroplas tumbuhan dan kloroplas alga hijau memiliki pigmen klorofil a dan b. Perbedaan antara kelompok tumbuhan dengan kelompok alga hijau adalah habitatnya. Hampir semua tumbuhan hidup di darat meskipun ada juga tumbuhan yang hidup di air dan di tempat yang lembap. Sedangkan semua alga hijau hidup di air. Perbedaan tempat hidup ini sangat penting untuk menelusuri evolusinya, karena kehidupan darat memerlukan adaptasi struktural, kimiawi dan sistem reproduksi.
Evolusi tumbuhan adalah proses perubahan yang terjadi dalam kelompok tumbuhan sepanjang jutaan tahun. Tumbuhan merupakan organisme yang sangat beragam, mulai dari lumut dan pakis hingga pohon dan bunga yang kompleks. Berikut adalah beberapa tahapan penting dalam evolusi tumbuhan:
1. Tumbuhan Awal: Tumbuhan pertama muncul sekitar 500 juta tahun yang lalu. Mereka adalah tumbuhan berukuran kecil yang hidup di air, seperti alga hijau. Tumbuhan ini tidak memiliki akar, daun, atau sistem pengangkutan air internal.
2. Munculnya Tumbuhan Darat: Sekitar 450 juta tahun yang lalu, beberapa tumbuhan berevolusi untuk dapat hidup di daratan. Mereka mengembangkan struktur seperti akar, batang, dan daun yang membantu mereka menyerap air dan nutrisi dari tanah serta beradaptasi dengan kondisi darat yang lebih kering. Adaptasi terhadap kehidupan darat (terestrial) dibuktikan oleh adanya sporopolenin dan gametangia berlapis yang melindungi gamet dan embrio. Adaptasi ini terjadi pada bryofita yang merupakan tumbuhan darat pertama. Bryofita atau tumbuhan lumut ini berkembang menjadi berbagai variasi dalam kelompoknya. Jaringan pembuluh yang terdiri atas sel-sel membentuk pembuluh untuk mengangkut air dan zat hara ke seluruh tubuh tumbuhan. Evolusi bryofita merupakan evolusi yang relatif dini dalam sejarah tumbuhan.
3. Pembentukan Jaringan Vaskular: Tumbuhan yang lebih kompleks seperti paku, mulai mengembangkan jaringan pengangkut air dan nutrisi yang disebut xilem dan floem. Xilem membawa air dan nutrisi dari akar ke daun, sedangkan floem mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke bagian lain tumbuhan.
4. Pembentukan Biji: Sekitar 360 juta tahun yang lalu, tumbuhan berkeping biji pertama muncul. Biji merupakan struktur reproduksi yang berisi embrio tumbuhan yang dilindungi oleh lapisan keras. Kemampuan tumbuhan untuk membentuk biji memungkinkan mereka untuk bereproduksi di daratan dengan lebih efisien dan terdistribusi secara luas. Tumbuhan berbiji yang diperkirakan pertama kali muncul adalah gimnospermae. Gimnospermae terdiri atas Konifer dengan berbagai variasi jenisnya. Konifer dan Paku-pakuan mendominasi kehidupan di hutan belantara selama lebih dari 200 juta tahun.
5. Evolusi Bunga: Sekitar 140 juta tahun yang lalu, tumbuhan berbunga atau angiosperma muncul. Bunga adalah struktur reproduksi yang membantu dalam penyerbukan dan pembentukan biji. Tumbuhan ini memiliki struktur reproduksi yang sedikit rumit di mana biji dilindungi oleh ruangan yang disebut ovarium. Mereka memanfaatkan hewan, angin, atau air untuk membantu penyerbukan dan memiliki keunggulan dalam hal reproduksi dan penyebaran biji.
Tumbuhan diyakini berevolusi dari alga hijau yaitu protista fotosintetik yang hidup di air. Kelompok alga hijau berkembang sangat pesat sehingga keanekaragamannya juga tinggi. Pada masa kini banyak bukti yang mengarahkan kekerabatan alga hijau dengan tumbuhan, yaitu sebagai berikut :
1) Kesamaan DNA kloroplas alga hijau dengan tumbuhan
2) Kesamaan bio kimiawi, yaitu komponen selulosa penyusun dinding sel dan komposisi enzim peroksisom pada alga dan tumbuhan
3) Kemiripan dalam mekanisme mitosis dan sitokinesis, yaitu adanya organel mikrotubul, mikrofilamen aktin dan vesikula pada proses pembelahan sel.
Tumbuhan darat yang pertama muncul adalah lumut atau bryofita yang berevolusi dari alga hijau yang hidup di air. Adaptasi ini masih belum sempurna, sehingga lumut membutuhkan habitat atau tempat hidup yang lembap. Lumut menunjukan adaptasi penting dengan kehidupan darat yaitu adanya arkegonium (gamet betina) dan anteridium (gamet jantan). Arkegonium menghasilkan satu sel telur (ovum), anteridium menghasilkan sperma yang memiliki flagela. Sel telur dibuahi di dalam arkegonium dan kemudian berkembang menjadi zigot. Zigot kemudian berkembang menjadi embrio di dalam selubung pelindung organ betina. Sekalipun embrio telah terlindung sedemikian rupa, namun bryofita belum sepenuhnya terbebas dari kehidupan air. Untuk bereproduksi, sperma berflagela (ciri kehidupan air) masih tetap memerlukan air untuk dapat membuahi sel telur. Bryofita juga tidak memiliki jaringan ‘lignin’ dan tidak memiliki jaringan vaskuler, sehingga air dari lingkungan berdifusi dan diserap oleh sel. Tinggi tumbuhan lumut umumnya 1-2 cm, namun ada yang mencapai 20 cm.
Bryofita atau lumut biasanya tumbuh secara berkelompok seperti hamparan yang bersifat menyerap air. Lumut memiliki rhizoid yang berfungsi untuk melekat pada substrat. Lumut memiliki beberapa bagian yang mirip akar, mirip daun, dan mirip batang. Walaupun mirip, struktur pada bagian tubuh lumut berbeda dengan akar, daun, dan batang sejati pada tumbuhan tingkat tinggi. Namun, bagian yang mirip daun pada lumut dapat melakukan fotosintesis. Selain itu, terdapat stomata dan kutikula yang mirip dengan tumbuhan vaskuler. Adanya stomata dan kutikula merupakan tahap evolusi bryofita terhadap kehidupan di darat.
Setelah kemunculan bryofita, tumbuhan yang memiliki vaskuler pun muncul. Tumbuhan vaskuler merupakan evolusi dari bryofita yang sebelumnya tidak memiliki vaskuler. Pada tumbuhan vaskuler, tubuhnya juga terdiferensiasi menjadi akar, batang, dan daun sejati. Sistem perakaran di bawah permukaan tanah berfungsi untuk menyerap air dan zat hara. Sistem tunas di atas permukaan tanah akan menghasilkan daun yang berfungsi untuk melakukan proses fotosintesis. Pada bagian batang terdapat jaringan vaskuler yang membentuk sistem pembuluh angkut. Sistem pembuluh angkut terdiri atas xilem (pembuluh kayu) dan floem (pembuluh tapis). Pembuluh xilem yang berbentuk tabung merupakan sistem pipa kapiler mikroskopis untuk mengangkut air dan zat hara dari akar ke bagian tubuh tanaman. Floem merupakan jaringan sel hidup yang berfungsi mengedarkan hasil fotosintesis, yang mendistribusikan gula, asam amino, dan zat zat lain dari daun ke seluruh bagian tubuh tanaman.
Adaptasi terhadap kehidupan darat lainnya adalah lignin (zat kayu) yang terdapat di dalam matriks selulosa dinding sel, sifatnya keras, dan berfungsi untuk menyokong batang tumbuhan agar kokoh. Adanya lignin sangat penting bagi tumbuhan darat, karena lingkungan darat tidak memberikan sokongan eksternal seperti lingkungan air. Alga yang tumbuh di air tidak membutuhkan zat lignin karena lingkungan sekitarnya menunjang tubuhnya sedemikian rupa. Sel sel pembuluh kayu memiliki dinding berlignin yang memiliki dua fungsi, yaitu sebagai jaringan vaskuler dan sebagai penyokong tubuh tanaman. Pada tumbuhan yang kecil dan tak berkayu, maka tekanan turgor membantu agar tumbuhan tetap tegak, namun pada pohon dan tumbuhan yang besar harus ada lignin agar dapat tegak.
Berbagai fosil tumbuhan ditemukan pada lapisan sedimen masa Silur dan Devon. Tumbuhan ini menjadi fosil dengan sangat indahnya, hingga tampak susunan jaringan mikroskopiknya. Fosil tumbuhan tertua adalah Cooksonia yang ditemukan di lapisan Silur di Eropa dan Amerika Utara. Temuan di dua benua yang berbeda ini menunjukkan bahwa dahulu kala kedua benua ini masih bersatu. Perbedaan Cooksonia dengan bryofita adalah pada siklus hidupnya. Pada bryofita tahap gametofit merupakan tahap dominan. Pada tumbuhan vaskuler awal, tahap sporofitlah yang dominan, yang ditandai oleh adanya sporangia. Sporofit Cooksonia bercabang, hal ini menunjukkan kemajuan dibandingkan dengan sporofit bryofita yang tak bercabang. Percabangan berfungsi untuk meningkatkan jumlah sporangia dan spora yang dihasilkan oleh tubuh tumbuhan, sehingga dapat lebih banyak menghasilkan keturunan. Percabangan ini juga merupakan bahan mentah bagi evolusi tumbuhan vaskuler. Daun pada tumbuhan vaskuler diduga berevolusi dari terbentuknya jalinan jaringan beberapa cabang yang tumbuh berdekatan.
Tumbuhan vaskuler atau tumbuhan berpembuluh terdiri atas tumbuhan vaskuler tak berbiji dan tumbuhan vaskuler berbiji. Tumbuhan vaskuler tak berbiji dimulai sejak 360 juta tahun silam yaitu pada masa Karbon. Baik pada Cooksonia maupun tumbuhan vaskuler tak berbiji, siklus hidupnya didominasi oleh generasi sporofit. Generasi gametofitnya sangat kecil dan terdapat di permukaan tanah. Berkurangnya dominasi generasi gametofit dalam evolusi tumbuhan merupakan bentuk kecenderungan tumbuhan untuk beradaptasi dengan kehidupan darat. Dibandingkan dengan bryofita dan paku-pakuan, maka gametofit tumbuhan vaskuler berbiji semakin kecil, terlindung di dalam jaringan reproduktif yang lembap pada generasi sporofit. Pergeseran dari haploid ke arah diploid pada tumbuhan darat diduga merupakan dampak radiasi ionisasi cahaya matahari (sinar UV) yang menimbulkan mutasi. Bentuk sporofit yang diploid diduga dapat lebih baik mengatasi radiasi yang bersifat mutagenik tersebut.
Selama jutaan tahun, tumbuhan terus mengalami evolusi untuk beradaptasi dengan lingkungan dan kompetisi. Beberapa tumbuhan telah mengembangkan adaptasi khusus, seperti daun berduri pada kaktus untuk mengurangi penguapan air atau akar yang dapat menyimpan air pada tumbuhan gurun. Selain itu, evolusi juga telah menghasilkan berbagai bentuk tumbuhan, mulai dari tumbuhan rendah seperti rumput hingga pohon yang tinggi dan besar seperti pohon sequoia.
Alasan untuk mempelajari materi ini karena evolusi tumbuhan membawa dampak perubahan yang besar bagi bumi. Munculnya tumbuhan yang dapat berfotosintesis mengubah kondisi bumi yang semula tanpa oksigen menjadi beroksigen, terbentuknya lapisan ozon, dan kemudian menimbulkan perubahan pada prokariot yang anaerob. Tumbuhan berevolusi dari alga hijau menjadi tumbuhan darat yang memiliki akar. Kolonisasi tanah oleh tumbuhan merupakan salah satu peristiwa paling penting dalam sejarah bumi, karena selain meningkatkan oksigen munculnya tumbuhan dapat menyediakan makanan serta habitat bagi hewan dan mikroorganisme yang berevolusi secara paralel. Proliferasi tumbuhan benar-benar mengubah biosfer planet bumi, banyak kehidupan yang berkembang di bagian-bagian pemukaan bumi. Kondisi ini membuka jalan bagi munculnya dinosaurus sekitar 200 juta tahun setelah munculnya tumbuhan.
Tantangan dalam mempelajari materi ini yaitu literatur yang kurang memadai serta sumber sumber lainnya yang terbaru tidak banyak. Evolusi tumbuhan kurang populer dalam sebuah penelitian, karena dibandingkan dengan hewan yang banyak meninggalkan fosil, tidak banyak ditemukan fosil tumbuhan. Ketika hewan mati maka membutuhkan waktu lama terurai dan apabila tenggelam, membeku, atau terkubur maka bangkai hewan dapat menjadi fosil. Sedangkan tumbuhan akan menggugurkan daun dan batangnya yang mudah terurai oleh tanah sehingga tidak dapat menjadi fosil. Namun, kurangnya literatur bukan berarti sulit untuk mempelajarinya, karena nenek moyang atau asal mula tumbuhan masih tumbuh hingga masa kini. Sehingga lebih mudah untuk dipelajari, karena struktur tumbuhan yang pertama kali muncul dapat kita lihat secara langsung. Selain itu struktur DNA juga memperkuat bukti adanya kekerabatan antara alga hijau (asal mula tumbuhan) dan tumbuhan. Dengan mengamati secara langsung kita dapat membedakan struktur tumbuhan dengan alga hijau sehingga kita akan mengetahui bagian mana saja yang mengalami evolusi. Alga hijau merupakan protista mirip tumbuhan dan memiliki klasifikasi yang berbeda dengan tumbuhan. Kesamaan alga hijau dengan tumbuhan yaitu adanya kloroplas yang berperan penting dalam proses fotosintesis.
Apabila saya menjadi tenaga pendidik hal yang akan saya lakukan untuk mengajarkan materi evolusi tumbuhan yaitu sebagai berikut:
1. Menggunakan metode pembelajaran yang mendukung materi evolusi tumbuhan
2. Menyediakan media yang representatif, misalnya membawa tumbuhan dari tingkat rendah hingga tingkat tinggi untuk dibandingkan
3. Observasi secara langsung keluar ruang kelas untuk melihat jenis jenis tumbuhan yang berkaitan dengan evolusi tumbuhan
4. Memberikan video pembelajaran serta bahan ajar untuk memudahkan peserta didik dalam mempelajarinya
5. Membuat suasana pembelajaran yang menyenangkan sehingga peserta didik tidak mudah bosan dan merasa tertarik pada materi evolusi tumbuhan
Selain hal di atas, kita juga sebagai tenaga pendidik harus tetap mempelajari atau mendalami materi ini. Hal ini dilakukan untuk mengatasi berbagai pertanyaan dari peserta didik yang belum tercantum dalam bahan ajar atau lainnya.
Saran saya untuk mempermudah dalam mempelajari materi evolusi kita harus memahami konsep dasarnya terlebih dahulu. Evolusi merupakan suatu proses perubahan struktur makhluk hidup yang berlangsung dalam waktu yang lama. Setiap makhluk hidup mengalami evolusi karena adanya perubahan lingkungan yang menyebabkan hewan atau tumbuhan beradaptasi dengan mengubah beberapa struktur tubuhnya. Tumbuhan pada awalnya memiliki habitat di dalam air dan tidak memiliki akar kemudian muncul tumbuhan darat yang memiliki akar untuk menyerap mineral dan zat hara. Hal tersebut merupakan salah satu adaptasi tumbuhan terhadap lingkungan atau habitat yang baru. Selain akar, tumbuhan juga mengalami evolusi pada struktur bagian dalam seperti vaskuler. Pada awalnya tumbuhan darat pertama kali muncul tidak memiliki vaskuler, namun karena kondisi lingkungan dan untuk bertahan hidup tumbuhan beradaptasi dan mengalami evolusi.
Solusi untuk mudah mempelajari evolusi yaitu dengan melengkapi sarana pembelajaran seperti media yang representatif. Misalnya pada evolusi tumbuhan kita dapat menyediakan alga hijau, lumut, tumbuhan gimnospermae, dan tumbuhan angiospermae untuk di identifikasi perbedaan atau perubahan apa saja yang terjadi pada evolusi tumbuhan. Selain itu, kita juga dapat memberikan bahan ajar dari berbagai referensi seperti artikel internasional atau video pembelajaran yang interaktif. Solusi lainnya adalah pergi ke museum yang berkaitan dengan materi evolusi, baik evolusi tumbuhan, hewan atau manusia. Dengan begitu kita dapat melihat bagaimana evolusi yang terjadi pada makhluk hidup lainnya. Sehingga kita dapat membandingkan semua evolusi dan melihat apakah konsep evolusi yang terjadi sama atau berbeda.
Kesimpulan yang dapat ditarik yaitu evolusi merupakan suatu proses perubahan atau perkembangan struktur makhluk hidup dalam jangka waktu yang lama. Salah satu makhluk hidup yang mengalami evolusi adalah tumbuhan. Asal mula tumbuhan yang hidup di darat yaitu alga hijau atau protista mirip tumbuhan yang memiliki habitat di air. Walaupun memiliki habitat yang berbeda alga hijau diyakini sebagai nenek moyang tumbuhan karena memiliki beberapa struktur yang mirip dengan tumbuhan. Terutama alga hijau dan tumbuhan sama sama memiliki sel kloroplas yang berperan penting dalam proses fotosintesis. Munculnya tumbuhan darat mengubah biosfer bumi yaitu dengan bertambahnya oksigen yang ada di bumi. Selain itu, permukaan bumi menjadi lebih hijau dan dapat menyediakan makanan bagi hewan atau organisme lainnya.