a.  Gymnospermae (Gimnosperma)

Gismnosperma (istilah  tersebut  berarti  "biji  telanjang/terbuka") tidak  memiliki ruangan pembungkus (ovarium) tempat biji Angiosperma berkembang. Di antara dua kelompok tumbuhan berbiji, Gimnosperma terlihat dalam catatan fosil jauh lebih awal dibandingkan dengan Angiosperma. Gimnosperma yang paling terkenal adalah konifer, tumbuhan pinus yang memiliki konus. 

Gambar  . Contoh Tumbuhan Gimnosperma

(https://www.eduspensa.id/, 2019)

Dari sebelas divisi dalam kingdom tumbuhan, empat dikelompokkan sebagai Gimnosperma. Tiga di antaranya adalah divisi yang relatif kecil: Cycadophyta, Ginkgophyta, dan Gnetophyta. Sikad (divisi Cycadophyta) menyerupai palem, namun bukan palem sejati, yang merupakan tumbuhan berbunga. Karena merupakan Gimnosperma, sikad memiliki biji terbuka yang terdapat dalam sporofil, yaitu  daun yang  terspesilisasi untuk reproduksi. Ginkgo adalah satu-satunya spesies yang masih hidup dari divisi Ginkgophyta. 

Tumbuhan ini memiliki daun seperti kipas yang warnanya berubah keemasan dan rontok pada musim gugur, suatu sifat yang tidak umum bagi gimnosperma. Divisi Gnetophyta terdiri atas tiga genus yang kemungkinan tidak berkerabat dekat satu sama lain. Satu di antaranya, Weltwitschia. Tumbuhan-tumbuhan dari genus kedua, Gnetum, tumbuh di daerah tropis sebagai tumbuhan merambat. Ephedra (teh Mormon), genus ketiga Gnetophyta, adalah semak di gurun Amerika.

Sejauh ini yang paling besar di antara empat divisi Gimnosperma adalah Coniferophyta, yaitu konifer. Istilah konifer (Bahasa Latin, conus, "kerucut", dan ferre, "membawa") berasal dari struktur reproduktif tumbuhan ini, konus, yang merupakan kumpulan sporofit yang menyerupai sisik. Daun berbentuk jarum pada pinus dan ara diadaptasi dengan kondisi kering. Suatu kutikula tebal  menutupi daun, dan stomata terletak dibagian bawah, mengurangi kehilangan air. Kita mendapatkan sebagian besar papan dan bubur kertas dari kayu konifer. Apa yang kita sebut kayu sesungguhnya adalah akumulasi jaringan xylem berlignin, yang memberi sokongan struktural bagi pohon. 

Pohon pinus adalah suatu sporofit. Sporangia terletak pada sporofil yang mirip sisik yang terkumpul secara padat dalam struktur yang disebut konus. Generarasi gametofit berkembang dari spora haploid yang tetep disimpan dalam sporangia. Konifer, seperti semua tumbuhan beribji, adalah heterospora; gametofit jantan dan betina berkembang dari jenis spora yang berbeda, yang dihasilkan oleh konus yang berbeda. Konus serbuk sari kecil menghasilkan mikrospora yang berkembang menjadi gametofit jantan, atau butiran serbuk sari. Konus yang berovulasi, yang lebih besar, umumnya berkembang pada cabang pohon yang berbeda dan membuat megaspora yanng berkembang menjadi gamtofit betina. 

Sejak konus muda muncul pada pohon, pohon tersebut memerlukan hampir tiga tahun untuk menghasilkan gamet jantan dan betina, dan menyatukan mereka melalui polinasi, dan membentuk biji dewasa dari bakal biji yang telah dibuahi. Sisik konus yang berovulasi ini kemudian terpisah, dan biji bersayap itu kemudian akan mengembara mengikuti angin. Biji yang jatuh ditempat yang dapat didiami akan berkecambah, dan embrionya akan muncul sebagai bibit pinus. Berikut disajikan gambar siklus hidup pinus.

b.  Angiospermae (Angiosperma)

Angiosperma merupakan tumbuhan berbiji tertutup. Angiosperma atau tumbuhan berbunga  merupakan  tumbuhan  yang  paling  beraneka  ragam  dan  secara geografis paling tersebar luas. Ada sekitar 250.000 spesies angiosperma, dibandingkan dengan Gimnosperma yang dikenali sebanyak 720 spesies.

Semua Angiosperma ditempatkan dalam sebuah divisi tunggal, Anthophyta (Bahasa Yunani antho, “bunga”). Divisi itu dibagi menjadi dua kelas: Monokotiledon (monokotil) dan Dikotiledon (dikotil), yang berbeda dalam beberapa hal. Contoh-contoh monokotil adalah lili, anggrek, yucca, palem, dan rumput- rumputan, yang meliputi rumput lapangan,tebu, tumbuhan berbiji (jagung, gandum, padi, dan lain-lain). Di antara banyak famili dikotil adalah mawar, kacang- kacangan, bunga mentega, bunga matahati, jati, dan mapel.

Xilem menjadi lebih terspesialisasi untuk pengangkutan air selama evolusi Angiosperma. Sel-sel yang menghantarkan air pada konifer adalah trakeid, yang diyakini merupakan jenis sel xilem awal. Trakeid adalah sel yang memanjang dan meruncing yang berfungsi membantu proses mekanis dan pergerakan air ke bagian atas tumbuhan tersebut. Pada sebagian besar angiosperma, sel-sel yang lebih  pendek  dan  lebih  luas  disebut  unsur  pembuluh(vessel element),  yang berkembang dari trakeid. 

Unsur pembuluh tersusun dari ujung yang satu ke ujung lain, membentuk saluran yang bersambung yang lebih terspesialisasi dibandingkan dengan trakeid untuk mengangkut air, akan tetapi kurang terspesialisasi untuk membantu proses mekanis. Xilem Angiosperma diperkuat oleh jenis sel yang kedua, serat (fiber), yang juga berkembang dari trakeid. Dengan dindingnya yang tebal dan berlignin, serat xilem dispesialisasikan untuk membantu proses mekanis. Sel-sel serat berkembang pada konifer, akan tetapi unsur pembuluh tidak berkembang.

Perbaikan dalam jaringan vaskuler dan perkembangan dalam struktur lainnya sudah pasti memberikan sumbangan pada keberhasilan Angiosperma, akan tetapi faktor terbesar dalam kebangkitan Angiosperma bisa jadi adalah evolusi bunga, suatu alat yang luar biasa, yang meningkatkan efisiensi reproduksi dengan cara menarik dan memberi keuntungan bagi hewan pembawa serbuk sari.

Bunga (flower) adalah struktur reproduksi Angiosperma. Pada sebagian besar Angiosperma, serangga dan hewan lain mengangkut serbuk sari dari satu bunga ke organ kelamin betina pada bunga lain, yang membuat penyerbukan kurang acak  dibandingkan dengan  penyerbukan yang  bergantung pada  angin  pada Gimnosperma. Beberapa tumbuhan berbunga mengadakan penyerbukan dengan bantuan angin, akan tetapi kita tidak mengetahui apakah kondisi ini primitif ataukah dievolusikan secara sekunder dari nenek moyang yang telah mengadakan penyerbukan dengan bantuan hewan.

Bunga adalah suatu tunas yang mampat dengan empat lingkaran daun yang termodifikasi; kelopak (sepal), mahkota (petal), benang sari (stamen), dan putik (karpel). Dimulai dari bagian bawah bunga, terdapat kelopak (sepal) yang umumnya berwarna hijau. Kelopak membungkus bunga sebelum bunga merekah (bayangkan sebuah kuncup bunga mawar). Di atas kelopak daun adalah mahkota (petal), berwarna carah pada sebagian besar bunga. Mahkota membantu menarik serangga dan penyerbuk lainnya. Bunga yang diserbukkan oleh angin, seperti rumput-rumputan, umumnya berwarna tidak menarik. Kelopak dan mahkota merupakan bagian bunga yang steril, yang berarti bahwa bagian-bagian itu tidak secara lagsung terlibat dalam reproduksi. Di dalam cincin mahkota terdapat organ reproduksi benang sari (stamen) dan putik (carpel), yang secara berturut-turut adalah bagian dari bunga “jantan” dan “betina”. Suatu benang sari terdiri dari sebuah batang yang disebut tangkai sari (filament) dan suatu kantong yang terletak di ujung, kepala sari (anther), tempat serbuk sari dihasilkan. Pada ujung putik adalah kepala putik (stigma) yang lengket untuk menerima serbuk sari. Tangkai putik (style) mengarah ke ovarium (ovary) pada bagian dasar putik. Bakal biji, yang berkembang menjadi biji setelah fertilisasi, terlindung dalam ovarium. Berikut disajikan struktur bunga pada Angiosperma.

Gambar  . Struktur bunga

(Campbell, Reece & Mitchell, 2003)

*Keterangan gambar: receptacle (dasar bunga), petal (mahkota), stamen (benang sari), filament (tangkai sari), anther (kepala sari), carpel (putik), stigma (kepala putik), style (tangkai putik), ovary (ovarium/bakal buah), sepal (kelopak). 

Buah (fruit) adalah ovarium yang sudah matang. Setelah biji berkembang selepas pembuahan, dinding  ovarium menebal.  Kacang  polong  adalah  contoh  buah, dengan biji (bakal biji yang sudah matang, polong itu sendiri) terbungkus dalam ovarium yang telah mantang (kulit polong). Buah melindungi biji yang dorman dan membantu penyebarannya.Berbagai modifikasi pada buah membantu menyebarkan biji. Beberapa tumbuhan berbunga, seperti dandelion dan mapel, memiliki biji pada buah yang terbentuk seperti baling-baling, yang meningkatkan penyebaran biji oleh angin. 

Namun demikian sebagian besar Angiosperma menggunakan hewan untuk membawa biji. Beberapa tumbuhan Angiosperma memiliki buah yang dimodifikasi sebagai duri yang menempel pada bulu hewan (atau pada pakaian manusia). Angiosperma lain menghasilkan buah yang dapat dimakan. Ketika memakan buah tersebut, hewan mencerna bagian berdaging, akan tetapi biji yang keras umumnya lolos, tidak rusak, melalui saluran pencernaan hewan.  Mamalia  dan  burung  bisa  mengeluarkan biji  bersama-sama dengan kotorannya, bermil-mil jauhnya dari tempat di  mana buah tersebut dimakan. Interaksi dengan hewan yang mengangkut serbuk sari dan biji telah membantu Angiosperma menjadi tumbuhan yang paling sukses di bumi. Akan tetapi, seperti yang akan kita lihat sekarang, siklus hidup Angiosperma bukanlah suatu "penemuan" evolusioner yang baru, akan tetapi telah dibangun pada tema adaptif yang telah kita jejaki selama kajian kita mengenai keanekaragaman tumbuhan.

Angiosperma bersifat heterospora, suatu karakteristik yang dimiliki Angiosperma bersama dengan semua tumbuhan berbiji. Bunga sporofit menghasilkan mikrospora yang membentuk gametofit jantan dan megaspora yang membentuk gametofit betina. Gametofit jantan yang belum dewasa adalah butik serbuk sari (pollen grain) yang berkembang di kepala sari pada benang sari. Masing-masing butir serbuk sari memiliki dua sel haploid. Bakal biji (ovule) yang berkembang dalam  ovarium,  mengandung gametofit  betina  yang  disebut  kantung  embrio (embryo sac). kantung embrio hanya terdiri atas beberapa sel. Pada sebagian besar Angiosperma, megaspora, membelah tiga kali untuk membentuk delapan nukleus haploid dalam tujuh sel (sel tengah yang besar mengandung dua nukleus haploid). Salah satunya diantara sel ini adalah sel telur itu sendiri.

Setelah pelepasannya dari kepala sari, serbuk sari dibawa ke kepala putik yang lengket   pada   ujung   suatu   putik.   Meskipun   beberapa   bunga   melakukan penyerbukan sendiri, sebagian besar bunga memiliki mekanisme yang menjamin terjadinya penyerbukan silang (cross pollination) yaitu perpindahan serbuk sari bunga suatu tumbuhan ke bunga tumbuhan lain dalam spesies yang sama. Pada beberapa kasus, benang sari dan putik sebuah bunga tunggal bisa matang pada waktu yang berbeda,atau organ tersebut diatur dengan sedemikian rupa dalam bunga tersebut, sehingga penyerbukan sendiri tidak mungkin terjadi. 

Butir serbuk sari berkecambah setelah butir serbuk sari menempel ke kepala putik pada suatu putik. Butir serbuk sari, sekarang adalah suatu gametofit jantan yang telah matang, menjulurkan suatu tabung yang tumbuh ke bawah tangkai kepala putik. Setelah mencapai ovarium, tabung serbuk sari itu akan menembus masuk melalui mikropil, yaitu lubang pada integumen bakal biji, dan melepaskan dua sel sperma ke dalam kantong embrio. Satu nukleus sel sperma menyatu dengan sel telur, membentuk zigot diploid. Nukleus sel sperma lain menyatu dengan dua nukleus pada sel tengah kantong embrio itu. Sel tengah ini sekarang memiliki nukleus triploid (3n). Ingat, serbuk sari pada konifer juga melepaskan dua nukleus sel sperma, akan tetapi salah satunya mengalami disintegrasi. Kebalikannya, kedua nukleus sperma serbuk sari Angiosperma membuahi sel-sel yang terdapat dalam kantung embrio. Fenomena ini, dikenal sebagai pembuahan ganda (double fertilization) merupakan karakteristik Angiosperma. Pembuahan ganda juga terjadi pada Ephedra, suatu anggota divisi Gnetophyta, divisi Gimnosperma yang dikenal dekat   kekerabatannya  dengan   Angiosperma.

Setelah pembuahan ganda, bakal biji matang menjadi biji. Zigot berkembang menjadi embrio sporofit dengan akar yang belum sempurna dan satu atau dua keping biji. Kotiledon (monokotil yang hanya memiliki satu keping biji dan dikotil memiliki dua; itulah asal nama monokotil dan dikotil). Nukleus triploid pada bagian tengah kantong embrio itu membelah secara berulang-ulang menghasilkan jaringan triploid yang disebut endosperma, yang kaya akan pati dan cadangan makanan lainnya. Biji monokotil seperti jagung menyimpan sebagaian besar zat- zat makanannya dalam endosperma. Kacang dan banyak dikotil lainnya memindahkan sebagai besar  nutriennya dari  endosperma ke  kotiledon yang sedang berkembang. Menurut suatu hipotesis, pembuahan ganda menyelaraskan perkembangan cadangan makanan dalam biji dengan perkembangan embrio tersebut.

Biji adalah bakal biji yang telah matang, yang terdiri dari embrio, endosperma, dan selaput biji yang berasal dari integumen (lapisan luar bakal biji). Ovarium akan berkembang menjadi buah ketika bakal bijinya berkembang menjadi biji. Dalam lingkungan yang cocok, biji akan berkecambah. Salutnya pecah dan embrio keluar sebagai kecambah, yang menggunakan cadangan makanan dalam endosperma dan kotiledon.

Angiospermae dibedakan menjadi 2 kelas, yaitu :

1)        Kelas Monokotiledonae (Biji berkeping satu)

Umumnya berupa tumbuhan herba semusim atau setahun, memiliki kotiledon tunggal/berkeping  satu,  batang  tidak  bercabang/bercabang sedikit  dan  tidak memiliki kambium, berkas pengangkut tersusun tidak teratur (tersebar), tipe kolateral tertutup, tulang daun melengkung/sejajar, memiliki akar serabut, bunga memiliki bagian-bagian dengan kelipatan 3, bentuk bunga tidak beraturan, dan warna tidak mencolok.

Terdiri dari beberapa famili :

a)     Liliaceae, Misal: Lilium sp (lilia), Alium cepa (bawang besar), Alium sativum (bawang putih), Alium ascolonicum (bawang merah).

b)     Palmae  (keluarga  palem),  Misal:  Cocos  nucifera  (kelapa),  Phoenix  sp (kurma)

c)     Graminae (keluarga rumput-rumputan), Misal: Oryza sativa (padi), Zea mays  (jagung), rumput, bambu, dan sebagainya.

d)     Orchidaceae  (keluarga  anggrek),  Misal:  Cattleya  sp,  Dendrobium  sp, Arundina sp, Epidendrum sp, Vanilia planifolia (vanili). 

Gambar  . Contoh tumbuhan monokotil

(https://www.britannica.com/, 2019)

2)        Kelas Dikotiledonae (Biji berkeping dua)

Umumnya berupa tumbuhan menahun (berkayu), memiliki kotiledon ganda/berkeping dua, umumnya batang bercabang, memiliki kambium, berkas pengangkut tersusun secara teratur (bersebelahan), tipe kolateral terbuka, tulang daun menjari/menyirip, memiliki akar tunggang, Bunga memiliki bagian-bagian dengan kelipatan 4 atau 5, bentuk bunga beraturan, dan umumnya memiliki warna mencolok.

Terdiri dari beberapa familia, yaitu :

a)      Caryophyllaceae, Misal: Dianthus chinensis.

b)      Magnoliaceae, Misal: Magnolia grandiflora (cempaka putih). 

c)      Rosaseae, Misal: Rosa hybrida (bunga mawar)

d)      Leguminoceae, Misal: Leucena glauca (lamtoro), Parkia specinosa (petai), Tamarindus indica (asam).

e) Malvaceae,  Misal:  Hibiscus  rosa-sinensis  (bunga  sepatu),  Glossipium obtusifolium (kapas).

f)       Umbelliferae, Misal: Centella asiatica (talas)

g)      Solanaceae, Misal: Solanum tuberosum (kentang), Orthosiphon grandiflorus (kumisal kucing).

h) Compositae, Misal: Ageratum sp (babandotan), Helianthus annus (bunga matahari), Nicotiana tabaccum (tembakau), Capsicum sp (cabe), Lycopersicum esculentum (tomat), dan sebagainya. 

sumber: modul belajar mandiri pppk ipa biologi , Pembelajaran 2. Keanekaragaman Makhluk Hidup dan Ekologi, Kemdikbud

Baca Juga

Bagikan Artikel