Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan Penjelasan Terlengkap
Salah satu ciri yang membedakan makhluk hidup dari benda mati adalah makhluk hidup mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Jika menanam beberapa butir biji jagung atau kacang hijau di dalam pot dan mengamatinya setiap hari, Anda akan melihat adanya perubahan pada biji jagung atau kacang hijau tersebut. Mula-mula, biji itu akan berubah menjadi tanaman kecil yang belum lengkap. Selanjutnya, dari hari ke hari tanaman kecil tersebut akan bertambah besar dan makin lengkap organ-organ tubuhnya. Hal itu disebabkan biji itu mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Apakah yang dimaksud dengan pertumbuhan dan perkembangan? Untuk mengetahui jawabnya, mari kita pelajari bab ini.
A. Pengertian Pertumbuhan dan Perkembangan
Apakah yang dimaksud dengan pertumbuhan? Pertumbuhan pada suatu makhluk hidup atau organisme dapat diartikan sebagai proses pertambahan bio-massa atau ukuran (berat, volume, atau jumlah) yang sifatnya tetap dan irreversible (tidak dapat balik ke kondisi semula). Jadi, Pertumbuhan merupakan suatu konsep kuantitatif yang berkaitan dengan pertambahan massa suatu organisme. Jika Anda merendam biji jagung kering di dalam air dalam beberapa saat, biji jagung tadi juga akan mengalami pertambahan ukuran terutama volumenya. Namun, pertambahan volume tersebut bukanlah pertumbuhan karena jika dikeringkan volume biji jagung tadi akan kembali seperti semula. Sebaliknya, pertambahan jumlah sel-sel zigot vertebrata yang mengalami pembelahan merupakan suatu pertumbuhan walaupun tanpa disertai pertambahan volume ataupun massa sitoplasma.
Perkembangan dapat diartikan sebagai proses perubahan yang menyertai pertumbuhan. Perubahan itu meliputi perubahan bentuk dan tingkat kematangan makhluk hidup. Secara sederhana, perkembangan merupakan proses perubahan menjadi dewasa. Dalam proses tersebut, terjadi diferensiasi sel (perubahan struktur dan fungsi sel), histogenesis (pembentukan jaringan), organogenesis (pembentukan organ), dan gametogenesis (pembentukan sel-sel kelamin).
Berbeda dari pertumbuhan, perkembangan merupakan suatu konsep kualitatif. Misalnya tanaman jagung pada awalnya berupa biji. Biji itu kemudian tumbuh menjadi tanaman kecil yang memiliki akar, batang, dan daun. Setelah makin besar dan dewasa, akan muncul bunga pada tanaman jagung itu. Jika terjadi penyerbukan, bunga itu akan berubah menjadi buah yang akan menghasilkan biji-biji jagung baru. Munculnya akar, batang, daun, bunga, dan buah pada tanaman jagung itu menunjukkan bahwa tanaman tersebut mengalami perkembangan.
Pertumbuhan suatu organisme multiseluler meliputi pembelahan sel, pembentangan sel, dan beberapa pergerakan sel-sel pada organisme. Pada organisme multiseluler, kelompok-kelompok sel menjadi terspesialisasi dan membentuk fungsi tertentu. Spesialisasi itu meliputi proses biokimiawi dan perubahan struktur. Spesialisasi sel-sel berhubungan dengan fungsi sel, seperti untuk pengangkutan, penyokong, pergerakan, pencernaan atau pembentukan makanan, serta pertahanan organisme.
Proses pertumbuhan dan perkembangan dipengaruhi oleh faktor internal (dari dalam organisme itu sendiri) dan faktor eksternal (dari lingkungan). Pengaruh faktor internal dan faktor eksternal saling berinteraksi sehingga sulit untuk menentukan mana yang paling berpengaruh. Sebagai contoh, sulit untuk menentukan apakah ciri utama pertumbuhan seperti tinggi tubuh, sebagian besar dipengaruhi oleh faktor internal (gen) ataukah oleh faktor eksternal (suplai makanan).
B. Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan Berbiji
Tumbuhan berbiji tumbuh dan berkembang dari biji. Umumnya, biji terdapat di dalam buah. Biji berkembang dari bakal biji yang dibuahi dan mengandung embrio (bakal) tumbuhan serta cadangan makanan. Suatu embrio tumbuhan terdiri atas batang lembaga (kaulikalis), bakal akar (radikula), dan satu atau dua keping biji (kotiledon). Bagian sumbu embrio yang berada di atas tempat munculnya kotiledon disebut epikotil, sedangkan bagian sumbu embrio yang berada di bawah tempat munculnya kotiledon disebut hipokotil. Cadangan makanan ada yang terdapat pada endosperm, yaitu jaringan yang mengelilingi embrio atau terdapat di dalam kotiledon. Biji dengan cadangan makanan pada endosperm disebut biji berendosperm atau biji beralbumin, contohnya biji jagung. Sementara itu, biji dengan cadangan makanan pada kotiledon disebut biji tak berendosperm atau biji eksalbumin, contohnya biji bunga matahari. Biji dilindungi oleh testa, yaitu suatu selubung biji kuat yang berasal dari dinding bakal biji. Testa berfungsi sebagai kulit biji.
1. Perkecambahan
Salah satu tahap yang termasuk dalam rangkaian proses pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan adalah perkecambahan. Apa yang dimasud dengan perkecambahan? Perkecambahan adalah tumbuhnya embrio yang terdapat dalam sebutir biji. Embrio tersebut akan tumbuh menjadi tumbuhan kecil yang lambat laun akan tumbuh makin besar menjadi tumbuhan dewasa yang lengkap. Agar dapat berkecambah, biji harus berada pada kondisi yang cocok.
Perkecambahan suatu biji dipengaruhi oleh faktor luar (eksternal) dan faktor dalam (internal). Faktor eksternal adalah faktor-faktor yang berasal dari lingkungan, antara lain suplai air yang cukup, suhu, oksigen, dan cahaya. Sementara itu, faktor internal adalah faktor-faktor yang berasal dari biji itu sendiri, misalnya hormon, kematangan embrio, dan dipatahkannya dormansi.
Proses perkecambahan biasanya diawali dengan masuknya air ke dalam biji. Air masuk ke dalam biji melalui mikropil dan testa. Masuknya air ke dalam biji dipengaruhi oleh peristiwa imbibisi. Hal itu menyebabkan perubahan kondisi di dalam sel dan memungkinkan diaktifkannya enzim-enzim yang mengatalisis reaksi-reaksi biokimiawi perkecambahan. Reaksi-reaksi biokimiawi tersebut, di antaranya adalah reaksi pembongkaran cadangan makanan yang ada pada kotiledon. Hasil reaksi tersebut digunakan sebagai sumber energi, sebagai bahan penyusun komponen-komponen sel, dan untuk pertumbuhan embrio. Embrio pada biji tidak memiliki klorofil sehingga kebutuhan nutrisinya terutama diperoleh dari cadangan makanan pada endosperm. Selain dari endosperm, nutrisi untuk perkembangan embrio dapat pula diperoleh dari kotiledon atau bagian lain pada bakal biji bergantung pada karakteristik biji tersebut.
Cadangan makanan pada biji terdiri atas karbohidrat, lemak, dan protein. Tepung atau amilum merupakan cadangan makanan utama pada sebagian besar biji. Namun, pada biji bunga matahari dan beberapa jenis biji lainnya, minyak merupakan penyusun setengah dari cadangan makanannya. Pada biji kapri dan kedelai, protein merupakan cadangan makanan yang penting.
Agar dapat bekerja secara optimal, enzim-enzim yang terlibat dalam proses perkecambahan memerlukan suhu yang sesuai. Suhu optimal perkecambahan bervariasi untuk tiap jenis biji, contohnya biji gandum berkecambah pada kisaran suhu 1-35 °C, sedangkan biji jagung berkecambah pada kisaran suhu 5-45 °C.
Sebagai makhluk hidup, tumbuhan melakukan respirasi guna menghasilkan energi untuk metabolisme dan pertumbuhannya. Ketika berkecambah, biji melakukan respirasi dengan sangat cepat dan membutuhkan oksigen untuk proses respirasi aerob.
Pada beberapa jenis tumbuhan, cahaya diperlukan untuk perkecambahan bijinya. Namun, pada beberapa jenis tumbuhan lainnya, cahaya justru menghambat perkecambahan biji. Untuk pertumbuhan batang tumbuhan, diperlukan hormon auksin, tetapi aktivitas hormon ini dihambat oleh adanya cahaya. Meskipun menghambat pertumbuhan batang, cahaya diperlukan untuk pembentukan klorofil dan untuk meningkatkan pembentangan daun.
Kecambah yang ditumbuhkan pada tempat yang cukup terang akan tumbuh agak lambat, tetapi berdaun hijau. Sebaliknya, kecambah yang ditumbuhkan pada tempat yang gelap akan tumbuh lebih cepat, batangnya menjadi sangat panjang, tetapi daunnya berwarna kuning karena tidak terbentuk klorofil. Keadaan seperti ini dinamakan etiolasi.
Dalam proses perkecambahan, setelah kulit biji pecah, organ pertama yang muncul adalah radikula yang diikuti oleh plumula (kuncup primer pucuk batang lembaga). Sementara itu, kotiledonnya ada yang tetap berada di dalam tanah dan ada yang terangkat ke atas tanah. Berdasarkan posisi kotiledonnya, perkecambahan dikelompokkan menjadi perkecambahan epigeal dan perkecambahan hipogeal.
Proses Perkecambahan
Proses perkecambahan epigeal, kotiledon terangkat ke atas tanah karena pertumbuhan memanjang bagian hipokotil. Kotiledon muncul sebagai keping biji hijau. Selama pertumbuhan menembus tanah, hipokotil berbentuk kait dan ujung plumula terletak di antara dua keping biji. Hal itu bertujuan agar ujung plumula terlindung dari kerusakan akibat abrasi tanah. Perkecambahan epigeal terjadi pada biji bunga matahari, kedelai, dan kacang panjang.
Proses perkecambahan hipogeal, kotiledon tetap berada di dalam tanah. Plumula terbawa ke atas tanah karena pertumbuhan memanjang bagian epikotil. Hal itu disebabkan pertumbuhan hipokotilnya sangat sedikit atau tidak memanjang sama sekali sehingga kotiledonnya tetap berada di dalam testa, dengan tunas muda dan akar muncul dari dalam biji.
2. Pertumbuhan Primer
Pertumbuhan primer menyebabkan tumbuhan bertambah tinggi atau panjang dan hal itu terjadi pada semua tumbuhan. Kecambah mengalami pertumbuhan primer untuk membentuk tumbuhan herbaseus (tidak berkayu).
Pertumbuhan primer diawali oleh pembelahan sel-sel meristem apikal yaitu sel-sel meristem yang terdapat pada pucuk batang dan ujung akar. Bagian terluar ujung akar dilindungi oleh tudung akar atau kaliptra. Tepat di sebelah dalam tudung akar terdapat daerah meristem apikal. Daerah meristem apikal terdiri atas tiga area, yaitu daerah pembelahan sel, daerah pembentangan sel, dan daerah pematangan sel.
Perkembangan meristem apikal pada tumbuhan Angiospermae dapat diterangkan dengan teori histogen dan teori tunika-korpus. Teori histogen dikemukakan oleh Hanstein pada tahun 1868. Menurut teori ini, setiap titik tumbuh batang dan akar terdiri atas lapisan sel yang disebut histogen. Histogen itu sendiri terdiri atas plerom, dermatogen, dan periblem. Plerom merupakan bagian pusat yang kemudian akan membentuk empulur dan jaringan pengangkut primer. Dermatogen merupakan lapisan paling luar yang akan membentuk epidermis. Adapun periblem merupakan lapisan yang terletak di antara plerom dan dermatogen. Lapisan ini akan membentuk korteks (jaringan kulit kayu).
Sementara itu, teori tunika-korpus dikemukakan oleh Schmidt pada tahun 1924. Teori ini menyatakan bahwa titik tumbuh batang tumbuhan terdiri atas dua zona yang terpisah susunannya, yaitu tunika dan korpus. Tunika merupakan bagian paling luar dari titik tumbuh. Bagian tersebut terdiri atas beberapa lapisan sel yang berkumpul membentuk seludang dan kemudian berkembang membentuk jaringan primer. Sel-sel terus membelah, terutama pada bidang pembelahan antiklinal (tegak lurus dengan permukaan organ) sehingga lapisannya makin meluas. Sementara itu, korpus merupakan bagian pusat titik tumbuh. Sel-sel pada bagian ini bersifat meristematis dan membelah ke segala arah.
- Daerah Pembelahan Sel atau Daerah Divisi
Dengan pengamatan mikroskopis, daerah pembelahan sel terlihat tersusun oleh sel-sel meristem yang berbentuk kotak dan berukuran sangat kecil. - Daerah Pembentangan Sel atau Daerah Elongasi
Daerah pembentangan sel terdapat tepat di belakang daerah pembelahan sel. Pada daerah ini, sel-sel mengalami pemanjangan dan perbesaran. Pembentangan sel di daerah ini akan mendorong akar untuk menembus tanah. Di daerah ini juga akan terjadi diferensiasi. Jaringan muda secara terus-menerus akan berkembang dan berdiferensiasi membentuk jaringan dewasa. - Daerah Pematangan Sel atau Daerah Maturasi
Daerah pematangan terdapat di belakang daerah pembentangan. Di daerah ini sel-sel telah mengalami diferensiasi dan telah sempurna perkembangannya. Sebagai contoh, pada daerah pematangan sel terdapat rambut akar yang merupakan tonjolan sel-sel epidermis yang berfungsi untuk meningkatkan absorpsi air dan mineral dari dalam tanah.
Meristem apikal terdapat pada pucuk batang. Meristem apikal batang berbentuk seperti kubah yang tersusun oleh sel-sel yang aktif membelah. Pada meristem apikal batang terdapat daun dan tunas primordia. Pada pucuk batang bagian tengah terdapat daerah yang berisi sel-sel meristem. Berdekatan dengan daerah ini terdapat jaringan yang secara terus-menerus berkembang menjadi jaringan yang matang (dewasa). Tiga daerah (daerah pembelahan, pembentangan, dan pembentangan sel) juga terdapat pada pucuk batang, tetapi tidak sejelas pada ujung akar.
3. Pertumbuhan Sekunder
Pertumbuhan sekunder terjadi pada tumbuhan perenial (tahunan) berkayu. misalnya pohon dan semak. Pertumbuhan sekunder merupakan hasil pembelahan sel-sel meristem lateral. Ada dua macam meristem lateral yang terlibat, yaitu kambium vaskuler dan kambium gabus. Keduanya merupakan jaringan yang bersifat meristematis sehingga sel-selnya memiliki kemampuan untuk tetap aktif membelah.
Sel-sel kambium vaskuler terletak di antara xilem dan floem. Sel-sel kambium vaskuler melakukan pembelahan ke arah dalam membentuk jaringan xilem sekunder dan ke arah luar membentuk jaringan floem sekunder. Pembelahan sel-sel kambium vaskuler menghasilkan pertambahan diameter batang.
Pembelahan kambium ini terjadi sepanjang tahun, tetapi kecepatan pembelahan pada musim hujan dan musim kemarau tidak sama. Pada musim hujan, kecepatan pembelahannya lebih tinggi sehingga menghasilkan pertambahan diameter batang yang lebih besar. Jika mengamati penampang melintang batang pohon yang ditebang, Anda akan mendapatkan bentuk lingkaran-lingkaran batang pohon yang disebut lingkaran tahun. Kita dapat menentukan umur suatu pohon dengan melihat jumlah lingkaran tahunnya.
Meristem lateral yang kedua, yaitu kambium gabus atau felogen, terbentuk dari pembelahan tangensial sel-sel parenkim atau kolenkim di bawah epidermis. Pembentukan kambium gabus penting dalam penebalan sekunder batang. Kambium gabus menggantikan epidermis membentuk kulit kayu yang kedap dan berfungsi sebagai pelindung pada permukaan batang berkayu. Kulit kayu mengandung lentisel, yaitu tempat oksigen dan karbon dioksida berdifusi masuk dan keluar dari sel-sel batang.
4. Pembungaan
Pembungaan adalah proses pembentukan bunga. Pembungaan merupakan proses yang sangat kompleks yang meliputi banyak tahapan perkembangan dan semuanya harus berhasil dilangsungkan untuk memperoleh hasil akhir, yaitu biji.
Tahap pertama proses pembungaan adalah induksi bunga (evokasi). Tahap ini merupakan tahap ketika jaringan meristem vegetatif ’’diprogram” untuk mulai berubah menjadi jaringan meristem reproduktif. Tahap induksi terjadi di dalam sel dan dapat dideteksi secara kimiawi dari peningkatan sintesis asam nukleat dan protein, yang dibutuhkan dalam pembelahan serta diferensiasi sel.
Inisiasi bunga adalah tahap kedua dalam proses pembungaan. Dalam tahap ini terjadi perubahan morfologis dari tunas vegetatif menjadi bentuk kuncup reproduktif. Perubahan tersebut dapat dideteksi dari perubahan bentuk ataupun ukuran kuncup, serta proses-proses selanjutnya yang mulai membentuk organ-organ reproduktif.
Tahap inisiasi bunga dilanjutkan dengan tahap perkembangan kuncup bunga menuju bunga mekar (anthesis). Tahap ini ditandai dengan terjadinya diferensiasi bagian-bagian bunga. Pada tahap ini terjadi proses megasporogenesis dan mikrosporogenesis untuk penyempurnaan serta pematangan organ-organ reproduksi jantan dan betina.
Tahap berikutnya adalah tahap bunga mekar (anthesis). Sesuai dengan namanya, pada tahap ini terjadi pemekaran bunga. Biasanya, anthesis terjadi bersamaan dengan masaknya organ reproduksi jantan dan betina, meskipun dalam kenyataannya tidak selalu demikian. Ada kalanya organ reproduksi, baik jantan ataupun betina, masak sebelum terjadi anthesis, atau bahkan jauh setelah terjadinya anthesis. Tahap setelah bunga mekar adalah tahap penyerbukan dan pembuahan. Tahap ini memberikan hasil terbentuknya buah muda.
Tahap terakhir proses pembungaan adalah perkembangan buah muda menuju kemasakan buah dan biji. Tahap ini diawali dengan perbesaran bakal buah (ovarium) yang diikuti oleh perkembangan endosperm (cadangan makanan) danl selanjutnya terjadi perkembangan embrio. Perbesaran buah merupakan efek dari pembelahan dan perbesaran sel yang meliputi tiga tahap, yaitu peningkatan penebalan perikarp (dinding bawah) karena adanya pembelahan sel, pembentukan dan perbesaran vesikel berair (biasanya terjadi pada buah-buah berdaging), serta tahap pematangan. Selama tahap-tahap perbesaran buah terjadi pula akumulasi air dan gula sehingga pada tahap pematangan, buah telah mengandung 80-90% air serta 2—20% gula.
Demikian penjelasan yang bisa kami sampaikan tentang Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan Penjelasan Terlengkap . Semoga postingan ini bermanfaat bagi pembaca dan bisa dijadikan sumber literatur untuk mengerjakan tugas. Sampai jumpa pada postingan selanjutnya.