Beragam cerita tentang sejarah alam
menyatakan bahwa pada mulanya bumi adalah planet tanpa penghuni. Keadaan ini
berangsur-angsur berubah dalam rentang waktu miliaran tahun. Hal ini tentu saja
menimbulkan beragam pertanyaan, bagaimana pada akhirnya bumi dapat menjadi
planet yang nyaman untuk ditinggali?
Saat ini sulit membayangkan keadaan bumi
tanpa adanya tumbuhan hijau. Meskipun demikian, sejarah alam menyatakan awal
mulanya bumi memang tidak nyaman untuk dihuni. Bukti biogeokimiawi kemudian
menunjukkan bahwa organisme autotrof kemudian muncul dan berperan penting dalam
memfasilitasi organisme berikutnya untuk dapat hidup di muka bumi dengan
penyediaan oksigen. Sianobakteri diperkirakan muncul di daratan pada 1,2 miliar
tahun yang lalu pada masa Cambrian dan lima ratus tahun kemudian tumbuhan
kecil, fungi, dan hewan kemudian turut naik ke daratan. Akan tetapi, bagaimana hingga
akhirnya sianobakteria muncul di daratan?
Tumbuhan hampir ada di seluruh
lingkungan kecuali pada beberapa daerah yang ekstrim. Tumbuhan menjadi rantai
pertama pengolahan energi yang ditangkap dari matahari hingga kemudian bentuk
olahannya dapat dimanfaatkan oleh makhluk hidup lain. Hingga saat ini tumbuhan
telah berhasil menginvasi daratan dan berdiversifikasi hingga lebih dari
290.000 sesies di muka bumi. Setelah proses evolusinya yang begitu hebat
sebelumnya, bagaimanakah arah evolusi tumbuhan di masa yang akan datang?
Tulisan ini akan sedikit mengulas
menenai asal mula tumbuhan hijau yang saat ini berada di sekitar kita serta
bagaimana pada akhirnya tumbuhan mampu menginvasi daratan. Tulisan ini juga
membahas mengenai perkembangan tumbuhan dari masa ke masa.
ASAL MULA TUMBUHAN HIJAU
Sianobakteria adalah fotoautotrof
prokariot yang mampu menghasilkan oksigen sebagaimana yang dapat dilakukan oleh
tumbuhan hijau saat ini. Sianobakteri dapat hidup di mana pun air berada.
Beberapa sianobakteria hidup berkoloni sedangkan beberapa yang lainnya hidup
soliter. Karakteristik fotoautotrof yang dimiliki oleh sianobakteria
memunculkan adanya dugaan bahwa sianobakteria adalah nenek moyang dari tumbuhan
hijau yang kini menginvasi daratan dalam skala sangat besar. Campbell, etc. (2012) menyatakan bahwa lebih dari
satu miliar tahun yang lalu, protista (bentuk makhluk hidup uniseluler yang
lebih maju dari bakteria) memperoleh endosimbion sianobakteri. Keturunan
fotosintetik dari protista ini kemudian berevolusi menjadi alga. Adanya
pemikiran-pemikiran ini semakin menguatkan bahwa nenek moyang tumbuhan darat
yang saat ini ada semula berasal dari lingkungan air.
Ada banyak karakteristik fisik yang
menunjukkan bahwa tumbuhan dan alga memiliki hubungan kekerabatan yang dekat.
Tumbuhan memiliki dinding sel dari selulosa, demikian pula dengan alga.
Tumbuhan memiliki kloroplas, begitu pula dengan alga.
Charophyta adalah alga yang memiliki kesamaan
ciri yangpaling dengan tumbuhan. Campbell,
etc. (2012) menyatakan ada empat karakteristik yang menunjukkan kedekatan
kekerabatannya dengan tumbuhan yaitu;
1. Kompleks
penyintesis selulosa yang berbentuk roset.
Charophyta memiliki
susunan protein yang melingkar berbentuk petal pada membran plasma. Fungsinya
adalah untuk menyintesis mikrofibril selulosa pada dinding sel. Hal ini sama
dengan tumbuhan.
2. Enzim-enzim
peroksisom.
Pada Charophyta dan
tumbuhan, terdapat enzim yang mampu menghambat kehilangan zat organik akibat
fotorespirasi. Hal ini tidak terdapat pada alga lainnya.
3. Struktur
sperma berflagela.
Tumbuhan darat memiliki
sperma berflagela. Hal ini mirip dengan Charophyta.
4. Pembentukan
fragmoplas.
Fragmoplas adalah
sekelompok mikrotubulus yang terbentuk diantara nukleus-nukleus anakan dari sel
yang sedang membelah. Pembentukan fragmoplas terdapat pada Charophyta dan
tumbuhan.
INVASI TUMBUHAN KE DARATAN
Tumbuhan memiliki banyak tantangan untuk
mampu bertahan hidup di daratan. Kemelimpahan air di lingkungan basah
digantikan dengan kekeringan di lingkungan terestrial. Kepadatan populasi di
lingkungan basah berganti dengan begitu longgarnya dan masih luasnya wilayah
terestrial. Keberadaan air sebagai penyeimbang temperatur kemudian harus
berganti dengan radiasi sinar matahari langsung di daratan. Level oksigen yang
rendah digantikan dengan kemudahan melakukan pertukaran gas di daratan.
Tumbuhan tentu memiliki upaya untuk bertahan dengan semua perubahan tersebut.
Banyak spesies Charophyta yang hidup
pada perairan dangkal yang kemudian seringkali mengalami pasang surutnya air.
Keadaan ini kemudian dapat diatasi dengan kemampuannya membentuk sporopolenin
sehingga zigot dapat selamat dari cekaman kekeringan. Kemampuan ini juga
kemudian mendukung Charophyta untuk mampu hidup di daratan.
Kemampuan untuk hidup di daratan
sebenarnya menguntungkan bagi tumbuhan dilihat dari beberapa sisi. Pertama,
cahaya matahari tidak terhalang oleh air maupun kemungkinan plankton seperti
halnya ketika berada di dalam air. Kedua, kandungan CO2 di daratan
tentu lebih melimpah dan mudah didapatkan. Meskipun demikian, nenek moyang
tumbuhan belum memiliki struktur yang cukup baik untuk dapat bertahan dari
kehilangan air dan keberadaan struktural yang mampu membuatnya mempertahankan
diri dari tarikan gravitasi.
Pada perkembangannya, banyak ciri-ciri
yang ditunjukkan oleh tumbuhan saat ini yang seakan jauh dari nenek moyangnya.
Mulai dengan terbentuknya struktur sempurna berupa akar, daun, dan batang,
keberadaan kutikula, dinding sel yang mengalami penebalan lignin, kemampuan
berasosiasi dengan makhluk hidup lain, struktur reproduksi yang maju, hingga
kemampuan untuk menghasilkan metabolit sekunder. Melalui perbekalan-perbekalan
tersebut, tumbuhan mampu bertahan dan lestari hingga saat ini di kehidupan
bumi.
Gambar 1. Ciri Invasi Tumbuhan (Masahiro: 2010)
Sebagian besar tumbuhan darat saat ini
memiliki persediaan air yang terbatas. Tumbuhan kini melindungi dirinya dari
ancaman kehilangan air yang banyak dengan kemampuannya membentuk struktur yang
bernama kutikula. Kutikula bersifat kedap air, namun di sisi lain juga
membatasi pertukaran gas untuk respirasi dan fotosintesis. Untuk mengatasi hal
tersebut, tumbuhan kemudian memiliki organ kecil yang biasa kita sebut dengan
mulut daun atau stomata.
Semakin kuat dan tingginya struktur yang
dimiliki oleh tumbuhan mengakibatkan distribusi air ke seluruh tubuh tumbuhan memerlukan
sistem yang lebih baik. tumbuhan darat dapat dibedakan berdasarkan ada tidaknya
trakeid. Trakeid merupakan sel khusus yang mampu memfasilitasi transportasi air
dan mineral. Trakeid berkembang menjadi sistem transportasi pada tumbuhan yang
lebih efisien bagi tumbuhan, berupa xilem dan floem. Xilem memfasilitasi
tumbuhan untuk mengangkut materi yang dibutuhkannya dari substrat sedangkan
floem memfasilitasi tumbuhan untuk mengedarkan hasil forosintesis ke seluruh
bagian tumbuhan tersebut.
Biji juga memiliki struktur yang khas
yang memungkinkannya untuk bertahan dalam dormansi sebelum menemukan lingkungan
yang cocok untuk tumbuh dan berkembang. Biji juga memungkinkan persebaran
tanaman menjadi lebih luas dengan dukungan struktural yang memberinya
kesempatan untuk tersebar ke wilayah yang lebih luas.
Bunga pada angiospermae juga menunjukkan
ciri progresif yang sangat tinggi. Struktur bunga pada angiospermae menunjukkan
kemajuan yang tinggi dengan semakin banyaknya bagian bunga yang mengalami
penyatuan struktur. Keberadaan bunga memicu beragam asosiasi antara tumbuhan
dengan hewan yang semakin spesifik.
TUMBUHAN DARI MASA KE MASA
Tumbuhan mengalami evolusi dari masa ke
masa. Awal mulanya tumbuhan hanya berupa alga hijau dan kemudian kini
berkembang dengan tingkat evolusi yang lebih tinggi berupa angiospermae.Berikut
adalah perkembangan evolusi tumbuhan dari Cambrian hingga Cenozoic.
1. Cambrian
Tumbuhan pada masa ini
kecil, berupa tumbuhan dengan struktur yang lemah dengan cabang yang sederhana
dan tidak ada bagian yang terdiferensiasi. Yang adalah alga hijau di lautan dan
belum ada kejadian tumbuhan ke daratan.
2. Ordovician
Muncul tumbuhan darat
pertama tanpa jaringan vaskular dan bereproduksi dengan spora. Karena belum
memiliki pembuluh, tumbuhan ini hanya dapat hidup di lingkungan terestrial yang
basah.
Gambar
2. Tanaman Masa Ordovician
3. Silurian
Muncul tumbuhan darat
pertama yang dapat mengalirkan air melalui pembuluh. Belum ada diferensiasi
bagian menjadi daun, akar, dan batang. Mampu melakukan fotosintesis dan
memiliki stomata untuk respirasi di seluruh permukaannya.
Gambar
3. Tanaman Masa Silurian
4. Devonian
Tumbuhan pada awal
Devonian berukuran kecil tetapi memiliki daun, batang, dan akar. Pada Devonian
akhir mulai terbentuk banyak tumbuhan darat yang membentuk hutan, juga memiliki
tumbuhan yang berukuran sangat besar. Kadar CO2 di bumi menurun karena
banyaknya tumbuhan. Bakteri-bakteri tanah mulai berevolusi.
Gambar 4. Tanaman Masa Devonian
5. Carboniferous
Hampir sama dengan masa
Devonian, akan tetapi pada masa ini muncul lumut dan beragam jenis tumbuhan
paku yang mirip dengan tumbuhan moderen. Pinus-pinus primitif juga mulai
muncul.
6. Permian
Tumbuhan konifer mulai
mendominasi seiring iklim yang kering. Pakis dan Gingko mulai muncul.
Hutan-hutan mulai banyak dan sangat luas di beberapa wilayah.
Gambar
6. Tanaman Masa Permian
7. Triassic
Tumbuhan berbiji mulai mendominasi daratan. Cycas, gingko, serta konifer begitu banyak.
Gambar
7. Tanaman Masa Triassic
8. Jurassic
Iklim menjadi lebih
basah dengan meluasnya hutan-hutan. Konifera mendominasi. Tumbuhan berbunga
mulai muncul akan tetapi dengan jumlah yang sangat sedikit.
Gambar 8. Tanaman Masa Jurassic
9. Cretaceous
Angiospermae semakin
banyak menjadi tumbuhan yang dominan di masa ini. Tumbuhan-tumbuhan moderen
mulai muncul. Konifera tetap masih ada di lingkungan-lingkungan yang lebih
dingin.
Gambar
9. Tanaman Masa Cretaceous
10. Cenozoic
Masa Cenozoic
menunjukkan ciri progresif yang paling besar mengenai perkembangan tumbuhan. Rerumputan
mulai muncul dan membentuk ekosistem savana. Hutan konifer masih ada di daerah
beriklim dingin. Hutan tumbuhan angiosperma banyak di wilayah tropis dan
temperat.
Gambar
10. Tanaman Masa Cenozoic
TUMBUHAN BERBIJI
Tumbuhan
berbiji digolongkan menjadi angiospermae atau yang sering disebut tumbuhan berbunga,
dan gymnospermae. Berdasarkan keragaman fosil yang ditemukan dari tumbuhan
terestrial, WCMC (1992) menggambarkan bahwa semakin muda zaman menunjukkan
bahwa fosil angiospermae semakin banyak ditemukan.
Gambar. Diversitas
Fosil Tumbuhan
Mengapa tumbuhan berbiji dianggap
sebagai ciri yang lebih progresif? Tumbuhan berbiji yang banyak kita jumpai
saat ini dianggap sebagai bentuk evolusioner yang progresif. Sebenarnya tidak
sekedar dengan adanya biji saja sehingga tumbuhan dikatakan memiliki ciri
progresif. Ada beberapa ciri lain yang juga turut menunjukkan bahwa tumbuhan
berbiji merupakan ciri progresif.
Tumbuhan berbiji memiliki sistem
reproduksi sangat baik. Biji membekali benih yang berada di dalamnya dengan
cadangan makanan yang banyak sehingga mampu bertahan hidup sementara saat masa
awal pertumbuhannya dengan memanfaatkan cadangan makanan tersebut. Biji juga
memiliki struktur yang khas yang memungkinkannya untuk bertahan dalam dormansi
sebelum menemukan lingkungan yang cocok untuk tumbuh dan berkembang. Biji juga
memungkinkan persebaran tanaman menjadi lebih luas dengan dukungan struktural
yang memberinya kesempatan untuk tersebar ke wilayah yang lebih luas. Tumbuhan
primitif tentu belum memiliki kemajuan semacam itu untuk reproduksinya.
Beberapa tidak memiliki cadangan makanan serta hanya mampu bereproduksi dengan
media lingkungan yang basah.
Bunga pada angiospermae juga menunjukkan
ciri progresif yang sangat tinggi. Struktur bunga pada angiospermae menunjukkan
kemajuan yang tinggi dengan semakin banyaknya bagian bunga yang mengalami
penyatuan struktur. Keberadaan bunga memicu beragam asosiasi antara tumbuhan
dengan hewan yang semakin spesifik.
Tumbuhan juga dapat dijadikan tanda
untuk mengenali perkembangan evolusi makhluk hidup lain. Misalnya saja pada
asosiasi tumbuhan dan serangga, terkadang struktur bunga tertentu hanya dapat
diserbuki oleh serangga tertentu pula. Hal ini seakan menunjukkan bahwa evolusi
tumbuhan akan memicu evolusi serangga. Begitu juga dengan burung. Semakin
beragam buah dan biji-bijian maka akan memicul evolusi burung-burung
konsumennya.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell
etc. 2012. Biology 8th Edition.
Pearson Education Inc.
Anonim.
Evolution of Plants. Online, www.csus.edu,
diakses Kamis 20 Oktober 2016
Nuno
D. Pires, Liam Dolan. 2012. Morphological
Evolution in Land Plants: New Design with Old Genes. Journal. online,
Kamis, 20 Oktober 2016. The Royal Society Publishing
WCMC.
1992. Global Biodiversity: Status of the
Earth’s Living Resouces. Chapman & Hall, London
Masahiro
Kato. 2010. Evolution of Primitive Land
Plants: A Review. Journal, online diakses Kamis, 20 Oktober 2016
