BAB 1 PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN Lihat! Banyak kupukupu beterbangan. Kepompong yang ada di ranting ini sudah tidak ada. Benar. Hal itu nanti akan kita pelajari juga pada bab ini. Pada bab ini kita akan mempelajari pertumbuhan dan perkembangan makhluk hidup. Kepompong itu telah berubah menjadi kupukupu yang indah. Tidak lagi sebagai ulat atau kepompong yang menakutkan. Kita akan mempelajari faktorfaktor yang memengaruhinya dan pentingnya pertumbuhan dan perkembangan pada makhluk hidup. Jadi, setelah mempelajari bab ini kita akan dapat memahami pentingnya pertumbuhan dan perkembangan pada makhluk hidup.
Dok. Penerbit Gerbang Gambar 1.1 Tanaman dapat tumbuh subur dengan perawatan yang baik P erhatikan gambar di atas! Pak Ranu sedang merawat tanaman hias yang dijualnya. Pak Ranu membudidayakan tanaman hias berupa bibit yang masih kecil untuk kemudian dijual setelah berbunga. Tanaman-tanaman tersebut setiap hari dirawat oleh Pak Ranu. Selain disirami setiap hari, tanamantanaman itu juga diberi pupuk dan diberi naungan peneduh. Tanaman-tanaman hias Pak Ranu dapat tumbuh dengan subur dan segera berbunga indah sehingga cepat terjual. Mengapa tanaman hias Pak Ranu dapat tumbuh subur dan cepat berbunga? Adakah hubungannya dengan perlakuan terhadap tanaman itu? Ternyata hal ini terkait erat dengan pertumbuhan dan perkembangan, seperti yang akan kita pelajari pada materi berikut ini. Kata kunci: pertumbuhan perkembangan faktor-faktor yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan metamorfosis metagenesis A. Peristiwa Tumbuh dan Berkembang Pernahkah kamu mengamati tumbuh-tumbuhan atau hewan yang ada di sekitarmu? Tumbuhan atau hewan-hewan tersebut semula kecil. Setelah beberapa lama tumbuh menjadi besar. Peristiwa bertambahnya ukuran makhluk hidup itulah yang disebut dengan pertumbuhan. Ketika mengalami pertambahan ukuran (tumbuh) tersebut, makhluk hidup juga mengalami berbagai perubahan. Perubahan-perubahan pada makhluk hidup yang mengiringi pertumbuhan disebut dengan perkembangan. Pertumbuhan pada tumbuhan dapat dilihat dari bertambah besar dan tingginya batang. Sedangkan perkembangannya dapat dilihat dengan adanya perubahanperubahan pada bentuk batang, daun, akar, munculnya bunga, dan terbentuknya buah. Adapun pertumbuhan pada hewan dapat dilihat dari semakin besarnya badan hewan tersebut, sedangkan perkembangannya dapat disaksikan dari perubahan pada tubuh dan kelakuan hewan tersebut. Misalnya, burung kecil setelah menetas belum dapat terbang, namun setelah besar dia akan belajar terbang dan mencari makan sendiri. 2
Begitu pula pada manusia, pertumbuhan pada manusia dapat dilihat dari bertambah besar dan tingginya tubuh. Sedangkan perkembangan pada manusia dapat dilihat baik secara fisik maupun psikis. Secara fisik misalnya, terjadi perubahan bentuk tubuh dari anak-anak menuju dewasa. Suara anak-anak juga berbeda dari suara orang dewasa. Secara psikis anak-anak biasanya sangat manja dan membutuhkan perlindungan dari orang dewasa, setelah menginjak usia remaja dan dewasa maka manusia akan menjadi lebih mandiri. Perubahan makhluk hidup dari muda menjadi tua juga merupakan salah satu bentuk perkembangan. B. Mengapa Makhluk Hidup Tumbuh dan Berkembang? Setiap makhluk hidup mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Tahukah kamu, apakah yang dimaksud dengan pertumbuhan dan perkembangan itu? 1. Pertumbuhan Pertumbuhan adalah penambahan biomassa yang bersifat tidak dapat balik (irreversible). Penambahan bomassa ditandai dengan penambahan berat, panjang, volume, jumlah sel, dan lain-lain. Pertumbuhan pada makhluk hidup dapat dilihat dari perubahan ukurannya. Oleh karena itu, pertumbuhan dapat dinyatakan dalam ukuran panjang maupun berat. Ciri-ciri pertumbuhan antara lain sebagai berikut. a. Terjadi perubahan fisik dan perubahan ukuran. b. Terjadi peningkatan jumlah sel. c. Terdapat penambahan kuantitatif individu d. Dapat dinyatakan dalam ukuran panjang maupun berat. e. Dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor eksternal f. Bersifat terbatas, pada usia tertentu makhluk hidup sudah tidak tumbuh lagi. Pertumbuhan dapat terjadi karena tubuh makhluk hidup tersusun atas sel-sel. Sel-sel tersebut dapat membelah diri menjadi jumlah kelipatannya. Bertambahnya jumlah sel menyebabkan penambahan ukuran tubuh makhluk hidup. Pada usia dewasa, pembelahan dan pembentukan sel-sel baru hanya berfungsi untuk memperbaharui sel-sel yang rusak. Pada usia tua, kemampuan membelah diri sel generatif semakin menurun, sehingga sel-sel yang tua dan rusak sudah tidak bisa cukup tergantikan oleh sel-sel yang baru dan akhirnya sel-sel baru tidak terbentuk lagi. Pertumbuhan 2. Perkembangan Selama pertumbuhan, makhluk hidup juga mengalami perkembangan. Perkembangan merupakan perubahan struktur dan fungsi yang bersifat spesifik. Perubahan struktur dan fungsi tersebut menyebabkan bagian-bagian penyusun tubuh bertambah lengkap, sempurna, dan kompleks. Adapun ciriciri perkembangan antara lain sebagai berikut. a. Terjadi peningkatan kualitatif individu. Perkembangan 3
b. Adanya proses kedewasaan. c. Tidak dapat dinyatakan dalam ukuran jumlah, panjang, maupun berat. d. Bersifat sistematis, progresif, dan berkesinambungan. Artinya proses perkembangan terus terjadi sampai makhluk hidup tersebut mati. Peristiwa perkembangan selalu penyertai pertumbuhan. Ketika terjadi proses pertumbuhan, terbentuk organ dengan fungsi-fungsi khusus. Organ tubuh yang terbentuk berfungsi sesuai dengan tujuan dibentuknya organ tubuh tersebut. Perubahan bentuk fisik dan sifat individu sering dipengaruhi oleh berfungsinya organ. 1. Faktor yang Memengaruhi Hewan dan Manusia Pertumbuhan dan perkembangan hewan terjadi di seluruh bagian tubuhnya. Pertumbuhan tersebut menyebabkan bagian-bagian tubuh hewan semakin besar atau semakin panjang. Pertumbuhan dan perkembangan yang terjadi pada hewan dan manusia dipengaruhi oleh faktor dari dalam (internal) makhluk hidup dan faktor dari luar (eksternal). a. Faktor internal Faktor dari dalam tubuh makhluk hidup yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan antara lain sebagai berikut. 1) Gen Gen merupakan faktor penentu sifat yang diturunkan dari induknya. Sifat-sifat yang diturunkan dalam gen setiap jenis hewan berbeda. 2) Hormon Hormon memengaruhi aktivitas di dalam tubuh. Hormon yang memengaruhi pertumbuhan hewan dan manusia disebut hormon somatotrof. b. Faktor eksternal Pertumbuhan dan perkembangan juga dipengaruhi oleh faktor dari luar. Faktor dari luar yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan hewan dan manusia adalah sebagai berikut. 1) Makanan Semua makhluk hidup membutuhkan makanan sebagai sumber tenaga dan zat pembangun tubuh. Makanan sebagai sumber tenaga adalah karbohidrat, sedangkan sumber pembangun tubuh adalah protein. Ketercukupan kebutuhan makanan akan menjadikan hewan atau manusia tumbuh optimal. 2) Sinar matahari Sinar matahari diperlukan dalam pengubahan provitamin D menjadi vitamin D. Vitamin D membantu penyerapan kalsium dan fosfor dari makanan. 3) Aktivitas fisik Kegiatan fisik, misalnya olahraga dan latihan, akan dapat memperbesar ukuran otot dan tulang. 4
4) Suhu Suhu yang sesuai diperlukan dalam pertumbuhan hewan maupun manusia. 2. Faktor yang Memengaruhi Tumbuhan Pertumbuhan dan perkembangan merupakan interaksi antara faktor dalam dan faktor luar. Faktor dalam yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan antara lain sebagai berikut. a. Hormon Hormon yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan antara lain sebagai berikut. 1) Auksin Auksin berfungsi untuk pertumbuhan dan penghambatan pertumbuhan, dormansi, pembentukan bunga dan buah, serta penuaan dan pengguguran. 2) Giberelin Fungsi giberelin adalah merangsang pembelahan sel serta merangsang aktivitas enzim amylase dan proteinase yang berperan dalam perkecambahan. Giberelin juga merangsang pembentukan tunas, menghilangkan dormansi biji, dan merangsang pertumbuhan buah secara parthenogenesis. 3) Sitokinin Sitokinin dapat ditemukan pada jaringan yang membelah. Sitokinin yang ditemukan pertama kali adalah kinetin. Sitokinin yang terdapat pada Zea mays adalah zeatin. Fungsi sitokinin adalah merangsang pembelahan sel, merangsang pembentukan tunas pada batang maupun pada kalus, menghambat efek dominansi apikal, dan mempercepat pertumbuhan memanjang. 4) Asam absisat Tidak semua hormon berfungsi untuk memacu pertumbuhan, sebab ada juga yang menghambat pertumbuhan, yaitu asam absisat. Fungsi asam absisat adalah menghambat pembelahan dan pemanjangan sel, menunda pertumbuhan atau dormansi, merangsang penutupan mulut daun di musim kering, dan membantu peluruhan daun pada musim kering. b. Genetik Faktor genetik yang diturunkan dari induknya sangat memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Adapun faktor luar yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan di antaranya adalah sebagai berikut. a. Suhu Suhu lingkungan berpengaruh terhadap respirasi, fotosintesis, transpirasi, dan reproduksi. 5
b. Cahaya Cahaya diperlukan tumbuhan untuk melakukan proses fotosintesis. Namun, pada saat proses perkecambahan, cahaya justru menghambat pertumbuhan kecambah. Kecambah yang ditumbuhkan di tempat yang gelap lebih cepat tumbuh dibandingkan di tempat yang terang. Pertumbuhan yang cepat di tempat yang gelap disebut etiolasi. c. Kelembaban Kelembaban udara berpengaruh terhadap penguapan air (transpirasi) serta penyerapan makanan dan air. Jika kelembaban udara rendah maka transpirasi akan berlangsung cepat sehingga memacu tumbuhan untuk menyerap makanan dan air. Keadaan ini dapat memacu pertumbuhan tumbuhan. d. Oksigen Oksigen memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan seluruh bagian tubuh tumbuhan. Tanah yang gembur mempunyai kemampuan yang besar untuk menyimpan oksigen. Oksigen ini dimanfaatkan tumbuhan untuk respirasi. e. Air dan zat hara Zat hara merupakan sumber energi dan sumber materi untuk pembentukan berbagai komponen sel yang diperlukan selama pertumbuhan tanaman. Air sangat diperlukan pada saat perkecambahan biji. Air juga sangat penting untuk membentuk vakuola sel dan mengaktifkan enzim. Air berfungsi sebagai pelarut zat hara agar dapat masuk ke dalam sel akar secara difusi. Untuk memantapkan pemahamanmu, lakukanlah kegiatan praktikum di bawah ini! Praktikum pada Tumbuhan A. Tujuan Mengenal pertumbuhan dan perkembangan berbagai jenis tumbuhan. B. Alat dan Bahan 1. Kapas basah 4 potong seukuran cawan petri 2. Biji kacang hijau 4 butir 3. Biji kacang tanah 4 butir 4. Biji jeruk 4 butir 5. Biji saga 4 butir 6. Cawan petri 4 buah C. Langkah Kerja 1. Ambillah kapas, basahi dengan air dan letakkan di sebuah cawan petri atau wadah yang mempunyai permukaan sebelah dalam yang datar! 6
2. Letakkan di atas kapas basah tersebut biji-bijian yang telah disiapkan, misalnya biji kacang hijau! Letakkanlah cawan tadi pada tempat yang diterangi oleh sinar matahari! Biarkan sampai keesokan harinya! 3. Amatilah terus perubahan yang terjadi pada biji kacang hijau tersebut dari hari ke hari! Apakah yang selanjutnya terjadi? 4. Catat dan buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas! 5. Lakukan percobaan yang sama pada biji lainnya, misalnya biji kacang tanah, biji jeruk, dan biji saga. Perhatikan persamaan maupun perbedaannya! Selanjutnya, cobalah menanam di pekarangan atau dalam pot biji tanaman jenis apa saja yang mempunyai waktu tumbuh yang relatif tidak lama, misalnya bunga matahari. Catat dan amati pertumbuhan serta perkembangannya secara teratur! Buatlah kesimpulan dari percobaan yang kamu lakukan! C. Metamorfosis dan Metagenesis Proses pertumbuhan dan perkembangan pada makhluk hidup tertentu ada yang disertai dengan perubahan bentuk pada tubuhnya. Metamorfosis 1. Metamorfosis Metamorfosis adalah peristiwa perubahan bentuk pada tubuh hewan tertentu selama proses pertumbuhan dan perkembangannya. Proses metamorfosis melibatkan perubahan bentuk atau struktur melalui beberapa tahap pertumbuhan sel dan differensiasi sel. Metamorfosis ini dibagi menjadi dua tipe, yaitu: a. Metamorfosis sempurna (holometabolisme) Metamorfosis disebut sempurna apabila hewan mengalami perubahan bentuk secara nyata dengan tahapan-tahapan yang jelas. Kupu-kupu mengalami tahapan yang panjang sebelum menjadi kupu-kupu dewasa. Pertama kali, kupu-kupu akan bertelur. Telur kupu-kupu biasanya diletakkan di dedaunan. Telur kemudian menjadi ulat. Tahap berikutnya ulat akan berubah menjadi kepompong (pupa) dan akhirnya menjadi kupu-kupu dewasa. b. Metamorfosis tidak sempurna (hemimetabolisme). Metamorfosis disebut tidak sempurna apabila perubahan tubuh yang terjadi tidak mencolok. Contoh metamorfosis tidak sempurna terjadi pada kepik, jangkrik, dan belalang. Pada hewan-hewan tersebut proses menjadi hewan dewasa melalui perubahan dari bentuk nimfa terlebih dahulu. Sebaiknya Tahu Ulat kecil berwarna putih yang sering kamu temukan pada buah-buahan, misalnya jambu air, sebenarnya adalah larva dari lalat buah. Larva tersebut akan keluar dari buah dan menjadi kepompong kemudian berubah menjadi lalat dewasa. kupu-kupu kepompong telur ulat Gambar 1.2 Metamorfosis kupu-kupu 7
Tahap-tahap nimfa Telur Rep. http://tumoutou.net Kepik dewasa Gambar 1.3 Metamorfosis tidak sempurna pada kepik 2. Metagenesis Seperti halnya metamorfosis pada hewan, tumbuhan tertentu juga dapat terjadi perbedaan bentuk tubuh selama pertumbuhannya. Peristiwa ini dinamakan metagenesis. Metagenesis adalah terjadinya pergiliran keturunan atau pergantian siklus, yaitu: a. Siklus seksual (generatif) Pada siklus seksual dihasilkan gametofit. b. Siklus aseksual (vegetatif) Pada siklus aseksual dihasilkan sporofit. Coba perhatikan bagan metagenesis pada tumbuhan paku berikut ini! Metagenesis Sporofit Protalus Ovum Sporangium Sperma Spora Protalus Arkegonium Spora tumbuh Anteredium Gambar 1.4 Daur hidup tumbuhan paku 8
Tumbuhan paku dan tumbuhan lumut mengalami metagenesis. Adapun perbedaan antara tumbuhan lumut dan tumbuhan paku adalah sebagai berikut. Kelompok Tanaman Fase Utama (tampak sebagai tumbuhan) Lumut Paku Gametofit Sporofit Gametofit Protonema (tanaman) Monozigot, menumpang pada gametofit, usia pendek. Sporofit Prothalus (sangat kecil, lembaran) Heterozigot, berupa talus (tanaman), usia panjang. Kerja Mandiri Kerjakan dengan baik di buku tugasmu! 1. Tuliskan berbagai nama binatang (10 jenis), kemudian jelaskan bagaimana pertumbuhan dan perkembangannya! 2. Buatlah skema pertumbuhan binatang tersebut! 3. Sebutkan pentingnya pertumbuhan dan perkembangan pada makhluk hidup! Rangkuman 1. Makhluk hidup dapat mengalami pertumbuhan dan perkembangan. 2. Pertumbuhan ditandai dengan bertambahnya ukuran pada makhluk hidup, antara lain bertambah tinggi dan bertambah panjang. Pertumbuhan tidak terus-menerus terjadi melainkan pada batas usia tertentu pertumbuhan akan terhenti. 3. Perkembangan selalu mengikuti pertumbuhan, pada perkembangan terjadi perubahan bentuk fisik, fungsi fisik, maupun psikis. Proses perkembangan terjadi sepanjang hidup. 4. Metamorfosis adalah perubahan bentuk hewan mulai dari telur sampai dewasa disertai perubahan bentuk yang sangat mencolok antara hewan kecil dengan hewan dewasa. Contoh: kupu-kupu, lalat, dan nyamuk. 5. Metagenesis adalah perubahan bentuk hewan mulai dari telur sampai dewasa, namun perbedaannya tidak terlalu mencolok hanya terjadi penambahan atau pengurangan organ dan fungsi organ. Contoh: katak. 6. Pertumbuhan dan perkembangan pada makhluk hidup berperan dalam: a. menjaga viabilitas dan b. menjaga agar tidak punah dengan daya reproduksinya. 9
Soal-soal Uji Kompetensi A. Ayo, berilah tanda silang pada jawaban yang paling tepat! 1. Di bawah ini yang bukan merupakan ciri makhluk hidup adalah... a. bernapas b. tumbuh dan berkembang c. berkembang biak d. mempunyai bentuk dan ukuran tetap dari waktu ke waktu 2. Bertambahnya ukuran tubuh makhluk hidup disebut sebagai.... a. pergerakan c. perkembangan b. pertumbuhan d. penuaan 3. Perubahan bentuk yang sangat ekstrim (nyata) pada proses perkembangan makhluk hidup disebut dengan.... a. metagenesis c. metafora b. metamorfosa d. fatamorgana 4. Salah satu contoh hewan yang mengalami metamorfosis adalah.... a. kucing c. gajah b. kupu-kupu d. katak 5. Katak mengalami peristiwa perkembangan yang disebut dengan.... a. metamorfosis c. morfologi b. metagenesis d. metafora 6. Faktor internal (dalam tubuh) yang memengaruhi pertumbuhan adalah.... a. tempat tinggal b. nama dan jenis kelamin c. hormon dan makanan d. hormon dan sifat keturunan 7. Perkembangan pada lalat buah mengalami peristiwa.... a. metagenesis c. reproduksi b. metamorfosis d. fatamorgana 8. Kalau kamu menemukan seekor larva maka kamu akan berpikir bahwa.... a. hewan tersebut adalah masa kecil dari seekor larva dewasa b. hewan tersebut mengalami metagenesis 10 c. hewan tersebut merupakan hewan langka d. hewan tersebut suatu saat akan berubah menjadi serangga dewasa dengan bentuk yang berbeda dengan bentuk sekarang 9. Kucing mengalami peristiwa perkembangan di bawah ini, kecuali.... a. beranak b. kucing kecil berubah menjadi kucing dewasa, bentuk tidak mengalami perubahan yang ekstrim c. terjadi perubahan kelakuan antara kucing kecil dengan kucing dewasa d. mengalami metagenesis 10. Pohon mangga kamu sedang berbunga, terkait dengan pelajaran pada bab ini maka yang seharusnya kamu pikirkan adalah berikut ini. a. Pohon mangga akan berbunga sepanjang masa. b. Tidak melihat sesuatu yang istimewa. c. Bunga merupakan masa perkembangan pohon mangga karena bunga akan menghasilkan buah yang selanjutnya menghasilkan biji untuk reproduksi. d. Bunga akan menghasilkan buah yang enak dimakan dan menyehatkan. B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar! 1. Apakah yang kamu ketahui mengenai pertumbuhan dan perkembangan? 2. Tuliskan perbedaan antara metamorfosis dan metagenesis! 3. Sebutkan dan jelaskan faktor-faktor yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan! 4. Sebutkan beberapa hewan yang mengalami peristiwa metamorfosis (3 saja), selain kupu-kupu. Jelaskan! 5. Bagaimanakah proses perkembangan dan pertumbuhan pada tumbuhan? Jelaskan!