15/19 Maret 2010 Lecture 2 Tatap Muka 3 (diambil dari Campbell et al., 2009) Biological Diversity II A. Plantae B. Animalia Kompetensi: 1. Mahasiswa mampu menerangkan diversitas tumbuhan 2. Mahasiswa mampu menerangkan diversitas hewan A. Plantae A.1. Bagaimana tumbuhan mengkoloni daratan Konsep kunci 1: tumbuhan darat berevolusi dari alga hijau Alga hijau charophyta merupakan kerabat terdekat dari tumbuh-tumbuhan darat. Alga ini memiliki empat sifat yang sama dengan tumbuhan darat sehingga mendukung pendapat keterdekatan kekrabatannya dengan tumbuhan. 1. Komponen pensintesa selulosa berbentuk roset. Sel tumbuhan dan sel charophyta memiliki protein berbentuk petal melingkar pada membran plasmanya (Figure 29.2). Rangkaian protein ini mensintesis mikrofibril selulosa dinding sel. 2. Enzim peroxisome. Enzim ini membantu memperkecil kehilangan produk organik karena fotorespirasi. 3. Struktur sperma berflagel 4. Pembentukan fragmoplas. Fragmoplas adalah mikrotubula yang terbentuk antara nuklei anak pada sel yang membelah. Figure 29.5 menunjukkan empat sifat kunci yang dimiliki oleh tumbuhan darat tetapi tidak dimiliki oleh alga charophyta yaitu pergiliran keturunan, spora berdinding yang dihasilkan di dalam sporangia, gametangia multiseluler, dan meristem apikal. 16
17
18
Asal Usul dan Diversifikasi Tumbuhan Salah satu cara membedakan tumbuhan adalah dengan melihat apakah tumbuhan mempunyai sistem jaringan vaskuler yang ekstensif yaitu sel-sel yang bergabung membentuk tube dan berfungsi dalam transport air dan nutrisi ke seluruh bagian tumbuhan. Sebagian besar tumbuhan memiliki sistem jaringan vaskuler yang kompleks sehingga disebut sebagai tumbuhan vaskuler. Tumbuhan yang tidak memiliki sistem transport yang ekstensif disebut tumbuhan nonvaskuler (liverwort Filum Hepatophyta, hornwort Filum Anthocerophyta, lumut Filum Bryophyta) (lihat Tabel 29.1, Figure 29.7). 19
Tumbuhan vaskuler, yang membentuk klade tersusun atas kurang lebih 93% dari seluruh spesies tumbuhan, dan dapat dikategorikan lebih lanjut ke dalam klade yang lebih kecil. Dua diantaranya adalah lycophyta (lumut gada dan kerabatnya) dan pterophyta (paku-pakuan dan kerabatnya). Tumbuh-tumbuhan dalam masing-masing klade ini tidak memiliki biji sehingga disebut tumbuhan vaskuler tanpa biji. Clade ketiga dari tumbuhan vaskuler adalah tumbuhan berbiji. Tumbuhan berbiji dapat dipisahkan ke dalam dua kelompok yaitu gymnosperma dan angiosperma berdasarkan ada dan tidaknya ruang tertutup tempat biji masak. Gymnosperma adalah kelompok tumbuhan berbiji terbuka karena bijinya tidak berada dalam ruang tertutup. Angiosperma merupakan clade besar yang terdidi atas tumbuhan berbunga. Biji angiosperma berkembang di dalam ruang yang disebut ovari. 20
21
Konsep kunci 2: Paku-pakuan dan tumbuhan vaskuler tanpa biji merupakan tumbuhan pertama yang tumbuh memanjang Asal Usul dan Sifat-sifat Tumbuhan Vaskuler Data fosil menunjukkan bahwa lycophyta, paku-pakuan dan tumbuhan vaskular tanpa biji memiliki sistem vaskuler yang berkembang dengan baik sehingga mampu tumbuh lebih tinggi dari pada tumbuhan bryophyta. Namun demikian, sebagaimana terjadi pada tumbuhan nonvaskuler, sperma tumbuhan vaskuler tanpa biji memiliki flagela dan membutuhkan lapisan air untuk berenang mendekati sel telur. Tidak seperti tumbuhan nonvaskuler, tumbuhan vaskuler memiliki cabang sporofit yang tidak tergantung kepada gametofit dalam memperoleh nutrisi (Figure 29.12). Walupun nenek moyang dari tumbuhan vaskuler hanya tumbuh hingga 50cm tetapi percabangan yang terbentuk mampu membentuk tubuh yang kompleks dengan sporangia. Sejalan dengan kompleksitas bentuk tubuh tanaman, kompetisi ruang dan cahaya menjadi lebih besar. Klasifikasi Tumbuhan Vaskuler Tanpa Biji Para biolog mengenal dua clade tumbuhan vaskuler tanpa biji: Lycophyta dan Pterophyta. Figure 29.15 memberikan deskripsi dua kelompok besar tumbuhan vaskuler tanpa biji. 22
23
A.2. Evolusi Tumbuhan Berbiji Konsep kunci 1: Biji dan polen merupakan kunci adaptasi untuk hidup di darat Karakter berikut ini umum ditemukan pada tumbuhan berbiji: gametofit tereduksi, heterospory, ovule, dan pollen. Adaptasi ini merupakan cara tumbuhan berbiji dalam memecahkan persoalan dalam kehidupan di daratan seperti kekeringan dan radiasi sinar ultra violet, melepaskan diri dari ketergantungan terhadap air dalam fertilisasi sehingga reproduksi dapat terjadi dalam kondisi yang lebih luas dibandingkan dengan tumbuhan tidak berbiji. Keuntungan dari Gametofit Tereduksi Bryophyta memiliki siklus hidup yang didominasi oleh gametofit sedangkan tumbuhan paku dan tumbuhan vaskuler tak berbiji yang lainnya memiliki siklus hidup yang didominasi oleh fase sporofit. Kecenderungan evolusioner gametofit terduksi berlanjut hingga ke tumbuhan vaskuler berbiji. Gametofit tumbuhan vaskuler tak berbiji dapat dilihat dengan mata telanjang sedangkan gametofit tumbuhan berbiji sebagian besar bersifat mikroskopik. Gametofita berkembang dari spora yang terletak di dalam sporangia dari sporofit induk. Letak yang demikian melindungi gametofita betina dari stres lingkungan. Jaringan sporofita melindungi gametofita dari radiasi UV dan melindunginya dari kekeringan. Hubungan yang demikian juga memungkinkan gametofita untuk mendapatkan nutrien dari sporofita (gametofita yang hidup bebas dari tumbuhan tak berbiji harus memenuhi kebutuhan nutriennya sendiri) (Figure 30.2). 24
Heterospory Tumbuhan tak berbiji memproduksi spora yang hanya memiliki satu bentuk (homospora). Tumbuhan berbiji memiliki spora berbeda (heterospora): megasporangia menghasilkan megaspora yang membentuk gametofita betina, dan mikrosporangia menghasilkan mikrospora yang membentuk gametofita jantan. Figure 30.5 menyajikan diversitas Gymnosperma. Hubungan keempat fila dalam gymnospermae belum diketahui secara jelas. Figure 30.13 menyajikan diversitas Angiosperma. Hingga akhir tahun 1990, para ahli sistematik memisahkan kelompok tumbuhan berbunga menjadi dua kelompok berdasarkan jumlah kotiledon. Spesies yang memiliki satu kotiledon disebut monokotil dan yang memiliki dua disebut dikotil. Sifat lain seperti struktur bunga dan daun juga digunakan untuk memisahkan dua kelompok tersebut. Kajian DNA menunjukkan bahwa pemisahan monokotil-dikotil tidak merefleksikan hubungan evolusi. Penelitian terkini mendukung hipotesisi yang menyatakan bahwa monokotil membentuk satu klade dan dikotil adalah kelompok 25
26
27
parafiletik. Sebagian besar spesies yang pernah dikelompokkan dalam dikotil membentuk satu klade besar yang disebut eudikotil. Spesies dikotil yang tidak termasuk dalam eudikotil dikelompokkan menjadi beberapa kelompok kecil: basal angiosperm adalah tumbuhan berbunga yang memiliki garis keturunan yang paling tua, dan magnoliid. 28
29
B. Animalia B.1. Invertebrata Figure 33.2 menyajikan pohon filogenetik dari kelompok invertebrata. Sponges merupakan kelompok hewan-hewan dasar yang tidak memiliki jaringan. Cnidaria merupakan filum kuno dari kelompok eumetazoa (hewan yang memiliki jaringan sejati). Pada klade bilateria, Lophotrochozoa merupakan klade yang diidentifikasi berdasarkan data molekuler dan memiliki bentuk tubuh hewan yang berrange luas. Ecdyozoans memiliki spesies yang paling banyak dari kelompok hewan (kelompok hewan ini termasuk hewan yang dapat berganti kutikula; ecdysis = molting). Echinodermata nampaknya memiliki sedikit kesamaan dengan chordata (seperti vertebrata), namun kedua kelompok ini memiliki sifat sama dalam hal model perkembangan deuterostome (Figure 32.9). Sistematika molekuler menjadi dasar terbentuknya klade Deuterostomia (klade ini ditentukan berdasarkan persamaan DNA-nya bukan berdasarkan persamaan perkembangannya). 30
31
32
33
34
Ringkasan 35
B.2. Vertebrata Figure 34.2 menunjukkan filogeni dari chordata. Figure 34.3 menyajikan sifatsifat chordata. Chordata memiliki notochord, benang saraf yang berongga dan terdapat pada bagian dorsal. Craniata adalah chordata yang memiliki kepala. Vertebrata adalah craniata yang memiliki tulang belakang. Gnathostoma adalah vertebrata yang memiliki rahang. Tetrapoda adalah gnathostoma yang memiliki anggota badan. Amniota adalah tetrapoda yang menghasilkan telur teradaptasi secara terestrial. Mamalia adalah amniota yang memiliki rambut dan menghasilkan susu. Karakter khusus yang dimiliki mamalia adalah adanya kelenjar mamal yang menghasilkan susu. Seluruh induk betina mamalia menyusui anak-anaknya. Susu merupakan makanan dengan kandungan gizi lemak, gula, protein, mineral dan vitamin yang seimbang. Karakteristik lainnya dari mamlia adalah terdapatnya rambut, lapisan lemak dibawah kulit yang membantu mempertahankan suhu tubuh. Seperti burung, mamalia bersifat endothermik (menggunakan metabolisme panas yang ada di dalam tubuhnya untuk mengatur temperatur tubuh konstan), dan pada umumnya 36
memiliki laju metabolisme yang tinggi. Sistem sirkulasi dan respirasi yang efisien (seperti jantung dengan empat ruang) mendukung metabolisme mamalia dengan baik. Mamalia pada umumnya memiliki otak yang lebih besar dari pada vertebrata lain dengan ukuran yang sama, dan memiliki banyak spesies yang memiliki kemampuan untuk belajar. Pengasuhan anak yang cukup lama oleh induknya meningkatkan kemampuan anak dalam mempelajari ketrampilan untuk meningkatkan daya hidup dengan cara mengobservasi induknya. Sifat lain dari mamalia yang penting adalah adanya diferensiasi gigi. Gigi reptil pada umumnya memiliki ukuran dan bentuk yang seragam tetapi rahang mamalia memiliki gigi bervariasi bentuk dan ukurannya yang teradaptasi untuk mengunyah bermacam-macam makanan. Figure 34.35 menunjukkan diversitas mamalia. 37
38
Ringkasan 39