Biologi_AA_X_2

No. Nama Bakteri Peranan 1 Lactobacillus bulgarius Memfermentasi susu menjadi lemak 2 Lactobacillus sp Produksi asinan buah 3 Streptococcus thermophilus Produksi mentega 4 Pediococccus cereviceae Produksi sosis 5 Streptococcus tactis Produksi kefir 6 Acetobacter xylinium Produksi nata de coco 7 Acetobacter sp Produksi asam cuka 8 Bacillus brevis Menghasilkan terotrisin (antibiotik) 9 Bacillus subtilis Menghasilkan basitrasin (antibiotik) 10 Polymyka Menghasilkan polimixin (antibiotik) 11 Lactobacillus cassei Produksi yoghurt 12 Thiobacillus thiozidans Produksi asam sulfat 13 Entamoeba coli Membusukkan sisa pencernaan 14 Rhizopus oligosporus Pembuatan tempe 15 Aspergillus oryzae Pembuatan tauco 16 Neurospora crassa Pembuatan oncom 17 Streptococcus laktis Pembuatan keju 18 Streptococcus cremoris Pembuatan keju 19 Rhizobium leguminosarum Fiksasi nitrogen dalam akar kacang 20 Entero bakteria Bakteri pengurai Sumber: Tabel 3.2. Bakteri yang menguntungkan dalam kehidupan manusia Bakteri, terutama Escherichia coli dalam rekayasa genetik sering digunakansebagai tempat terjadinya penggabungan gen untuk menghasilkan sifat- sifatatau produk baru yang diinginkan, misalnya dalam memproduksi hormon insulin, gen insulin yang terdapat pada manusia dipotong, kemudian disambungkan ke gen bakteri. Selanjutnya bakteri inilah yang akan menghasilkan insulin dalam jumlah banyak karena dalam DNA-nya telah terdapat gen insulin. Selain itu, bakteri E. coli juga digunakan dalambioteknologi produksi interferon, yaitu suatu antivirus yang dihasilkan oleh sel-sel manusia, tetapi melalui rekayasa genetika dapat diproduksi oleh bakteri tersebut. Ada juga contoh bakteri yang berjasa mengurangi impor gula karena menghasilkan glukosa isomerase. Glukosa isomerase adalah enzim yang dapat mengubah glukosa menjadi gula yang jauh lebih manis, yaitu fruktosa. Fruktosa saat inibanyak digunakan dalam berbagai industri makanan dan minuman sebagai bahan pemanis menggantikan gula karenamenghasilkan rasa manis yang sama dengan pemakaian jauh lebih sedikit. Fruktosa dapat dihasilkan dari bahan baku murah yang mengandung banyak glukosa seperti sirup jagung dengan menggunakan enzim tersebut. 88

Jenis simbiosis lain terjadi pada tumbuhan Leguminoseae dengan bakteri pengikat nitrogen yang hidup pada nodul akar tumbuhan tersebut. Bakteri ini menangkap gas nitrogen (N2) yang tidak dapat digunakan secara langsung oleh tumbuhan dari udara dalam tanah. Kemudian, bakteri tersebut menggabungkan nitrogen dengan hidrogen untuk menghasilkan amonium (NH4+) yang merupakan nutrisi penting bagi tumbuhan. Bakteri juga memiliki peranan yang penting dalam produksi makanan bagi manusia, seperti dalam pembuatan keju, yoghurt, cuka, dan asinan. Pada umumnya, proses produksi makanan dilakukan dengan bantuan bakteri melalui proses fermentasi. Proses fermentasi merupakan proses perombakan senyawa organik kompleks menjadi senyawa organik sederhana secara enzimatik dan anaerobik. Dalam proses anaerobik tidak memerlukan oksigen, sedangkan aerobik memerlukan adanya oksigen. Beberapa bakteri heterotrofik menggunakan energi dengan memecah molekul organik yang kompleks (molekul yang mengandung karbon). Manusia telah mampu memproduksi berbagai bahan berguna, namun dapat berbahaya pula bagi lingkungan, misalnya detergen dan larutan beracun benzen. Bakteri dapat mendegradasi bahan-bahan berbahaya ini. Istilah biodegradable (artinya dapat dipecah oleh makhluk hidup) menunjukkan hasil kerja dari bakteri pengurai bahan-bahan tersebut. Penggunaan agen hayati sebagai pengurai limbah disebut bioremediasi. Bakteri juga memegang peranan penting dalam siklus hidup ekosistem. Bakteri memecah sampah dan jasad mati dari tumbuhan dan hewan serta melepaskan nutrisi penting untuk digunakan kembali oleh makhluk hidupnya. 2.Sianobakteri Sianobakteri atau cyanophyta sering disebut juga alga hijau-biru. Seperti halnya bakteri, Sianobakteri merupakan organisme prokariot (inti selnya belum mempunyai membran). Sianobakteri ini dapat kalian temukan di berbagai lingkungan mulai dari air laut, kolam, danau, tanah, permukaan batuan, kulit kayu, tembok basah sampai di sumber air panas. a. Ciri-Ciri Sianobakteri Organisme ini mempunyai beberapa kesamaan dengan bakteri. Selain inti selnya belum bermembran, Sianobakteri tidak mempunyai beberapa macam organel (mitokondria dan plastida) seperti yang dimiliki sel eukariot. Seperti halnya bakteri, kelompok ini juga mempunyai dinding sel yang dibangun oleh molekul karbohidrat, namun tidak seperti kebanyakan bakteri, seluruh spesies 89

Sianobakteri mampu melakukan proses fotosintesis. Meskipun demikian, proses fotosintesis tidak terjadi pada kloroplas seperti halnya yang terjadi pada tumbuhan tinggi. Dengan demikian, Sianobakteri termasuk organisme autotrof atau organisme yang dapat menghasilkan makanannya sendiri. Selain klorofil, Sianobakteri mempunyai pigmen karotenoid (berwarna oranye), fikosianin (berwarna biru), dan fikoeretrin (berwarna merah). Pada Arkeobakteria dan Eubakteria umumnya pigmen yang paling dominan selain klorofil adalah fikosianin sehingga penampakan Sianobakteri hijau kebiruan. Namun, ada juga Sianobakteri yang berwarna kemerahan, kuning kecokelatan atau cokelat kehitaman. b. Ukuran Sianobakteri Sel pada Sianobakteri atau Cyanophyta berukuran mikro. Namun, jika sel-selnya membentuk koloni, ukuran koloninya cukup besar sehingga dapat dilihat dengan mata telanjang. Ukuran sel Sianobakteri dapat bervariasi dengan diameter antara 0,5 sampai 1 terbesar adalah Oscillatoria princeps, organisme ini juga merupakan organisme prokariot terbesar. c. Struktur Sianobakteri Sel Sianobakteri dapat berbentuk bulat atau batang dan dapat berkoloni. Koloninya dapat berbentuk benang atau filamen juga berbentuk tandan. Macam-macam bentuk Sianobakteri dapat dilihat pada Gambar 3.10 Sumber : nationalgeographic.co.id , www.solociencia.com, www.biologipedia.com Gambar 3.10 Macam-macam Sianobakteri Dinding sel Sianobakteri tersusun dari peptidoglikan, yaitu bahan yang sama dengan bahan penyusun dinding sel bakteri. Dinding sel ini pada bagian luarnya sering 90

dilapisi oleh lapisan pelindung yang terbuat dari zat seperti jeli. Jeli selain berfungsi sebagai pelindung, juga merupakan bahan yang dapat menyatukan sel dengan sel lainnya dalam membentuk koloni. Beberapa Sianobakteri dapat membentuk sel khusus berdinding tebal yang disebut heterokista. Di dalam heterokista terdapat enzim nitrogenase yang dapat memfiksasi N2 dari udara sehingga Sianobakteri yang mempunyai heterokista, selain dapat melakukan fotosintesis juga dapat memfiksasi nitrogen dari udara. Struktur heterokista dapat dilihat pada Gambar 3.13. Struktur morfologi : bentuknya masih filament yang terdiri dari sel-sel bulat, koloni, memiliki heterokista dengan sedikit lapisan lendir, mempunyai heterokista. Cara hidup anabaena cydaceae berkoloni Kandungan zat warna : Sumber: (http://biologi-kependidikan) klorofil, karotenoid, fikobilin. Gambar 3.11.Anabaena cycadae Reproduksi Fragmentasi menggunakan hormogonium. Habitat : pada akar cycas rumpii Manfaatnya mengikat nitrogen bebas di udara dengan bersimbiosis dengan Azola cycadae sehingga dapat menyuburkan tanah. dapat menghasilkan racun (toxin algae) yang berbahaya. Ciri khusus akinet berdinding tebal mengandung banyak cadangan makanan. c. Perkembangbiakan Sianobakteri Perkembangbiakan Sianobakteri dapat melalui pembelahan sel, fragmentasi, dan pembentukan spora khusus yang disebut akinet. Pembelahan sel terjadi pada Sianobakteri bersel tunggal, sedangkan fragmentasi terjadi pada Sianobakteri yang berbentuk filamen. Pada peristiwa fragmentasi sebelumnya dibentuk suatu struktur khusus yang disebut hormogonium. Hormogonium adalah bagian dari filamen yang akan terpisah dan kemudian dapat membentuk individu baru. Pada beberapa Sianobakteri bisa terbentuk spora khusus berdinding tebal yang disebut akinet. Dengan dindingnya yang tebal, akinet dapat bertahan hidup dalam kondisi 91

lingkungan yang kurang menguntungkan, seperti keadaan gelap, kekeringan atau keadaan sangat dingin. Jika kondisi lingkungan membaik, dinding sel dari spora ini kemudian akan pecah dan isinya dapat berkecambah membentuk individu baru. Struktur hormogonium dan spora (akinet) dapat kamu lihat pada Gambar 3.12 Sumber : https://mediabelajaronline.blogspot.co.id Gambar 3.12. Struktur hormogomium dan akinet d.Peran Alga Hijau-Biru Seperti telah disinggung pada penjelasan sebelumnya, Sianobakteri dapat memfiksasi nitrogen. Enzim yang terdapat dalam tubuhnya mampu mengubah N2 dari udara menjadi senyawa nitrat yang digunakan tumbuhan sebagai sumber nitrogen. Salah satu Sianobakteri , yaitu Anabaena, dapat bersimbiosis dengan tumbuhan Azolla pinnata. Azolla pinnata akan mendapat sumber nitrogen dari hasil fiksasi N2 oleh Anabaena, sedangkan kehidupan. Anabaena ditunjang makanan yang dihasilkan oleh Azolla pinnata. Simbiosis Anabaena dengan Azolla pinnata ini dapat digunakan sebagai pupuk dalam bidang pertanian. Sianobakteri tertentu seperti Spirulina, saat ini banyak dikembangkan dalam produksi protein sel tunggal (PST) karena kandungan proteinnya yang tinggi. Protein sel tunggal ini merupakan protein yang diperoleh dari mikroorganisme dan sering disebut sebagai sumber protein masa depan. PST lebih menguntungkan secara ekonomi karena sel mikroorganisme dapat berkembang biak dalam waktu yang cepat dan dalam jumlah yang sangat banyak. Hal ini berbeda jika dibandingkan dengan sel-sel pada tumbuhan atau hewan yang selama ini dipakai sebagai sumber protein. 3.Peranan Bakteri dalam Bidang Agribisnis dan Agroteknologi a. Bakteri pengurai, Bakteri nitrifikasi, Bakteri denitrifikasi, dan Bakteri nitrogen. b.Keanekaragaman bakteri dan jalur metabolismenya menyebabkan bakteri memiliki peranan yang besar bagi lingkungan. Sebagai contoh, bakteri saprofit menguraikan 92

tumbuhan atau hewan yang telah mati dan sisa-sisa atau kotoran organisme. Bakteri tersebut menguraikan protein, karbohidrat dan senyawa organik lain menjadi CO2, gas amoniak, dan senyawa lain yang lebih sederhana. Contoh bakteri saprofit antara lain Proteus dan Clostridium. Tidak hanya berperan sebagai pengurai senyawa organik, beberapa kelompok bakteri saprofit juga merupakan patogen oportunis. c.Frankia alni, salah satu bakteri pengikat N2 yang berasosiasi dengan tanaman membentuk bintil akar. Sumber : biolib.cz dan web.uconn.edu Gambar 3.13. Frankia alni, bakteri penambat nitrogen pada akar tanaman d.Kelompok bakteri lainnya berperan dalam siklus nitrogen, seperti bakteri nitrifikasi. Bakteri nitrifikasi adalah kelompok bakteri yang mampu menyusun senyawa nitrat dari senyawa amonia yang pada umumnya berlangsung secara aerob di dalam tanah. Kelompok bakteri ini bersifat kemolitotrof. Nitrifikasi terdiri atas dua tahap yaitu nitritasi (oksidasi amonia (NH4) menjadi nitrit (NO2-)) dan nitratasi (oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat (NO3)). Dalam bidang pertanian, nitrifikasi sangat menguntungkan karena menghasilkan senyawa yang diperlukan oleh tanaman yaitu nitrat. Setelah reaksi nitrifikasi selesai, akan terjadi proses dinitrifikasi yang dilakukan oleh bakteri denitrifikasi. Denitrifikasi sendiri merupakan reduksi anaerobik senyawa nitrat menjadi nitrogen bebas (N2) yang lebih mudah diserap dan dimetabolisme oleh berbagai makhluk hidup. 93

Contoh bakteri yang mampu melakukan metabolisme ini adalah Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas aeruginosa, and Paracoccus denitrificans. Di samping itu, reaksi ini juga menghasilkan nitrogen dalam bentuk lain, seperti dinitrogen oksida (N2O). Senyawa tersebut tidak hanya dapat berperan penting bagi hidup berbagai organisme, tetapi juga dapat berperan dalam fenomena hujan asam dan rusaknya ozon. Senyawa N2O akan dioksidasi menjadi senyawa NO dan selanjutnya bereaksi dengan ozon (O3) membentuk NO2- yang akan kembali ke bumi dalam bentuk hujan asam (HNO2). e.Di bidang pertanian dikenal adanya suatu kelompok bakteri yang mampu bersimbiosis dengan akar tanaman atau hidup bebas di tanah untuk membantu penyuburan tanah. Kelompok bakteri ini dikenal dengan istilah bakteri pengikat nitrogen atau singkatnya bakteri nitrogen. Bakteri nitrogen adalah kelompok bakteri yang mampu mengikat nitrogen (terutaman N2) bebas di udara dan mereduksinya menjadi senyawa amonia (NH4) dan ion nitrat (NO3-) oleh bantuan enzim nitrogenase. Kelompok bakteri ini biasanya bersimbiosis dengan tanaman kacang-kacangan dan polong, untuk membentuk suatu simbiosis mutualisme berupa nodul atau bintil akar untuk mengikat nitrogen bebas di udara yang pada umumnya tidak dapat digunakan secara langsung oleh kebanyakan organisme. Secara umum, kelompok bakteri ini dikenal dengan istilah rhizobia, termasuk di dalamnya genus bakteri Rhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Photorhizobium, dan Sinorhizobium. Contoh bakteri nitrogen yang hidup bersimbiosis dengan tanaman polong-polongan yaitu Rhizobium leguminosarum, yang hidup di akar membentuk nodul atau bintil-bintil akar. 94

Sumber : http://belajarterusbiologi.blogspot.co.id Gambar 3.14. Beberapa bakteri bergabung yang bertindak sebagai daur nitrogen di alam 95

Rangkuman Monera adalah makhluk hidup yang sedikit lebih kompleks dan sudah mempunyai sel meskipun selnya masih sangat sederhana. Prokariota merupakan makhluk hidup yang paling sederhana terdiri atas satu sel prokariot, yaitu sel yang belum berselaput inti. Sesuai dengan namanya, kelompok ini selnya belum mempunyai membran inti. Prokariota terbagi menjadi dua kelompok yaitu : a. Arkeobakteria b. Eubakteria yang di dalamnya termasuk Sianobakteri atau alga hijau-biru. Arkeobakteria ini banyak menarik perhatian ahli biologi untuk mempelajari gen- gen yang dapat mengkode enzim-enzimnya guna dimanfaatkan dalam rekayasa genetik untuk menghasilkan organisme baru yang dapat hidup di lingkungan ekstrem. Eubakteria terdiri atas bakteri dan sianobakteri atau alga hijau-biru. Bakteri selalu dihubungkan dengan sesuatu yang dapat menyebabkan penyakit. Hal tersebut tidak sepenuhnya benar karena di antara sekian banyak jenis bakteri, hanya 1% yang bersifat patogen atau penyebab penyakit, sedangkan sisanya justru merupakan organisme yang bermanfaat. Sianobakteri atau cyanophyta sering disebut juga alga hijau-biru. Seperti halnya bakteri, Sianobakteri merupakan organisme prokariot (inti selnya belum mempunyai membran). Sianobakteri ini dapat kamu temukan pada berbagai lingkungan mulai dari air laut, kolam, danau, tanah, permukaan batuan, kulit kayu, tembok basah sampai sumber air panas. 96

UJI KOMPETENSI 1. Berikut adalah nama-nama organisme hidup 1. Mycobacterium sp. 2. Plasmodium sp. 3. Lactobacillus sp. 4. Cyanophyta 5. Bactriofage Dari organisme di atas, manakah yang termasuk ke dalam organisme prokariotik? a. 1,2,3 b. 2,3,4 c. 3,4,5 d. 1,3,4 e. 1,3,5 2. Perkembangbiakan protozoa secara seksual dapat melalui cara.... a. Pembelahan diri b. Pembentukan gamet c. Pembentukan spora d. Konjugasi e. Pembentukan tunas 3. Perbedaan sel prokariotik dan sel eukariotik terutama terletak pada …. a. membran inti sel b. DNA c. Besar sel d. tempat hidup sel e. membran sel 4. Pada dasarnya, organisme prokariotik dan eukariotik dapat dibedakan berdasarkan ? a. Uniseluler dan multi seluler b. Adanya inti dan tiadanya inti c. Adanya membran inti dan tiadanya membran inti d. Adanya Ribosom dan tiadanya Ribosom e C dan D benar 97

5. Sel-sel bakteri tidak berwarna sedangkan lapangan pandangannya berwarna, zat warna yang digunakan ialah zat warna yang molekul-molekulnya lebih besar daripada pori- pori dinding sel bakteri dengan demikian zat warna tidak dapat masuk kedalam sel merupakan dasar dari pewarnaan... a. Positif b. Negatif c. Netral d. Gram positif e. Gram negatif 6. Kandungan spesifik dinding sel bakteri adalah ............ a. Peptidoglikan b. Selulosa c Kitin d. Pektin e. Lignin 7.Tipe flagella pada bakteri adalah sebagai berikut, kecuali : a. Lofotrik b. Monotrik c. Atrik d. Amphitrik e. Politrik 98

BAB 4 PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN TUMBUHAN DAN HEWAN Dengan mempelajari pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dan hewan diharapkan Kalian mampu memahami proses pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dan hewan, mampu memahami proses pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dan hewan dan mampu mengaplikasikan proses pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dan hewan dalam pengamatan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dan hewan. Peta Konsep Pertumbuhan primer Titik tumbuh batang Pertumbuhan primer Titik tumbuh batang Pertumbuhan dan Perkembangan kambium Tumbuhan Faktor internal Hormon tumbuh Faktor eksternal air Fase pertumbuhan dan cahaya perkembangan hewan. Oksigen Suhu Nutrisi/hara Embrionik Pasca embrionik Pertumbuhan dan Proses deferensiasi dan perkembangan hewan spesialisasi Faktor- faktor yang Internal: berpengaruhi Gen padapertumbuhan dan Hormon perkembangan hewan Eksternal: Makanan Sinar matahari Aktivitas fisik Suhu 99

A. Pertumbuhan pada Tumbuhan Pertumbuhan pada tumbuhan dapat dilihat dari bertambah besar dan tingginya batang. Perkembangan dapat dilihat dengan adanya perubahan-perubahan pada bentuk batang, daun, akar, munculnya bunga, dan terbentuknya buah. Pertumbuhan adalah penambahan biomassa yang bersifat tidak dapat balik (irreversible). Penambahan bomassa ditandai dengan penambahan berat, panjang, volume, jumlah sel, dan lain-lain. Peristiwa perubahan biologis pada makhluk hidup berupa pertambahan ukuran (volume, massa, tinggi, dan sebagainya) disebut pertumbuhan. Pertumbuhan bersifat irreversibel atau tidak dapat kembali seperti semula. Pertumbuhan dapat terjadi karena di dalam tumbuhan terdapat jaringan meristematis. Pertumbuhan dapat diukur dan dinyatakan secara kualitatif maupun kuantitatif. Pengukuran perubahan panjang atau tinggi batang dapat dilakukan dengan alat ukur misalnya penggaris, jangka sorong, atau dengan auksanometer 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. - Terjadi perubahan fisik dan perubahan ukuran. - Terjadi peningkatan jumlah sel. - Terdapat penambahan kuantitatif individu - Dapat dinyatakan dalam ukuran panjang maupun berat. - Dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor eksternal - Bersifat terbatas, pada usia tertentu makhluk hidup sudah tidak tumbuh lagi. Pengukuran pertumbuhan akan menghasilkan grafik berbentuk huruf S yang dikenal dengan grafik sigmoid. Berdasarkan grafik ini, pertumbuhan dapat dibedakan menjadi empat fase yaitu fase awal (pertumbuhan secara lamban), fase log (pertumbuhan mencapai maksimum), fase perlambatan (pertumbuhan menjadi lambat), dan fase stasioner (pertumbuhan terhenti). Pada fase log terjadi pertumbuhan yang sangat cepat dan diikuti penurunan kecepatan pertumbuhan. Contoh grafik pertumbuhan dapat dilihat pada Gambar 4.1. Tumbuhan merupakan salah satu organisme hidup yang memiliki ciri-ciri, antara lain tumbuh dan berkembangbiak. Tumbuhan berbiji (monokotil dan dikotil) memiliki alat perkembangbiakan berupa biji. Biji adalah alat reproduksi, penyebaran, dan 100

kelangsungan hidup suatu tumbuhan. Selain itu, bagi tumbuhan berbiji, biji merupakan awal dari kehidupan tumbuhan baru di luar induknya. Sumber : Sembiring dan Soedjino, 2009 Gambar 4.1. Alat pengukur pertumbuhan dan kurva pertumbuhan 1.Faktor yang Berpengaruh pada Pertumbuhan Tumbuhan a. Faktor Dalam (Internal Factor) Faktor Dalam atau faktor genetik adalah faktor tanaman itu sendiri, yaitu sifat yang terdapat di dalam bahan tanam/benih yang digunakan dalam budidaya tanaman. Faktor Dalam yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan adalah a) Hormon Hormon yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan sebagai berikut: (a) Auksin Auksin berfungsi untuk pertumbuhan dan penghambatan pertumbuhan, dormansi, pembentukan bunga dan buah, serta penuaan dan pengguguran. (b) Giberelin Giberelinberfungsi untuk 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. (c) Sitokinin 101

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 dominasi apikal, dan mempercepat pertumbuhan memanjang. (d) 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. (e) Genetik Faktor genetik yang diturunkan dari induknya sangat mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Tugas Bersama teman sebangkumu, Tuliskan faktor Dalam (internal factor) yang berpengaruh terhadap Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan b.Faktor Lingkungan (Environmental factors) Faktor lingkungan adalah faktor yang ada di sekeliling tanaman. Ada beberapa ilmuwan yang mengelompokkan faktor lingkungan ini menjadi dua kelompok, yaitu kelompok abiotik (iklim, tanah) dan kelompok biotik (makluk hidup) yaitu biotis (tanaman dan hewan) dan anthrofis (manusia). Faktor iklim (climatic factor) terdiri atas: a) Presipitasi Presipitasi meliputi semua air yang jatuh dari atmosfir ke permukaan bumi, berupa: hujan, salju, kabut, dan embun. Faktor hujan yang dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman adalah jumlah/volume hujan, penyebaran/distribusi hujan dan efektivitas hujan. Jumlah dan distribusi hujan sangat berpengaruh terhadap macam/jenis tanaman yang dapat dibudidayakan pada suatu daerah. Jumlah hujan yang tinggi dengan distribusi merata sepanjang pertumbuhan tanaman akan berpengaruh baik pada tanaman tertentu tetapi tidak baik untuk tanaman yang lain. Oleh karena itu perlu adanya pemilihan tanaman 102

yang sesuai dengan keadaan iklim di suatu daerah. Untuk daerah-daerah yang curah hujannya tinggi seperti di Indonsia bagian barat, baik digunakan untuk pembudidayaan tanaman padi pada dataran rendah, tanaman teh dan kopi pada dataran tinggi. Daerah dengan curah hujan yang kurang (Indonesia bagian timur) baik untuk membudidayakan tanaman jagung, sorghum, kacang hijau, kapas. Di daerah tropis basah seperti di Indonesia, adanya curah hujan yang tinggi dengan suhu yang tinggi menyebabkan susunan atau formasi vegetasi yang tumbuh paling banyak. Efektivitas hujan diukur dari kemanfaatan air hujan untuk pertumbuhan tanaman. Curah hujan yang tinggi belum tentu efektif apabila evaporasi (penguapan lewat permukaan tanah) dan transpirasi (penguapan lewat permukaan tanaman) lebih besar dari jumlah curah hujan yang jatuh di suatu daerah. Jadi efektivitas tidak dapat diukur dengan besarnya jumlah curah hujan. Di Sulawesi Selatan, curah hujan 10 mm yang jatuh pada musim hujan lebih efektif dari 10 mm yang jatuh pada musim kemarau. Presipitasi merupakan fungsi linear dari evaporasi, transpirasi, run off (aliran permukaan), dan infiltrasi (air yang masuk ke dalam tanah). Infiltrasi merupakan fungsi linear dari perkolasi, rembesan, dan kelembaban tanah. Presipitasi merupakan fungsi linear dari evaporasi, transpirasi, run off (aliran permukaan), dan infiltrasi (air yang masuk ke dalam tanah). Infiltrasi merupakan fungsi linear dari perkolasi, rembesan dan kelembaban tanah. Rumusnya adalah sebagai berikut (Whiteman, 1974) P=E+T+R+I P = presipitasi E=evaporasi T = transpirasi R = run off (aliran permukaan) I = Infiltrasi I=U+S+A U = perkolasi (hilang ke bawah) S = rembesan (aliran ke samping) A = kelembaban yang disimpan dalam tanah 103

Kelembaban yang tersimpan dalam tanah (A) berpengaruh sangat nyata untuk pertumbuhan tanaman, terutama kelembaban tanah yang sesuai (available soil moisture) yang terdapat antara kapasitas lapang (field capacity) dan titik layu permanan (the wilting point).Presipitasi yang didominasi oleh air hujan, setelah jatuh ke bumi akan menjadi: 1). air higroskopis air yang terlalu kuat terikat oleh partikel-partikel tanah dengan kekuatan 15 atm. Air ini tidak dapat diserap tanaman karena kekuatan akar untuk menyerap air hanya 2 atm. 2). air gravitasi air yang mengalir ke bawah (perkolasi) karena adanya gaya gravitasi bumi. Air ini tidak dapat dimanfaatkan oleh tanaman karena bergerak dengan cepat. 3). air kapiler air yang mengisi pori-pori mikro tanah yang berasal dari air rembesan (lateral seepage). Air ini tersimpan lama dalam tanah, sehingga dapat dimanfaatkan oleh tanaman untuk pertumbuhannya. b) Suhu Suhu lingkungan berpengaruh terhadap respirasi, fotosintesis, transpirasi, dan reproduksi. Suhu lingkungan berpengaruh terhadap respirasi, fotosintesis, ranspirasi, dan reproduksi. Kisaran suhu untuk pertumbuhan tanaman pada umumnya berkisar antara 15°-40°C (59°440°F). Suhu suatu tempat ditentukan oleh altitude (ketinggian) dan latitude (garis lintang). Berdasarkan suhu tempat tumbuh tanaman dikenal vegetasi: tropical, temperate, taiga, tundra dan polar. Beberapa ilmuwan membagi vegetasi didunia ini dalam 4 kelas berdasar suhu tempat, yaitu: (a) megatherms (suhu tinggi sepanjang tahun) (b) mesotherms (suhu tinggi dan rendah bergantian) (c) microtherms (suhu rendah) (d) hekistotherms (suhu sangat rendah) Setiap komunitas tanaman mengenal adanya titik kardinal. Untuk daerah tropistitik kardinal tersebut adalah: - suhu minimum (50-150C): apabila suhu suatu daerah kurang dari suhu ini, tanaman akan terganggu pertumbuhannya bahkan dapat menyebabkan kematian apabila suhu tersebut berlangsung cukup lama. 104

- suhu optimum (sekitar 300C): suhu yang paling baik untuk pertumbuhan tanaman. - suhu maksimum (sekitar 400C): apabila suhu lingkungannya di atas suhu maksimum, pertumbuhan tanaman juga akan terganggu bahkan dapat menyebabkan kematian. Suhu atmosfer yang tinggi akan mempercepat pertumbuhan tanaman dan respirasi. Suhu juga dapat merugikan tanaman apabila kelembaban kurang memadai sehingga dapat menyebabkan keguguran bunga, buah muda maupun daun. Udara panas dan angin yang kering akan meningkatkan kerusakan tanaman lebih lanjut. Suhu tanah dapat mempengaruhi penyerapan air oleh tanaman. Sebagai contoh: - pada tanaman kapas, apabila suhu tanah mencapai 100C, penyerapan air hanya 20 % dari keadaan normal. - pada tanaman kubis, suhu tanah 10°C penyerapan air masih sebesar 75 % dari keadaan normal. Oleh karena itu tanaman kubis termasuk tanaman yang tahan terhadap suhu rendah. Suhu tanah yang rendah (20°C) pada tanaman ubi-ubian memacu pembentukan dan pembesaran umbi, kecuali pada tanaman bawang merah. Macam-macam kerusakan tanaman akibat pengaruh suhu: (1) chilling injury: kerusakan suhu rendah di daerah palms (2) freezing injury: kerusakan karena terjadi pembekuan (3) suffixation: kerusakan tanaman menjadi lemas (4) heaving: kerusakan tanaman terangkat dari tempat tumbuhnya (di daerah temperate) (5) nach frost: suhu rendah di malam hari secara tiba-tiba; banyak merusak tanaman apel, kentang, dan teh. c) Cahaya Cahaya diperlukan tumbuhan untuk melakukan proses fotosintesis. Namun, pada saat proses perkecambahan, cahaya justru menghambat pertumbuhan kecambah. Kecambah yang tumbuh di tempat yang gelap lebih cepat tumbuh dibandingkan di tempat yang terang. Pertumbuhan yang cepat di tempat yang gelap disebut etiolasi. 105

Cahaya matahari merupakan sumber utama energi yang diperlukan dalam proses fotosintesis tanaman. Cahaya matahari mempengaruhi kehidupan tanaman karena 4 hal: (a) intensitasnya: banyaknya jumlah cahaya (dalam foot candle) yang sampai pada tanaman (b) kualitasnya: panjang gelombang (dalam satuan mg) yang dapat ditangkap/disekap tanaman (c) durasi: lamanya pencahayaan (d) arah datangnya cahaya: berkaitan dengan intensitas. -Intensitas cahaya. Cahaya matahari secara langsung masuk ke bumi dalam bentuk cahaya gelombang pendek hanya 24 %, sebagian dipantulkan kembali ke atmosfer dalam bentuk gelombang panjang, konduksi, konveksi, dan untuk evapotranspirasi. Apabila atmosfer berawan, maka intensitas cahaya akan berkurang. Di daerah tropis, intensitas cahaya sering berkurang karena tertutup awan yang tebal, terutama pada musim hujan. Berdasarkan atas respon tanaman terhadap intensitas cahaya danasimilasi CO2, tanaman dibedakan menjadi 3 kelompok yaitu: - Tanaman C-3: tanaman yang tidak dapat memanfaatkan intensitas cahaya matahari secara penuh dalam proses fotosintesisnya. Tanaman ini mempunyai titik kompensasi CO2 50 ppm dan terjadi fotorespirasi yang dapat mengurangi hasil fotosintat bersih. Fiksasi CO2 dalam proses fotosintesis dilakukan oleh senyawa RuDP (Ribulosediphosphat) dan membentuk senyawa fosfoglyserat (phosphoglycerit acid = PGA) dengan rumus: contoh: bit gula, kedelai, gandum, dan tanaman-tanaman daerah temperate. -Tanaman C-4: tanaman yang memanfaatkan intensitas cahaya secara penuh, titik kompensasi CO2 hampir mendekati nol. Fiksasi CO2 dilakukan oleh phosphoenol pyruvate (PEP) dan membentuk senyawa oxaloacetate (OAA) dalam proses fotosintesisnya (Hatch and Slack, 1970 cit. Landsberg and Cutting, 1977) dengan rumus: Secara anatomi tanaman C-4 dicirikan dengan adanya kloroplast yang terdapat dalam jaringan mesofil dan sel pengiring jaringan pembuluh (bundlesheath cells). Kloroplast mesofil ukurannya kecil, memiliki grana dan tidak mengakumulasi pati, sedangkan kloroplast dalam bundle sheath ukurannya besar, tidak mempunyai grana dan mengakumulasi pati. Pada tanaman 106

ini tidak terjadi proses fotorespirasi sehingga hasil fotosintesis bersihnya lebih tinggi dibandingkan dengan tanaman C-3.contoh: jagung, tebu, sorghum, bayam dan banyak tanaman rumputan tropis. -Tanaman CAM (Crassulacea acid metabolism): tanaman yang dapat mengasimilasi CO2 dalam keadaan gelap dalam keadaan cekaman, stomata membuka pada malam hari dan menutup pada siang hari. Dalam proses fotosintesisnya produk pertama yang dibentuk adalah asam malat dengan rumus: Karena stomatanya membuka pada malam hari dan menutup pada siang hari, maka tanaman ini sangat efisien dalam memanfaatkan air (kebutuhan airnya sangat kecil) sehingga hasil foto sintesis bersihnya juga kecil. Contoh: anggrek, kaktus, nanas. d) Kualitas Cahaya Kualitas cahaya menunjukkan panjang gelombang yang terkandung dalam cahaya. Menurut Penman (1968) dari 75 satuan (unit) cahaya yang sampai dipermukaan bumi atau atmosfer, apabila semua unit tidak dipantulkan oleh awan, kira-kira 44 % mengandung panjang gelombang yang aktif untuk foto sintesis (photo-synthetically active wavelengths) dengan panjang gelombang 0,4 - 0,7 atau 400-700 mg. Panjang gelombang ini umumnya yang dapat ditangkap/dilihat oleh mata manusia, yaitu: - ultraviolet (panjang gelombang 400-435 m) - biru (panjang gelombang 435-490 m) - hijau (panjang gelombang 490-574 m) - kuning (panjang gelombang 574-595 m) - oranye (panjang gelombang 595-626 m) - merah (panjang gelombang 626-750 m) Dari panjang gelombang di atas yang efektif untuk fotosintesis adalah oranye, merah, disusul violet dan biru. Apabila cahaya matahari sampai pada daun, maka cahaya yang efektif akan disekap, sedangkan sisanya (hijau dan kuning) yang kurang efektif akan diteruskan kebawah. Oleh karena itu daun-daun yang ternaungi tidak dapat menghasilkan fotosintat secara maksimal. Untuk mendapatkan hasil tanaman yang maksimal perlu adanya pengurangan daun sampai pada batas luas daun tertentu (luas daun yang optimal) yang diukur dengan indeks luas daun. Yang dimaksud dengan indeks luas daun (leaf area 107

index atau LAI) adalah perbandingan antara luas daun tanaman dengan luas lahan yang ditempati oleh tanaman tersebut. LAI optimum untuk tanaman satu berbeda dengan LAI optimum tanaman yang lain, untuk mendapatkan hasil tanaman yang maksimum. e) Durasi atau lamanya pencahayaan (fotopepriodisme) Pada umumnya periode waktu untuk pertumbuhan aktif suatu tanaman setiap tahun dibatasi oleh sejumlah faktor. Sebagai contoh pada daerah dengan garis lintang tinggi, pertumbuhan aktif dibatasi oleh suhu rendah selama musim dingin. Didaerah tropis, kelembaban yang sesuai selama musim kemarau lebih membatasi panjangnya musim pertumbuhan tanaman. Dalam pembudidayaan tanaman hams disesuaikan dengan aktivitas tanaman dan perubahan kondisi iklim yang terjadi selama setahun. Apabila tanaman hams bertahan, akan menyesuaikan dengan daerah dimana ia tumbuh. Sejumlah mekanisme atau peristiwa telah terjadi yang memungkinkan tanaman tumbuh padawaktunya. Salah satu mekanisme yang paling penting adalah fotoperiodisme, atau kepekaannya pada panjang hari/lamanya pencahayaan (atau malam). Pengaruh fotoperiodisme paling nyata adalah pada induksi pembungan yaitu peralihan tanaman dari fase vegetatif ke fase reproduktif. Akan tetapi fotoperiodisme dapat mempengaruhi sejumlah aspek lain dari fase reproduktif, meliputi lamanya pembungaan, panjang periode reproduktif, pembentukan tepung sari yang dapat hidup (viable) dan pembentukan buah dan biji. Respon tanaman terhadap fotoperiodisme dikelompokkan dalam: a) Tanaman hari netral (day neutral plants): tanaman yang dalam pembungaannya tidak dipengaruhi oleh lamanya pencahayaan. Pada tanaman ini suhu yang lebih tinggi umumnya memacu/mempercepat pembungaan tanaman. b) Tanaman hari pendek absolut (A bsolut short day plants): tanaman yang hanya akan berbunga apabila lamanya pencahayaan lebih pendek dari panjang hari spesifik atau kritis. c) Tanaman hari panjang absolut (Absolut long day plants): tanaman yang hanya akan berbunga apabila panjang hari atau lamanya pencahayaan lebih panjang dari panjang hari spesifik atau kritis. d) Tanaman hari pendek kuantitatif (Quantitative short day plants): hari pendek mempercepat pembungaan yaitu tanggapan kuantitatif pada hari pendek yang 108

ada, tidak memerlukan adanya lama pencahayaan kritis sebelum terjadi pembungaan. Akan tetapi umumnya tanaman akan berbunga jika mendapatkan lama pencahayaan yang panjang dalam periode waktu yang cukup. Suhu yang lebih tinggi umumnya memacu proses pembungaan. e) Tanaman hari panjang kuantitatif (Quantitative long day plants): pembungaan tanaman dipacu oleh hari panjang dan dihambat oleh hari pendek. Suhu yang lebih tinggi umumnya memacu proses pembungaan, teristimewa dalam panjang hari yang lebih pendek. Sebagian besar tanaman semusim yang sudah beradaptasi di daerah tropis termasuk dalam kelompok tanaman hari pendek kuantitatif, misalnya tanaman kedelai, jagung, padi, dan sorghum. f) Arah datangnya cahaya Arah datangnya cahaya berkaitan dengan jumlah cahaya yang dapat diterima tanaman. Cahaya yang datangnya condong akan memberikan energi yang lebih kecil daripada yang datangnya dari arah vertikal, sehingga pengaruhnya pada pertumbuhan tanaman juga akan berbeda. Cahaya matahari pada pagi hari lebih baik bagi pertumbuhan tanaman yang masih muda (pada pembibitan dan pesemaian). Oleh karena itu dalam membuat atap pembibitan umumnya miring ke arah barat (atap bagian timur lebih tinggi dari bagian barat). g) Angin Angin sangat penting bagi pertumbuhan tanaman, terutama angin yang tidak terlalu kencang karena angin atau udara yang bergerak merupakan penyedia gas CO2 yang sangat dibutuhkan tanaman dalam proses fotosintesis. Dalam budidaya tanaman, pengaturan arah barisan tanaman hams memperhatikan arah angin. Apabila arah barisan tegak lurus dengan arah datangnya angin, akan terjadi turbulensi udara sehingga pucuk tanaman terombang-ambing dan akhimya dapat merusakkan tanaman. Pengaruh angin terhadap pertumbuhan tanaman dapat terjadi secara langsung dan tidak langsung. Pengaruh langsung adalah: a) kerusakan mekanis tanaman seperti daun sobek, jaringan tanaman memar, akar tanaman terangkat dan terhempas. 109

b) tanaman rebah misalnya pada tanaman padi, gandum, jagung, tebu, sehingga akan menurunkan hasil tanaman. c) di daerah padang pasir menyebabkan erosi tanah sehingga tanaman sulit tumbuh d) mempengaruhi tipe hujan dan kelengasan atmosfer di suatu daerah. Pengaruh tidak langsung adalah: a) mempengaruhi kecepatan transpirasi b) angin kencang yang panas merusak pembungaan c) evaporasi sekresi stigma  d) keseimbangan air dalam tanaman terganggu  Oleh karena pengaruh angin tersebut, baik langsung maupun tidak langsung, maka di daerah pertanian yang banyak angin diperlukan penanaman tanaman pematah angin. Selain pengaruh langsung dan tidak langsung, angin juga berperan dalam penyerbukan bunga, penyebaran biji, buah, dan mikroorganisme. Di daerah temperate atau subtropis, angin yang panas kadang-kadang menguntungkan karena dapat menghambat penyebaran penyakit karat kuning pada tanaman gandum h) 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 pada tumbuhan. Kelembaban udara pada umumnya dinyatakan dalam kelembaban relatif yang mempengaruhi evapotranspirasi tanaman. Evapotranspirasi akan meningkat atau lancar apabila kelembaban udara di sekitar tanaman rendah. Transpirasi tanaman sangat erat hubungannya dengan penyerapan unsur hara dari dalam tanah. Apabila transpirasi cepat, penyerapan unsur hara juga akan cepat. Akan tetapi apabila kelembaban udara tinggi menyebabkan transpirasi menjadi lambat, sehingga penyerapan unsur hara juga akan lambat. Kelembaban udara yang tinggi dapat menstimulir pertumbuhan jamur, fungi, bakteri, yang dapat merugikan tanaman. Oleh karena itu salah satu cara pemeliharaan tanaman adalah mencegah terjadinya kelembaban yang tinggi di 110

sekitar tanaman dengan memangkas cabang yang tidak produktif atau tunas-tunas air dan cabang air (wiwilan) pada tanaman kopi. i) Oksigen dan Gas-Gas dalam Atmosfer 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. Atmosfer yang mengelilingi bumi mengandung campuran gas-gas: - karbon dioksida (0,03 %), - oksigen (20,95 %), - nitrogen (78,09 %), - argon (0,93 %), dan - beberapa macam gas (0,02 %) dalam proporsi yang tetap. Variasi lain dapat dijumpai di atas industri yang mengeluarkan asap/uap seperti SO2, CO2, dan CO, seperti uap air dan partikel-partikel mineral. Karbon dioksida (CO2): sebagai sumber utama karbon untuk berbagai senyawa organik dalam tubuh tanaman, juga sebagai penyusun pembuatan karbohidrat tanaman hijau dalam proses fotosintesis. Fotosintesis kira-kira sebanding dengan konsentrasi CO2 udara di sekitar daun tanaman. Karbon dioksida (CO2) yang terbentuk dalam senyawa organik dalam tanaman kembali ke atmosfer karena proses respirasi tanaman, tanaman-tanaman yang mati, busuk, dan pembakaran tanaman. j) Tanah 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. Beberapa unsur yang dibutuhkan dan peranannya bagi tanaman yaitu karbon, hidrogen dan oksigen yang diserap dari udara dan air . Berbagai hara mineral lainnya , dilarutkan dalam larutan hara. Unsur hara esensiil terdiri atas makronutrien adalah C (karbon), H (hydrogen), O (oksigen), mengandung Nitrogen (N), Kalium (K), Fosfor (P), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg),Sulfur (S) 111

sedangkan mikronutrien adalah Besi (Fe), Mangan (Mn), tembaga (Cu), Zinc (Zn), Molydenum (Mo), Boron (B), Klorin (Cl). Unsur hara harus mempunyai kriteria tertentu yang mencirikan keesensiilan bagi tanaman. Ciri bahwa unsur hara tersebut esensiil adalah: -Tanaman tidak bisa tumbuh sempurna selama masa hidupnya apabila kekurangan salah satu unsur hara esensiil - Ciri kekurangan unsur hara spesifik, sehingga apabila kekurangan, maka hanya bisa dipulihkan dengan penambahan unsur hara tesebut dan tidak bisa digantikan oleh lainnya. - Unsur hara secara langsung terlibat dalam penyusun bagian tanaman. Konsentrasi relatif dari makronutrien dan mikronutrien dapat dilihat pada Tabel 4.1 di bawah Bentuk yang Konsentrasi pada jaringan tersedia Unsur hara Simbol Berat atom kering Hidrogen ppm % Karbon Oksigen C H2O 1.01 60.000 6 H CO2 12.01 Nitrogen 450.000 45 Fosfor Kalium O O2, H2O 16.00 450.000 45 Kalsium Magnesium Makronutrien 14.01 15.000 1.5 Sulfur N NO3-, NH4+ 30,98 2.000 0.2 P H2PO4-, HPO4 39.10 10.000 1.0 Chlorin K K+ 40.08 5.000 0.5 Boron Ca Ca++ 24.32 2.000 0.2 Iron Mg Mg++ 32.07 1.000 0.1 Manganese S SO4- Zinc Copper Mikronutrien 35.46 100 0.01 Molybdenum Cl Cl- 10.82 20 0.002 B BO3-, B4O7 55.85 100 0.01 Fe Fe3+, Fe2+ 54.94 50 0.005 Mn Mn2+ 65.38 20 0.002 Zn Zn 2+ 63.54 6 0.0006 Cu Cu2+, Cu 95.96 0.1 0.00001 Mo MoO4- Sumber : Resh, 2001. Tabel 4.1. Unsur hara esensiil bagi tanaman 112

k) Peranan Esensial Unsur Hara a) Nitrogen (N) Nitrogen dibutuhkan sekitar 1,5% atau 15.000 Mg/kg. Nitrogen merupakan bagian dari sejumlah komponen organic seperti asam amino, protein, asam nuklet, koenzim dan klorofil. Nitrogen berfungsi untuk pertumbuhan tanaman karena merupakan komponen protein, asam nukleat, asam amino, dan senyawa lainnya. Kekurangan Nitrogen menyebabkan terjadinya klorosis pada daun. Pada kasus yang parah, daun menjadi kuning seluruhnya lalu agak kecoklatan saat mati. Biasanya daun gugur pada fase kuning atau kuning kecoklatan. Daun muda tetap hijau lebih lama karena mereka mendapatkan nitrogen larut yang berasal dari daun tua. Beberapa jenis tanaman seperti tomat dan jagung menunjukkan warna keunguan pada batang, tangkai daun, dan permukaan bawah daun karena adanya penumpukkan pigmen antasianin. b) Fosfor (P) Fosfor diperlukan sebanyak 0,2% atau 2.000 Mg/kg. Fungsi fosfor untuk membangun tumbuhan yang diserap tumbuhan dalam bentuk ion fosfat dan divalen, juga penting dalam metabolisme energi dan sering menjadi pembatas pertumbuhan. Kekurangan Fosfor menyebabkan tumbuhan menjadi kerdil dan berwarna hijau tua. Kekurangan Fosfor tanaman menunjukkan warna hijau tua. Kekurangan Fosfor sering muncul warna merah dan ungu, tangkai pendek dan pipih jika kekahatan unsur terjadi pada taraf pertumbuhan lanjut. Kekurangan Fosfor ditandai juga dengan hilangnya daun- daun yang lebih tua, pembentukan antosianin pada batang tulang daun, dan dalam keadaan yang parah timbul daerah nekrotik pada berbagai bagian tumbuhan. Fosfor sebagian besar ditemukan berbagai bentuk batuan fosfat dalam lapisan sedimen dangkal, dan biasanya di tambang. Sekitar 10% berasal dari batuan fosfat beku, yaitu batuan asal vulkanik. Bentuk asli fosfor yang digunakan sebagai pupuk adalah guano (kotoran burung). Bentuk asli fosfor juga didapat dengan cara menghancurkan batuan fosfat menjadi bentuk yang lebih kecil. Bentuk asli dan sederhana pupuk fosfat dibuat dengan cara peningkatan fosfat menjadi super fosfat. Super fosfat dibuat dengan mereaksikan asam sulfat dengan batuan fosfat untuk membentuk campuran kalsium sulfat (dikenal sebagai gipsum) dengan kalsium fosfat, secara efektif pupuk slow release. Super fosfat dikembangkan sebelum perang, namun penggunaannya lebih banyak setelah perang dunia II. 113

Asam fosfat dihasilkan dan dipisahkan dari kalsium sulfat/ fosfat campuran padat. Asam fosfat kemudian direaksikan dengan produk lain untuk membuat kadar P lebih tinggi. Jadi, reaksi dengan amonia memberikan Mono Amonium Fosfat (MAP) atau Di Amonium Fosfat (DAP), dan reaksi dengan garam kalium memberikan Mono Kalium Fosfat (MKP). MAP dan MKP adalah pupuk P utama yang digunakan dalam hidroponik. c) Kalium (K) Kalium diperlukan sekitar 1,0% atau 10.000 mg/kg. Kalium berperan sebagai katalisator yang mengaktifkan sejumlah enzim penting untuk fotosintesis dan respirasi, juga mengaktifkan enzim yang diperlukan untuk membentuk pati dan protein sehingga penting untuk metabolisme di dalam tumbuhan. Gejala defisiensi pertama kali tampak pada daun tua. Pada tanaman dikotil, mula-mula daun agak klorosis, kemudian menjadi bercak nekrois berwarna gelap (bercak mati) yang segera meluas. Pada tanaman monokotil, misalnya tanaman serealia, sel di ujung daun dan tepi daun mula-mula mati, dan nekrosis meluas ke bawah sepanjang tepi menuju bagian muda di dasar daun. Jagung dan tanaman serealia berbiji lainnya yang kahat kalium mempunyai tangkai yang lemah dan akarnya lebih mudah terserang mikroorganisme pembusuk akar. Gejala biokimia yang terjadi adalah tereduksinya protein dan karbohidrat, terjadi akumulasi asam amino. d) Kalsium (Ca) Kalsium diperlukan sekitar 0,5 % atau 5.000 Mg/kg. Kalsium diserap sebagai Ca2+ valensi dua. Kalsium penting dalam sintesis pektin pada lamela tengah. Kalsium juga berperan sebagai katalisator, yaitu sebagai aktivator beberapa enzim seperti fostofolipase. Berperan juga dalam detoksifikasi asam oksalat, membetuk kristal Ca-oksalat yang dijumpai dalam vakula sel tumbuhan. Apabila kekurangan Ca dapat mengakibatkan kerusakan dan kematian tumbuhan. Pada daerah meristematik yang kekurangan Ca, pembentukan dinding sel baru akan terhambat sehingga pembelahan sel pun akan dihambat. Dinding sel, terutama dalam menyokong struktur batang dan petiol akan menjadi rapuh, dan perluasan sel dihambat. Gejala defisiensi Ca yang berat akan terjadi klorosis sepanjang tepi daun yang muda, ujung daun membengkok, pembentukan akar yang tertahan. Pada tomat, buah muda di dekat bunga tidak berkembang (busuk pucuk bunga) Kalsium terutama digunakan sebagai hara hidroponik. Di tanah, kalsium biasanya cukup 114

tersedia, sehingga jarang ditambahkan sebagai hara untuk tanah. Penggunaan Ca sebagai hara dengan cara menggiling halus kapur atau dolomit . Kapur dan dolomit ini digunakan untuk meningkatkan pH tanah asam. Dalam sistem hidroponik, penambahan kalsium sangat penting, dilakukan dengan menggunakan kalsium nitrat. Kalsium nitrat diproduksi dengan mereaksikan kapur (kalsium karbonat) dengan asam nitrat (persamaan: CaCO3 + 2HNO3> Ca (NO3)2 + CO2 + H2O). Hal ini kemudian dinetralisir dengan amonia. e) Magnesium (Mg) Magnesium diperlukan sekitar 0,2% atau 2.000 Mg/kg. Magnesium berperan dalam sejumlah reaksi enzimatik. Magnesium diserap sebagai Mg2+ valensi dua. Disamping terdapat di dalam klorofil, magnesium juga bergabung dengan ATP, mengaktifkan banyak enzim yang diperlukan dalam fotosintesis, respirasi, dan pembentukan DNA serta RNA. Gejala defisiensi Mg yang pertama terlihat adalah klorosis pada daun tua. Biasanya klorosis ini tampak di antara urat daun, karena sel mesofil di dekat ikatan pembuluh mempertahankan klorofil lebih lama daripada sel paronkima. Pada tanaman kapas, daun dengan bercak warna atau klorosis memerah secara khas; kadang dengan bercak mati, ujung dan tepi daun melengkung ke bawah atau ke atas; tangkai pipih. Defisiensi yang parah timbul daerah atau bintik nekrosis. Magnesium mirip dengan kalsium biasanya cukup tersedia di sebagian besar tanah. Hal ini terjadi secara alami sebagai Garam Epsom (magnesium sulfat). Metode manufaktur umum pupuk Mg adalah mereaksikan dolomit (campuran kalsium dan magnesium karbonat) dengan asam sulfat. Hasilnya adalah larutan kalsium dan magnesium sulfat yang sebagian besar kalsium sulfat dapat dihapus, karena memiliki kelarutan jauh lebih rendah dari magnesium sulfat-kelarutan rendah kalsium sulfat dan kalsium fosfat adalah alasan mengapa larutan hidroponik terkonsentrasi harus dibagi menjadi dua bagian, untuk memisahkan ion kalsium dari ion sulfat dan fosfat. Garam magnesium juga dapat diperoleh dari air laut. Ini adalah komponen tertinggi, berikutnya air laut setelah natrium dan klorida (garam). Hal ini dapat dipisahkan dari air garam dengan menguapkan dan mengendapkan sebagai magnesium hidroksida. Setelah penyaringan dan pencucian, dapat direaksikan dengan asam sulfat untuk menghasilkan magnesium sulfat, atau dengan asam nitrat untuk menghasilkan magnesium nitrat. 115

f) Belerang (S) Belerang diperlukan sekitar 0,1 % atau 1.000 Mg/kg. Belerang diserap dari tanah dalam bentuk anion sulfat valensi dua (SO42-). Belerang dimetabolismekan oleh akar sebanyak yang diperlukan saja, dan sebagian besar sulfat ditranslokasikan ke tajuk melalui xilem. Karena sebagian besar tanah cukup mengandung sulfat, maka tumbuhan yang kahat belerang jarang ditemui. Apabila terjadi defisiensi belerang gejalanya meliputi klorosis biasa di seluruh daun, termasuk berkas pembuluhnya. Pada beberapa spesies, belerang tidak mudah dipindahkan dari jaringan dewasa, maka kekahatan biasanya terlihat pada daun muda. Pada spesies lain, sebagian besar daun menjadi klorosis di saat yang hampir bersamaan, atau bahkan daun tua yang mengawalinya. Difisiensi belerang yang parah terjadinya perombakan angin menghasilkan urea dan amoniak. g) Besi (Fe) Besi merupakan katalis utama dalam produksi klorofil dan digunakan dalam fotosintesis. Kurangnya zat besi menunjukkan gejala daun kuning pucat atau putih, sedangkan pembuluh darah tetap hijau. Tanaman sulit untuk menyerap Fe dan bergerak perlahan di dalam pabrik. Untuk campuran hara selalu digunakan chelated (segera tersedia untuk tanaman) besi . h) Mangan(Mn) Mangan bekerja dengan enzim tanaman untuk mengurangi nitrat sebelum memproduksi protein. Kurangnya mangan gejalanya daun muda berbintik-bintik kuning atau coklat. i) Seng (Zn) Seng adalah katalis dan harus hadir dalam jumlah kecil untuk pertumbuhan tanaman. Kurangnya seng terjadi pengerdilan, menguning, dan keriting pada daun. Kelebihan seng jarang tapi sangat beracun dan menyebabkan layu atau mati. j) Tembaga (Cu) Tembaga adalah katalis untuk beberapa enzim. Kekurangan tembaga membuat layu pertumbuhan baru dan menyebabkan pertumbuhan tidak teratur. Ekses tembaga menyebabkan kematian mendadak. Tembaga juga digunakan sebagai fungisida dan penahan serangga dan penyakit. 116

k) Boraks (B) Boraks diperlukan sel untuk membelah dan pembentukan protein. Boron memainkan peran aktif dalam penyerbukan dan produksi benih. l) Molibdenum (Mo) Molibdenum membantu bentuk protein dan membantu kemampuan tanaman untuk memperbaiki nitrogen dari udara. Kekurangan Molibdenum menyebabkan daun pucat dan pinggir daun menjadi hangus. Selain itu pertumbuhan daun yang tidak teratur juga bisa terjadi. m) Klorin (Cl) Kekurangan Cl menyebabkan daun layu, kemudian menjadi kuning sebelum sel tanaman layu, kuning dan mati, akhirnya berubah warna perunggu. Ujung akar juga menjadi kerdil dan lapisan tebal. Tugas: 1. Tuliskan kisaran panjang gelombang yang berguna untuk fotosintesis 2. Tuliskan jenis-jenis unsur hara makro tanaman 3. Tuliskan gejala defisiensi unsur Ca Proses pertumbuhan dan perkembangan pada makhluk hidup tertentu ada yang disertai dengan perubahan bentuk pada tubuhnya. n) Perkecambahan Perkecambahan adalah peristiwa tumbuhnya embrio di dalam biji menjadi tanaman baru. Biji akan berkecambah jika berada dalam lingkungan yang sesuai. Perkecambahan biji bergantung pada imbibisi. Imbibisi merupakan penyerapan air oleh biji. Air yang berimbibisi menyebabkan biji mengembang, memecahkan kulit biji, dan memicu perubahan metabolic pada embrio yang menyebabkan biji tersebut melanjutkan pertumbuhannya. Munculnya plantula (tumbuhan kecil) dari dalam biji merupakan hasil pertumbuhan dan perkembangan embrio. Fase perkecambahan diikuti pertumbuhan 3 jaringan meristem primer, yaitu : a) Protodrem : lapisan terluar yang akan membentuk jaringan epidermis b) Meristem dasar akan berkembang menjadi jaringan dasar yang mengisi lapisan korteks pada akar diantara stele dan epidermis 117

c) Prokambium : lapisan dalam yang akan berkembang menjadi silinder pusat, yaitu floem danxylem. Jika biji tanaman dikotil seperti kacang- kacangan dibelah menjadi dua, maka akan didapatkan struktur biji yang terdiri atas plumula, hipokotil, radikula, kotiledon, dan embrio. Struktur biji tanaman monokotil, misalnya jagung terdiri atas koleoptil, plumula, radikula, koleoriza, skutelum, dan endosperma. Bagian-bagian biji tersebut mempunyai fungsi masing-masing untuk pertumbuhan tanaman. Biji tanaman dikotil maupun monokotil, plumula merupakan poros embrio yang tumbuh ke atas yang selanjutnya akan tumbuh menjadi daun pertama, sedangkan radikula adalah poros embrio yang tumbuh ke bawah dan akan menjadi akar primer. Pada tanaman monokotil, misalnya jagung, kotiledon mengalami modifikasi menjadi skutelum dan koleoptil. Skutelum berfungsi sebagai alat penyerap makanan yang terdapat di dalam endosperma, sedangkan koleoptil berfungsi melindungi plumula. Koleoriza terdapat pada jagung yang berfungsi melindungi radikula. Proses perkecambahan ini memerlukan suhu yang cocok, air yang memadai, oksigen yang cukup, kelembapan, dan cahaya. Struktur biji yang berbeda antara tumbuhan monokotil dan dikotil akan menghasilkan struktur kecambah yang berbeda pula. Pada tumbuhan monokotil, struktur kecambah meliputi radikula, akar primer, plumula, koleoptil, dan daun pertama. Pada kecambah tumbuhan dikotil terdiri dari akar primer, hipokotil, kotiledon, epikotil, dan daun pertama. Berdasarkan letak kotiledonnya, perkecambahan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu epigeal dan hipogeal. a) Pada perkecambahan epigeal, kotiledon terdapat di permukaan tanah karena terdorong oleh pertumbuhan hipokotil yang memanjang ke atas. b) Pada perkecambahan hipogeal, kotiledon tetap berada di bawah tanah, sedangkan plumulakeluar dari permukaan tanah disebabkan pertumbuhan epikotil yang memanjang ke arah atas O) Fisiologi Perkecambahan Untuk memulai kehidupannya, biji harus berkecambah menjadi tanaman baru. Perkecambahan biji dimulai dengan imbibisi dan diakhiri ketika radikula memanjang atau muncul melewati kulit. Perkecambahan biji dapat dibagi menjadi 4 tahap, yaitu: (a) Hidrasi atau imbibisi; selama kedua periode tersebut, air masuk ke dalam embrio dan membasahi protein dan koloid lain. 118

(b) Pembentukan atau pengaktifan enzim yang menyebabkan peningkatan aktivitas metabolik. (c) Pemanjangan sel radikula, diikuti munculnya radikula dari kulit biji. (d) Pertumbuhan kecambah selanjutnya adalah pertumbuhan primer. p) Pertumbuhan Primer Setelah proses perkecambahan, tumbuhan mengalami pertumbuhan dan perkembangan lebih lanjut. Tumbuhan akan membentuk akar, batang, dan daun. Ujung batang dan ujung akar akan tumbuh memanjang karena adanya aktivitas sel-sel meristematis. Proses ini disebut pertumbuhan primer. Sel-sel meristem dapat juga berdiferensiasi menjadi sel-sel yang memiliki struktur dan fungsi yang khusus. Daerah pertumbuhan pada ujung batang dan ujung akar dapat dibedakan menjadi 3 daerah, yaitu: (a) Daerah pembelahan terdapat pada ujung akar. Sel-sel meristem di daerah ini akan mengalami pertumbuhan dan perkembangan struktur akar pertama. (b) Daerah pemanjangan terletak setelah daerah pembelahan. Pada daerah ini, sel-sel mengalami pembesaran dan pemanjangan. (c) Daerah diferensiasi. Daerah yang sel-selnya berdiferensiasi menjadi sel-sel yang memiliki struktur dan fungsi khusus. q) Pertumbuhan Sekunder Di antara xilem dan floem terdapat kambium yang sel-selnya aktif membelah. Pada tumbuhan dikotil, jaringan xilem dan floem primer terdapat pada batang dan akar yang hidup selama periode yang relatif pendek. Kemudian, fungsinya diambil alih oleh jaringan pembuluh sekunder yang dihasilkan oleh kambium yang aktif membelah. Pertumbuhan kambium ke arah luar membentuk floem sekunder, dan ke arah dalam membentuk xilem sekunder sehingga batang tumbuhan bertambah besar. Aktivitas kambium yang membentuk xilem dan floem sekunder ini disebut pertumbuhan sekunder. Semua jaringan yang ada di sebelah dalam kambium disebut kayu, sedangkan di sebelah luar kambium disebut kulit atau papagan. Pembentukan xilem dan floem sekunder pada batang terjadi karena aktivitas kambium yang dipengaruhi oleh musim. Jika kondisi lingkungan kurang menguntungkan, maka aktivitas kambium menjadi rendah sehingga xilem dan floem sekunder yang dihasilkan sedikit. Namun sebaliknya, pada musim hujan, aktivitas kambium ini akan meningkat. Perbedaan aktivitas kambium akan menghasilkan jejak pada batang yang disebut lingkaran tahun. 119

Sumber : https://www.slideshare.net/ Gambar 4.2. Lingkaran tahun pada pohon berkayu 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 ciri perkembangan antara lain sebagai berikut. a. Terjadi peningkatan kualitatif individu. 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 menyertai 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 berfungsi organ. Tahapan dan perkembangan a.Pembelahan sel (cleavage) : Jumlah bertambah banyak b.Spesialisasi : sel-sel yang sejenis berkelompok c.Diferensiasi sel : Sel-sel mengalami perbedaan bentuk dan fungsi d.Organogenesis sel : proses pembentukkan organ-organ tumbuhan e.Morfogenesis sel : Organ satu dengan yang yang lain memiliki kekhususan dalam bentuk dan fungsi 120

Ayo Mencoba Tujuan Pembelajaran : Setelah percobaan ini kalian diharapkan mampu : 1. Melaksanakan praktikum pengaruh cahaya secara mandiri 2. Memahami pengaruh cahaya terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Alat dan Bahan Alat : 1. 4 gelas air mineral 2. Kapas 3. Mistar 4. Pipet tetes Bahan : 1. 20 butir kacang hijau Prosedur Kerja 1. Siapkan air kemasan gelas 2. Rendamlah benih ke dalam air selama 1 jam, ambil biji kacang yang baik. 3. Susunlah kapas ke dalam air kemasan sehingga tertutupi 1/3 bagiannya. 4. Letakkan kacang hijau ke dalam wadah. 5. Perhatikanlah, ukur dan catatlah hasil percobaan yang kalian diperoleh dari hasil pengukuran setiap hari. 6. Buatlah laporan tertulis dari hasil yang kalian peroleh. Tabel pengamatan Hari ke jumlah Rata-rata No Sampel 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 121

B. Pertumbuhan dan Perkembangan Hewan 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; terjadi perubahan fisik dan perubahan ukuran, terjadi peningkatan jumlah sel, terdapat penambahan kuantitatif individu, dinyatakan dalam ukuran panjang maupun berat, dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor eksternal, bersifat terbatas, pada usia tertentu makhluk hidup sudah tidak tumbuh lagi. Pertumbuhan terjadi karena tubuh makhluk hidup tersusun atas sel-sel. Sel mampu membelah diri menjadi jumlah kelipatan. 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 tidak tergantikan oleh sel-sel yang baru dan akhirnya sel-sel baru tidak terbentuk lagi. 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. Ciri-ciri perkembangan antara lain, terjadi peningkatan kualitatif individu, adanya proses kedewasaan, tidak dapat dinyatakan dalam ukuran jumlah, panjang, maupun berat, bersifat sistematis, progresif, dan berkesinambungan. Artinya proses perkembangan terus terjadi sampai makhluk hidup tersebut mati. Peristiwa perkembangan selalu menyertai 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. 122

1.Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan dan Perkembangan Hewan Pertumbuhan dan perkembangan hewan terjadi diseluruh bagian tubuhnya. Pertumbuhan tersebut menyebabkan bagian-bagian tubuh hewan semakin besar atau semakin panjang. Pertumbuhan dan perkembangan yang terjadi pada hewan dipengaruhi oleh faktor dari dalam (internal) makhluk hidup dan faktor dari luar (eksternal). a. Faktor internal Faktor dari dalam tubuh makhluk hidup yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan antara lain sebagai berikut. 1.Gen merupakan faktor penentu sifat yang diturunkan dari induknya. Sifat-sifat yang diturunkan dalam gen setiap jenis hewan berbeda. 2.Hormon memengaruhi aktivitas di dalam tubuh. Hormon yang memengaruhi pertumbuhan hewan dan manusia disebut hormonsomatotrof. b. Faktor eksternal Pertumbuhan dan perkembangan juga dipengaruhi oleh faktor dari luar. Faktor dari luar yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan hewan 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 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) Suhu Suhu yang sesuai diperlukan dalam pertumbuhan hewan ‗ 123

2.Metamorfosis dan Metagenesis Pertumbuhan dan perkembangan pada hewan dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu fase embrionik dan fase pasca embrionik. a. Fase Embrionik fase embrionik adalah pertumbuhan dan perkembangan yang dimulai dari zigot sampai terbentuknya embrio sebelum lahir atau menetas. Zigot terbentuk dari hasil pertemuan ovum dengan sperma (terjadi pembuahan/fertilisasi). Zigot selanjutnya mengalami pertumbuhan dan perkembangan dalam beberapa tahap, yaitu pembelahan zigot, tahap morula, blastula, gastrula, dan organogenesis. Pembelahan zigot terjadi secara mitosis, yaitu dari satu sel menjadi dua sel, dua sel sel yang terbentuk tersusun seperti buah anggur dan disebut sebagai morula. Pembelahan terus berlanjut sehingga terbentuk rongga di bagian dalam yang di sebut blastosol. Fase ini di sebut fase blastula. Gastrula merupakan hasil pertumbuhan dan perkembangan blastula yang ditandai dengan terbentuknya tiga lapisan embrionik, yaitu lapisan bagian luar (ektoderm), lapisan bagian tengah (mesoderm), dan lapisan bagian dalam (endoderm). Organogenesis merupakan proses pembentukan berbagai organ tubuh yang berkembang dari tiga lapisan saat proses gastrulasi. b. Fase Pasca Embrionik Pertumbuhan fase pasca embrionik merupakan pertumbuhan dan perkembangan yang dimulai sejak lahir atau menetas hingga hewan dewasa. Pertumbuhan ini tidak berlangsung terus menerus, melainkan berhenti setelah mencapai usia tertentu. Pada manusia perkembangan ini ditandai dengan munculnya sifat-sifat kelamin sekunder. Proses pertumbuhan dan perkembangan pada makhluk hidup tertentu ada yang disertai dengan perubahan bentuk pada tubuhnya. Proses pertumbuhan dan perkembangan pada makhluk hidup tertentu ada yang disertai dengan perubahan bentuk pada tubuhnya. 124

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 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. Sumber : http://www.ilmusiana.com Gambar 4.3. Metamorfosis kupu-kupu 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. 125

Pada hewan-hewan tersebut proses menjadi hewan dewasa melalui perubahan dari bentuk nimfa terlebih dahulu. Sumber : kidgen. com Gambar 4.4. Metamorfosis pada kepik Metagenesis metamorfosis pada hewan. 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. Gametogenesis dan Fertilisasi Gametogenesis merupakan proses pembentukan gamet yang terjadi di dalam gonade. Proses yang terjadi pada hewan jantan disebut spermatogenesis di dalam testis, sedang pada hewan betina disebut oogenesis di dalam ovarium. Gametogenesis merupakan pembelahan pemasakan yaitu dengan pembelahan meiosis sehingga sel kelamin yang dibentuk bersifat haploid. Spermatogenesis berlangsung melalui 2 tahap yaitu spermatositogenesis dan spermiogenesis (metarnorfosis). Spermatositogenesis diawali dari spermatogonium (diploid) kemudian memasuki pembelahan meiosis I sebagai spermatosit primer akan membentuk 2 spermatosit sekunder. Spermatosit sekunder mengalami pembelahan meiosis II masing-masing membentuk dua spermatid. Diferensiasi spermatid menjadi spermatozoon disebut dengan spermiogenesis. Spermatogenesis terjadi pada dinding tubulus seminiferus testis sehingga pada dinding tersebut dapat diamati berbagai stadium perkembangan rnulai dan 126

bagian penifer sampai ke lumen. Selain terdapat sel spermatogenik juga ditemukan sel Sertoli yang berfungsi untuk memberi nutrisi bagi sperma yang terbentuk. Gambaran struktural sel spermatogenik pada dinding tubulus seminiferus berturut-turut dari luar ke dalam sebagai berikut: - spermatogonium: inti oval — bulat, terpulas kuat-lemah - spermatosit primer: inti paling besar - spermatosit sekunder: inti lebih kecil, terletak dekat lumen (meiosis I) - spermatid: inti memanjang, melekat dekat sel Sertoli (meiosis II) - spermatozoa: sel berekor yang menjulur ke lumen. Spermiogenesis berlangsung melalui 3 tahap yaitu: 1. pembentukan tudung kepala (akrosom) yang berasal dari badan Golgi 2. pembentukan keping tengah dan flagela, yang berasal dari sentriol dan bagian ini letaknya berseberangan dengan akrosom terhadap inti. 3. pemanjangan inti, pengurangan sitoplasma dan migrasi mitokondria menuju keping tengah. Sumber: www.wikipedia.com Gambar 4.5. Spermiogenesis 127

Sumber: Campbell Jilid 9, 2011 Gambar 4.6 . Pembelahan pada telur Spermatogenesis dirangsang oleh FSH, sedangkan LH (ICSH) merangsang sel Leydig (sel yang terdapat diantara tubulus seminiferus) sehingga menghasilkan hormon testoteron. Oogenesis berlangsung didalam ovarium dan sel telur diselaputi oleh sel folikel membentuk folikel ovarium. Berbeda dengan sperma, pembelahan pemasakan (meiosis) dan satu oogonium hanya menghasilkal sel telur (ovum) sebab selama pembelahan akan terbentuk badan polar (polosit). Oosit primer dari oogonium sesudah meiosis I akan membentuk satu oosit sekunder dan satu badan polar. Bersamaan dengan pembelahan pemasakan tersebut juga terjadi pertumbuhan folikel ovarium sehingga terbentuk folikel primer, folikel sekunder, folikel tertier, sampai folikel masak (folikel Graaf). Folikel Graaf (stadium oosit sekunder) kemudian mengalami ovulasi sehingga sel telur keluar dan ovarium menuju ke oviduct. Folikel yang ditinggalkan oleh sel telur akan membentuk corpus luteum yang menghasilkan hormon progesteron. Sel-selfolikel dalam pertumbuhannya dapat menghasilkan hormon estrogen. Pertumbuhan dan perkembangan folikel dirangsang oleh FSH, sedangkan proses ovulasi dirangsang oleh LH. 128

(Sumber: Sumber: Campbell Jilid 9, 2011) Gambar 4.7. Spermatogenesis Selaput pembungkus telur meliputi: 1. membran primer: dibentuk oleh ooplasma sebagai membran vitelin (oolemma) 2. membran sekunder: dibentuk oleh sel folikel sebagai zona pelusida, corona radiata, sel granulosa, sel theca. 3. selaput tertier: dibentuk di dalam oviduct sebagai lendir (pada katak), khonon (ikan), albumen (burung). 4. selaput quarter: dibentuk di dalam uterus sebagai kulit kapur (pada burung), kapsula (ikan), khitin (seranga). Sel telur mempunyai sumbu yang berorientasi pada sumbu animal dan sumbu vegetal, yaitu sebagai polus animalis (dorsal) dan polus vegetativus (ventral). Polus animalis berisiooplasma, polus vegetativus berisi deutoplasma (vitelus/yolk). Vitelus/yolk disintesis di dalam hepar dan masuk ke dalam telur melalui pembuluh darah. Atas dasar keadaan vitelus tersebut maka sel telur dapat dibagi 2 129

a. Berdasarkan penyebaran vitelus: a) isolesital/homolesital: tersebar merata b) telolesital: tersebar pada salah satu ujung c) sentrolesital: tersebar di bagian tengah b. Berdasarkan jumlah vitelus: a) oligolesital: vitelus sedikit b) mesolesital: vitelus sedang c) polilesital: vitelus banyak d) megalesital: vitelus lebih banyak (sangat banyak). Fertilisasi (pembuahan) merupakan proses peleburan (penggabungan) inti sel telur dan inti sperma. Fertilisasi dapat terjadi secara interna yaitu oviduct (dalam tubuh induk) atau secara externa terjadi di air (di luar tubuh induk). Selama dalam perjalanannya di dalam saluran reproduksi, maka sel kelamin akan mengalami pemasakan. Fertilisasi merupakan proses yang bertahap yaitu: 1.Tahap persiapan yaitu proses pemasakan sel kelamin 2.Tahap penempelan yaitu saat menyentuh selaput telur 3.Tahap penetrasi yaitu proses penyusupan sperma ke dalam sel telur. Penetrasi terjadi setelah membran telur larut karena pengaruh enzim hialuronidase yang dikeluarkan oleh akrosom. 4.Tahap peleburan/penggabungan inti sperma dan inti telur sehingga terbentuk zygot yang diploid (sesuai dengan individu yang mewariskan) 5.Tahap awal perkembangan yang merupakan rangsangan (triger) agar terjadi perkembangan 130

Sumber : http://staff.unand.ac.id Gambar 4.8. Fertilisasi pada sea urchin Fertilisasi umumnya bersifat monospermi (satu inti sperma yang membuahi), individu yang terbentuk diploid dan selalu tidak bersifat polispermi (lebih dari satu intisperma yang membuahi). Hal tersebut disebabkan pada saat fertilisasi terjadi aktivasi granula cortex di dalam sel telur sehingga permeabilitas membran telur berubah. Perbedaan permeabilitas membran tersebut menyebabkan sperma lain tidak dapat menembus sel telur. Pada Vertebrata setelah terjadi fertilisasi yang meletakkan telur di luar tubuh sehingga telur-telur tersebut akan diinkubasikan. Hewan demikian dikatakan bersifat vivipar. Vertebrata lain telur yang difertilisasi akan berkembang di dalam tubuh induk (selama masa kehamilan) dan kemudian akan melahirkannya. Kelompok hewan demikian dikatakan bersifat vivipar. Perkembangan di dalam uterus diawali dengan adanya implantasi (penempelan pada dinding uterus) sehingga terjadi kehamilan. Setelah terjadi implantasi, jaringan embrio dan jaringan induk akan membentuk plasenta. Segmentasi dan Balstula Pembelahan zygot terjadi secara mitosis yang berlangsung sangat cepat, tidak terjadi pertumbuhan mulai dari sel tunggal menjadi masa sel yang padat disebut morula. Masing-masing sel dari pembelahan awal tersebut dikenal sebagai blastomer. Pembelahan terjadi melalui bidang-bidang pembelahan yaitu : 131

1. Bidang meridional : bidang tegak melalui polus animalis (PA) dan polus vegetativus (PV) 2. Bidang ekutorial : bidang datar diantara PA dan PV 3. Bidang sagital : bidang yang membagi bagian kanan dan bagian kiri 4. Bidang latitudinal : bidang datar yang terletak diantara bidang ekuatorial dengan PA dan PV 5. Bidang transversal : bidang tegak lurus bidang ekuatorial. Pembelahan awal (I) dan II melalui bidang meridional, sedang pembelahan III melalui bidang ekuatorial. Jenis-jenis pembelahan ada 2 yaitu; 1. Holoblastik: pembelahan terjadi pada semua bagian yang biasanya terjadi pada telur yang isolesital atau telolesital sedang contoh pada Amphioxus, Amphibia. Beberapa holoblastik adalah radial (sea urchin), bilateral (Amphibia), spiral (molusca), rotational (mamal). 2. Meroblastik: pembelahan terjadi hanya pada bioplasma (daerah animalis). Bagian deutoplasma yang tidak membelah meroblastik ada dua macam yaitu meroblastik discordal (pada burung, reptil) dan superfisial (pada serangga). Pembelahan ini umumnya terjadi pada telur yang sentrolesital dan telolesital. Setelah terjadi pembelahan sampai terbentuk morula yang padat, pembelahan selanjutnya akan membentuk rongga disebut blastocoel. Dinding rongga tersebut terdiri sel-sel (blastomer) yaitu sebagai sel formatif pembentuk badan embrio dan sel auxilary pembentuk selaput embrio. Blastomer di daerah animal lebih kecil (mikromer) dan pada di daerah vegetal (makromer). Berdasarkan bentuknya blastula ada yang bulat (blastosphere), pipih/cakram (discoblastula) dan gelembung (blastocyst). Berdasarkan struktur maka terdapat blastula berongga (coeloblastula), blastula masif (stereoblastula), blastula dengan lapisan sel (blastoderm). Beberapa contoh pembelahan: 1. Pada ikan: pembelahan terjadi secara holoblastik, meskipun daerah vegetal lebih lambat. Blastema pada polus vegetativus relatif lebih besar sebab yolk lebih banyak, sedang pada polus animalis lebih kecil dan membentuk blastoderm. Blastula bertipe discoblastula dengan rongga yang relatif sempit. Blastoderm ada yang membentuk blastodisc. Periblast 132

merupakan kelompok sel yang membentuk lapisan sinsitial yang menyelubungi yolk yang tidak ikut membelah. Periblast berfungsi membantu mobilisasi yolk untuk pertumbuhan embrio. 2. Pada Amphibia: pembelahan terjadi secara holoblatik, blatomer pada polus animalis membelah lebih cepat dari pada polus vegetativus karena yolk lebih banyak pada polus vegetativus. Blastocoel letak eksentrik (mendekati polus animalis). Di daerah ekuatorial blatomer membentuk ―germ ring‖. 3. Pada Reptil dan Aves: pembelahan terjadi secara meroblastik discordal karena yolk lebih banyak. Blastoderm terpisah dari yolk oleh rongga subgerminal. Blastula bertipe discoblastula, dengan rongga pipih. Blastomer pada bagian dorsalblastocoel disebut epiblast, pada bagian lateral disebut periblast dan pada bagian ventral disebut hypoblast. 4. Pada Mamal: stadium blastula pada mamal disebut blastocyst, dengan rongga bulat. Blastoderm akan membentuk ―inner cell mass‖ (1CM) yang kemudian akan menjadi embrio dan diluar yolk akan membentuk tropoblast yang akan menjadi selaput extra embrional (membran choriovitelus dan chorioalantois). Sumber :http://www.allthingsstemcell.com Gambar 4.9. Proliferasi sel mesodermal 133

Pada akhir stadium blastula, daerah tertentu akan menjadi calon pembentuk organ tertentu. Pada blastula katak daerah tersebut ialah: - epidermal sebagai calon kulit - neuroektodermal sebagai calon sistem saraf - lamina prechordalis sebagai calon kepala - chorda mesoderm sebagai calon chorda dorsalis - mesodermal sebagai calon somit - endodermal sebagai calon sistem pencemaan - germinal sebagai calon gonade. Pada daerah-daerah tersebut diatas mempunyai potensi untuk membentuk jaringan/organ Gastrula, Neurulasi dan Selaput Embrio  Gastrula merupakan stadium perkembangan dimana sel-selnya membentuk lapisan lembaga (germ layer) yang terdapat di sekitar tubulus endodermal (usus primitif). Ruang tertutup di dalam usus primitif disebut gastrocoel atau archenteron.  Neurulasi merupakan proses pembentukan tubulus ektodermal (canalis neuralis). Di dalam tubulus ini terdapat ruangan yang disebut neurocoel. Gastrulasi dan neurulasi sebagian besar merupakan proses penyusunan kembali sel-sel blastula di dalam embrio. Selama proses tersebut, tiga lapisan lembaga akan terbentuk yang merupakan ciri khas primitif dan mesoderm terdapat diantara dua lapisan tersebut. Selain gastrula mempunyai tiga lapisan (triploblastik) yang umumnya pada Vertebrata, juga terdapat gastrula dengan dua lapisan (diploblastik) yang terdapat pada sea urchin. Pembelahan ditandai dengan pembelahan sel, pada gastrulasi ditandai dengan penyusunan kembali seluruh sel yaitu dengan terjadi gerakan sel (gerakan morfogenesis). Gerakan sel dapat berlangsung di permukaan embrio (epiboli) dan atau berlangsung di dalam embrio (emboli). Epiboli meliputi ektensi (melebar) dan elongasi (memanjang). Emboli meliputi invaginasi (melekuk), evaginasi (menonjol), involusi (melekuk dan memutar), ingresi (muncul dan lapisan), convergensi (menyempit), divergensi (melebar), delaminasi (tergeser dan sekitamya) dan intercalasi (terdesak). Gerakan sel kearah dalam diawali oleh sel permukaan yaitu ektoderm. Pada permukaan, ektoderm menebal menjadi lempeng neural yang memanjang pada sisi dorsal sumbu anterior posterior embrio. Pada bagian tepi lempeng neural akan tumbuh ke dorsal 134

membentuk lipatan neural. Lempeng neural akan bertemu dan bergabung pada bagian dorsal membentuk canalisneuralis yang menyelubungi neurocoel. Canalis neuralis akan terdiferensiasi membentuk ncephalon dan medulla spinalis. Selama lipatan neural bergabung, beberapa sel pada lipatan ektoderm memisahkan diri membentuk kelompok sel disebut neural crest. Endoderm merupakan derivat sel yang bergerak masuk dan permukaan luar blastula. Endoderm yang pertama kali terbentuk membentuk dinding usus yang terbentang dari anterior sampai posterior embrio. Mesoderm juga merupakan derivat dan sel yang bergerak dari permukaan luar blastula. Proliferasi sel mesodermal akan menyebar masuk jaringan di dalam tubuh diantara ektoderm luar dan endoderm. Selaput extra embrional berasal dari tropoblast. Selaput extra embrional meliputi kantong yolk, amnion, khorion dan allantois. Amnion, khorion danallantois dijumpai hanya pada reptil, aves dan mamal. Kantong yolk kebanyakan pada yang masih primitif. Kantong yolk mengitari yolk, kemudian kosong menjadi usus tengah dan dilapisi oleh endoderm. Kantong yolk kaya vascularisasi melalui arteria vitelina dan vena vitelina. Tetes-tetes yolk di dalam kantong selalu dicerna oleh enzim yang disekresi oleh lapisan pada kantong yolk dan dibawa ke embrio melalui vena vitelina. Kantong yolk mengecil seiring dengan pertumbuhan embrio. (Gambar 4.10) Sumber: http://player.slideplayer.com Gambar 4.10. Mengecilnya yolk seiring pertumbuhan embrio 135

Pada embrio reptil, ayes dan mamal berkembang 2 selaput yaitu amnion dan khorion. Kedua selaput tersebut dibentuk pada saat pelipatan ke dorsal dari somatopleura dan kemudianakan saling bertemu membentuk amnion yang mengelilingi embnio. Khonion dibentuk daripertumbuhan somatopleura yang mengelilingi amnion dan kantong yolk. Di dalam amnion berisi cairan amnion yang mengandung air metabolik dari jaringan embrio. (Gambar 4.11) Allantois merupakan suatu kantong extraembrional yang berkembang dari proses evaginasi bagian ventral cloaca. Perkembangan berikutnya akan menempel pada permukaan dalam khorion membentuk selaput khorioalantois. Pada mamal selaput khorioallantois menempel langsung pada dinding uterus sehingga membentuk plasenta khorioallantois; yang berfungsi untuk membawa nutrisi dari induk ke embrio dan membawa sisa matabolisme dari embrio keinduk. Pada amniota, sebagian besar allantois yang berbatasan langsung dengan bagian proximal cloaca akan menjadi vesica urinaria, sedang bagian distal membentuk urachus. Plasenta merupakan organ pada hewan vivipar dimana jaringan induk dan jaringan embrio berkaitan sangat erat dan saling mengalirkan diantara induk dengan embrio. Plasenta terdiri: 1. selaput extraembrional (kantong yolk, selaput khoriovetelina, selaput khorioallantoisatau khorion). 2. berkaitan erat dengan dinding uterus induk yang kaya vascularisasi. Pada marsupialia,dan kebanyakan ungulata, selaput extraembrional tidak melekat erat dengan dinding uterus sehingga pada waktu kelahiran mudah lepas, keadaan ini dikenal dengan plasenta nondesiduata. Sedangkan plasenta desiduata, jika villi khorion melekat erat dan terinvasi ke dalam jaringan uterus sehingga pada saat kelahiran terjadi pendarahan. Atas dasar penyebaran villi khorion pada permukaan kantong khorion, maka ada beberapa macam plasenta antara lain: plasentakotiledonaria (villi terkumpul sebagai bercak-bercak) pada kuda & sapi, plasentazonaria (villiber bentuk seperti sabuk) pada kucing & anjing, plasenta diskoidal (villiber bentuk seperti cakram) pada beruang & manusia, plasenta difusa (villi tersebar merata) pada babi. (Gambar 4.12.) 136

Sumber : https://belajar.kemdikbud.go.id Gambar 4.11. Amnion berisi cairan amnion yang mengandung air metabolik dari jaringan embrio Sumber : http://www.lusa.web.id Gambar 4.12. Contoh plasenta 137