BIOLOGI TOPI BIRU: PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN

A. PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN TUMBUHAN

Salah satu ciri makhluk hidup adalah tumbuh dan berkembang. Pertumbuhan dan perkembangan mempunyai pengertian yang berbeda. Namun, proses pertumbuhan dan perkembangan berlangsung secara beriringan dan saling berkaitan.

1. Pengertian Pertumbuhan dan Perkembangan

Pertumbuhan adalah peristiwa bertambahnya ukuran (di antaranya volume, massa, dan tinggi) pada makhluk hidup. Contohnya pertambahan tinggi batang dan jumlah daun. Pertumbuhan ini bersifat irreversibel (tidak dapat balik).

Pertumbuhan tumbuhan terjadi karena adanya pertambahan jumlah sel dan pembesaran sel. Proses ini terjadi akibat pembelahan mitosis pada jaringan yang bersifat meristematis. Contohnya pada ujung batang. Pada pembelahan tersebut dari satu sel akan dihasilkan dua sel anakan. Sel-sel anakan tersebut mempunyai sifat genetik yang sama dengan induknya.

Pertumbuhan dapat diukur dan dinyatakan secara kuantitatif. Pengukuran ini dapat dilakukan menggunakan auksanometer. Auksanometer berfungsi untuk mengukur kecapatan bertambahnya panjang batang tanaman.

Pengukuran pertumbuhan akan menghasilkan suatu grafik sigmoid. Pertumbuhan dibagi menjadi empat fase berikut.

a) Fase awal (pertumbuhan lambat).

b) Fase log (pertumbuhan mencapai maksimum).

c) Fase perlambatan (pertumbuhan melambat).

d) Fase stasioner (pertumbuhan terhenti).

Sementara itu, perkembangan merupakan proses menuju keadaan yang lebih dewasa. Dalam perkembangan terbentuk struktur dan fungsi organ yang semakin kompleks dan sempurna. Perkembangan bersifat kualitatif sehingga tidak dapat diukur. Contoh perkembangan pada tumbuhan yaitu munculnya bunga sebagai alat perkembangbiakkan.

Proses perkembangan dapat dicapai melalui diferensiasi. Diferensiasi adalah proses perubahan pada sel, jaringan, dan organ untuk membentuk struktur dan fungsi tertentu. Diferensiasi merupakan awal terbentuknya organ-organ seperti akar, batang, dan daun.

Pada tumbuhan berbiji pertumbuhan dan perkembangan diawali dengan perkecambahan. Perkecambahan dimulai dengan proses penyerapan air oleh biji (imbibisi). Proses ini menyebabkan enzim-enzim pada biji menjadi bersifat aktif. Berbagai zat makanan kemudian dipecah untuk dihasilkan energi atau untuk menyusun struktur tubuh. Oksigen diperlukan dalam proses respirasi sel untuk menghasilkan energi. Selain itu, perkecambahan juga membutuhkan suhu yang tepat untuk aktivasi enzim. Jika daun pertama sudah terbentuk, dimulailah proses fotosintesis. Berdasarkan letak kotiledon pada saat berkecambah, ada dua tipe perkecambahan seperti berikut.

a. Perkecambahan Epigeal

Pada perkecambahan epigeal, hipokotil tumbuh memanjang. Akibatnya, kotiledon dan plumula terdorong ke permukaan tanah. Contonya pada kacang hijau (phaseolus radiatus).

b. Perkecambahan Hipogeal

Pada perkecambahan hipogeal, epikotil tumbuh memanjang. Akibatnya, plumula menembus kulit biji dan muncul ke permukaan tanah. Sementara itu, kotiledon tetap berada di bawah permukaan tanah. Contohnya pada kacang tanah (Arachis hypogea).

Pada akhir perkecambahan, tumbuhan membentuk akar, batang, dan daun. Tumbuhan tersebut selanjutnya dapat mengalami pola-pola pertumbuhan seperti berikut.

a. Pertumbuhan Primer

Pertumbuhan primer adalah pertumbuhan memanjang yang terjadi akibat aktivitas meristem apikal. Meristem apikal terdapat pada ujung batang maupun ujung akar. Pada meristem ini terjadi proses pembelahan dan diferensiasi sel. Aktivitas pembelahan dan diferensiasi sel meristem apikal menyebabkan akar dan batang tumbuh memanjang.

b. Pertumbuhan Sekunder

Pertumbuhan sekunder merupakan proses penebalan batang dan akar tanaman. Pertumbuhan ini terjadi akibat aktivitas pembelahan mitosis sel-sel kambium. Pembelahan tersebut terjadi secara radial ke arah dalam dan ke arah luar. Pembelahan ke arah luar membentuk floem sekunder, pembelahan ke arah dalam membentuk xilem sekunder. Aktivitas tersebut menyebabkan batang dan akar tumbuh membesar. Pertumbuhan ini hanya terjadi pada tumbuhan berkambium. Contohnya pada tumbuhan dikotil.

Proses pembentukan floem sekunder dan xilem sekunder pada batang dipengaruhi oleh musim. Pada musim hujan, lapisan yang terbentuk lebih tebal daripada saat musim kemarau. Perbedaan pertumbuhan ini menyebabkan terbentuknya lingkaran tahun.

2. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan

Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dipengaruhi oleh faktor internal dan eksternal.

a. Faktor Internal

1) Faktor Intraseluler

Faktor intraseluler berupa gen. gen berperan dalam pewarisan sifat keturunan dari induk kepada anaknya. Selain itu, gen juga berperan sebagai pembawa kode untuk pembentukan enzim. Enzim tersebut mempengaruhi berbagai reaksi metabolisme dalam tubuh.

2) Faktor Interseluler

Faktor interseluler berupa hormon. Hormon pada tumbuhan disebut fitohormon. Macam-macam fitohormon sebagai berikut.

a) Auksin

Auksin diproduksi pada bagian koleoptil (titik tumbuh), ujung batang, ujung akar, serta jaringan lain yang bersifat meristematis. Auksin mempunyai fungsi-fungsi seperti berikut.

(1) Memacu pembentangan dan pembelahan sel.

(2) Merangsang pembentukan buah dan bunga.

(3) Merangsang pembentukan akar lateral dan serabut akar.

(4) Merangsang pemanjangan tunas ujung tanaman.

(5) Merangsang aktivitas kambium.

(6) Membantu pembetukan buah tanpa biji (partenokarpi).

(7) Mencegah rontoknya daun, bunga, dan buah.

(8) Merangsang dominansi apikal, yaitu terhalangnya pertumbuhan tunas lateral oleh adanya tunas ujung tanaman. Jika tunas ujung tersebut dipotong maka tunas-tunas lateral akan tumbuh.

Aktivitas auksin dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi dan cahaya matahari. Tanaman yang semula tumbuh tegak jika direbahkan, auksin akan terakumulasi pada sisi bawah. Hal ini mengakibatkan terjadi ketidakseimbangan sel antara bagian atas dan bawah sehingga batang tumbuh membengkok ke arah atas.

Aktivitas auksin akan terhambat jika terkena cahaya matahari. Jika salah satu sisi batang terkena cahaya, persebaran auksin menjadi tidak merata. Kandungan auksin pada sisi yang terkena cahaya matahari lebih rendah daripada bagian yang tidak terkena cahaya matahari. Akibatnya, bagian yang tidak terkena cahaya matahari dapat tumbuh lebih panjang. Oleh karena itu batang tumbuh membengkok menuju arah datangnya cahaya matahari.

b) Giberelin

Giberelin diproduksi oleh semua bagian tumbuhan. Giberelin bekerja secara sinergis dengan auksin saat terjadi perkecambahan. Fungsi giberelin bagi tumbuhan sebagai berikut.

(1) Menyebabkan tanaman berbunga sebelum waktunya.

(2) Merangsang pertumbuhan daun dan batang.

(3) Merangsang pertumbuhan tunas.

(4) Memacu aktivitas kambium.

(5) Menyebabkan tanaman tumbuh tinggi.

(6) Menghasilkan buah tanpa biji (partenokarpi).

(7) Merangsang pembentukan enzim amilase. Enzim ini berperan merangsang cadangan makanan berupa amilum menjadi glukosa. Glukosa digunakan sebagai energi pertumbuhan dan menghilangkan dormansi pada biji sehingga merangsang perkecambahan biji.

(8) Memperbesar ukuran buah.

c) Sitokinin

Sitokinin diproduksi pada jaringan yang aktif membelah, misalnya akar. Selanjutnya, sitokinin diedarkan ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. Fungsi sitokinin bagi tumbuhan sebagai berikut.

(1) Merangsang pembelahan sel (sitokinesis).

(2) Merangsang pertumbuhan daun dan pucuk.

(3) Menghambat efek dominansi apikal oleh auksin.

(4) Merangsang pertumbuhan memanjang pada akar.

(5) Membantu perkecambahan biji.

(6) Menghambat proses penuaan.

d) Gas Etilen

Gas etilen dihasilkan oleh buah yang sudah tua. Fungsi gas etilen bagi tumbuhan sebagai berikut.

(1) Memacu proses pematangan buah.

(2) Mempertebal pertumbuhan batang.

(3) Merangsang pengguguran daun dan bunga.

Gas etilen dapat berinteraksi dengan hormon lain sehingga memiliki fungsi khusus. Contohnya sebagai berikut.

(1) Interksi antara gas etilen dengan auksin dapat memacu pembungaan, misalnya pada nanas dan mangga.

(2) Interaksi antara gas etilen dengan giberelin dapat mengatur perbandingan antara bunga jantan dengan betina yang terbentuk.

e) Asam Absisat

Asam absisat disintesis pada daun, batang, dan buah yang masih muda. Kerja asam absisat ini bersifat berlawanan dengan auksin dan giberelin. Fungsi asam absisat bagi tumbuhan sebagai berikut.

(1) Menghambat pembelahan dan pembentangan sel.

(2) Menunda pertumbuhan (dormansi).

(3) Memacu pengguguran bunga dan buah.

(4) Merangsang penutupan stomata selama tumbuhan kekurangan air.

(5) Memacu pengguguran daun pada musim kering sehingga mengurangi penguapan.

f) Asam Traumalin (hormon luka)

Hormon ini berfungsi merangsang pembelahan sel pada bagian jaringan tumbuhan yang terluka. Dengan demikian, jaringan yang rusak akan membentuk kalus.

g) Kalin

Kalin berfungsi merangsang pembentukan organ pada tumbuhan. Berdasarkan organ yang dibentuk, kalin dapat dibedakan sebagai berikut.

(1) Kaulokalin: merangsang pembentukan batang.

(2) Rizokalin: merangsang pembentukan akar.

(3) Filokalin: merangsang pembentukan daun.

(4) Antokalin: merangsang pembentukan bunga.

b. Faktor Eksternal

Faktor-faktor eksternal yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan sebagai berikut.

1) Suhu

Suhu berpengaruh terhadap proses fotosintesis, respirasi, transpirasi, dan produksi pada tumbuhan. Suhu yang terlalu tinggi atau rendah akan menghambat proses-proses tersebut. Suhu optimum bagi tumbuhan berkisar antara 10⁰C-38⁰C.

2) Cahaya

Cahaya berperan penting dalam proses fotosintesis. Tanpa adanya cahaya, tumbuhan tidak dapat menghasilkan makanan. Cahaya juga mempengaruhi pertumbuhan suatu tumbuhan. Meskipun demikian, intensitas cahaya yang diterima oleh tumbuhan tidak boleh berlebihan ataupun kurang. Cahaya yang berlebihan dapat merusak auksin dan klorofil. Akibatnya, pertumbuhan pada tanaman menjadi terhambat. Sebaliknya, tanaman yang kekurangan cahaya dapat mengalami etiolasi.

Etiolasi adalah peristiwa pertumbuhan tanaman yang amat cepat di tempat gelap. Ciri-ciri tanaman yang mengalami etiolasi sebagai berikut.

a) Batang memanjang lebih cepat.

b) Tanaman berwarna pucat.

c) Batang bersifat lemah dan kurus.

d) Daun tidak berkembang akibat kekurangan klorofil.

Tumbuhan memiliki respon yang berbeda-beda terhadap lama penyinaran cahaya matahari. Kemampuan organisme untuk merespon lama penyinaran yang bervariasi disebut fotoperiodisme. Respon tersebut berupa dormansi, perkecambahan, pembungaan, serta perkembangan batang dan akar. Respon ini dikendalikan oleh fitokrom. Fitokrom merupakan pigmen yang bertugas mengabsorpsi cahaya.

Berdasarkan pengaruh lama penyinaran, tumbuhan dapat dikelompokkan sebagai berikut.

a) Tumbuhan berhari pendek, dapat berbunga jika memperoleh penyinaran kurang dari 12 jam sehari. Contoh: aster, dahlia,dan ubi jalar.

b) Tumbuhan berhari panjang, dapat berbunga jika memperoleh penyinaran selama lebih dari 12 jam sehari. Contoh: gandum, kentang, dan bayam.

c) Tumbuhan berhari netral, pembungaan tidak tergantung pada lama penyinaran. Contoh: mawar, bunga matahari, dan tomat.

3) Kelembapan

Kelembapan udara mempengaruhi proses transpirasi pada tumbuhan. Jika kelembapan udara rendah, laju transpirasi akan meningkat. Akibatnya, penyerapan air dan unsur hara meningkat. keadaan ini akan memacu pertumbuhan tanaman.

Sementara itu, tanah yang lembap dapat meningkatkan penyerapan air oleh tumbuhan. Penguapan yang terjadi pun menjadi berkurang. Dengan demikian, pertumbuhan tanaman menjadi lebih cepat. Selain itu, tanah yang lembap juga membantu perkecambahan biji.

4) Air

Air sangat penting bagi tumbuhan. Tumbuhan memerlukan air untuk berbagai fungsi berikut.

a) Menentukan laju fotosintesis.

b) Sebagai medium berbagai reaksi enzimatis.

c) Membantu proses perkecambahan biji.

d) Sebagai pelarut universal.

e) Mengangkut unsur hara maupun hasil fotosintesis.

5) Nutrien

Tumbuhan memerlukan nutrien sebagai sumber energi dan sintesis berbagai komponen sel. Nutrien tumbuhan dapat dibedakan menjadi dua macam berikut.

a) Makronutrien (unsur makro), merupakan unsur-unsur mineral yang dibutuhkan dalam jumlah banyak. Unsur-unsur tersebut meliputi karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), fosfor (P), kalium (K), nitrogen (N), sulfur (S), kalsium (Ca), dan magnesium (Mg).

b) Mikronutrien (unsur mikro), merupakan unsur-unsur mineral yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit. Elemen-elemen tersebut meliputi besi (Fe), boron (B), mangan (Mn), molibdenum (Mo), seng (Zn), tembaga (Cu), dan klor (Cl).

Tumbuhan yang kekurangan nutrien dapat mengalami defisiensi. Defisiensi mengakibatkan pertumbuhan tanaman menjadi terhambat.

6) Oksigen

Tumbuhan memerlukan oksigen untuk proses respirasi aerob. Melalui proses tersebut, tumbuhan dapat memperoleh energi untuk pertumbuhannya. Tumbuhan yang kekurangan oksigen dapat mengalami kematian

7) Nilai pH (tingkat keasaman)

Nilai pH dapat mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Nilai pH yang dimaksud adalah pH tanah. Nilai pH ini menentukan kemampuan tumbuhan dalam mengambil unsur hara dalam tanah. Tanaman dapat mengalami keracunan jika pH tanah tidak sesuai.

B. PERCOBAAN MENGENAI PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN TUMBUHAN

Anda telah mempelajari berbagai macam faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Kini, Anda dapat melakukan percobaan mengenai pengaruh faktor eksternal terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Anda dapat melakukan percobaan tersebut dengan langkah-langkah sebagai berikut.

1. Rancangan Percobaan

Anda perlu membuat rancangan percobaan sebelum melakukan percobaan. Berikut ini akan dipaparkan satu contoh cara membuat percobaan.

Anda telah mengetahui bahwa oksigen berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Namun, anda ingin membuktikannya melalui percobaan. Percobaan dapat dilakukan dengan memberikan perlakuan penggenangan air pada biji dan kecambah. Dengan perlakuan tersebut, biji dan kecambah akan berada dalam kondisi kekurangan oksigen. Rancangan percobaan yang dibuat meliputi hal-hal berikut.

a. Menentukan Alat dan Bahan yang diperlukan

Percobaan yang akan dilakukan memerlukan alat dan bahan berikut.

1) Alat

a) Dua buah cawan petri ukuran besar, sebagai tempat untuk menanam.

b) Kapas, sebagai media tanam.

c) Air, untuk menyiram tanaman.

d) Penggaris, untuk mengukur tinggi batang, panjang daun, serta panjang akar pokok.

e) Timbangan analitik, untukmengukur berat tanaman seluruhnya.

f) Alat tulis.

2) Bahan

Bahan yang digunakan yaitu dua puluh delapan biji kacang hijau dengan ukuran dan berat hampir sama.

b. Variabel

1) Variabel bebas (sengaja dibuat berbeda dan mempengaruhi timbulnya variabel terikat): ketersediaan oksigen.

2) Variabel terikat (terjadi akibat perlakuan variabel bebas): parameter perkecambahan, pertumbuhan, dan perkembangan.

3) Variabel terkontrol (dibuat sama pada semua perlakuan): faktor-faktor lingkungan misalnya intensitas cahaya.

c. Menentukan teknik atau Cara Percobaan yang Akan Dilakukan

Pada tahap ini disiapkan dua kelompok kecambah kacang hijau yang umumnya sama. Tiap-tiap kelompok terdiri atas 7 kecambah. Selanjutnya, pada tiap-tiap kelompok ditambahkan 7 biji kacang hijau. Perlakuan yang diberikan sebagai berikut.

Kelompok I (kontrol) : dibiarkan tetap lembap.

Kelompok II : diberi air sehingga biji dan akar terendam.

d. Menentukan Waktu Percobaan.

Percobaan ini akan dilakukan selama 14 hari. Percobaan selama 7 hari untuk mengamati perkecambahan biji kacang hijau. Sementara itu, pengamatan pertumbuhan dan perkembangan dilakukan setiap hari selama 7 hari berikutnya.

2. Melakukan Percobaan

Percobaan yang dapat Anda lakukan sebagai berikut.

a. Kapas secukupnya diletakkan pada cawan petri secara merata. Setelah itu, biji kacang hijau diatur di atasnya. Pada setiap cawan ditumbuhkan 7 biji. Selanjutnya, kapas diberi air. Cawan petri pertama diberi label I, sedangkan cawan petri kedua diberi label II. Biji akan berkecambah setelah beberapa hari.

b. Penyiraman biji pada cawan petri dilakukan setiap hari selama 7 hari.

c. Pada cawan petri I kapasnya dibiarkan basah. Sementara itu, cawan petri II diisi dengan air hingga tergenang. Pada cawan petri II tersebut biji kacang hijau dan akar kecambah harus terendam air. Kedua cawan tersebut harus selalu dijaga kandungan airnya setiap hari. Selanjutnya, pengamatan dilakukan selama 7 hari. Parameter yang diamati sebagai berikut.

1) Perkecambahan

2) Pertumbuhan; meliputi tinggi batang, panjang daun, jumlah daun, panjang akar pokok, serta berat tanaman seluruhnya.

3) Perkembangan; meliputi warna daun, warna batang, keadaan daun (permukaannya rata atau keriting), keadaan batang (kokoh atau mudah roboh), dan keadaan akar (ujung akar meruncing atau menebal).

d. Data hasil pengamatan Anda selanjutnya dicatat.

3. Menyusun Laporan Percobaan

Anda perlu membuat laporan percobaan setelah selesai melakukan percobaan. Hal ini bertujuan untuk mengomunikasikan hasil percobaan Anda. Dengan demikian, hasil percobaan tersebut dapat diketahui dan bermanfaat bagi orang lain.

Ada berbagai macam format penyusunan laporan ilmiah. Namun, sebuah laporan ilmiah harus mempunyai unsur-unsur berikut.

a. Judul laporan.

b. Prakata; berisi ucapan rasa syukur penulis serta ucapan-ucapan terima kasih.

c. Daftar isi.

d. Pendahuluan; berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah, hipotesis, dan tujuan penelitian.

e. Tinjauan pustaka; berisi teori, konsep, fakta-fakta, dan penelitian sebelumnya yang berkaitan dengan topik penelitian.

f. Metode penelitian berisi:

1) Alat dan bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian;

2) Cara kerja penelitian;

3) Waktu dan tempat pelaksanaan penelitian; serta

4) Cara pengambilan data.

g. Hasil dan pembahasan berisi: