Dalam ilmu biologi, tumbuhan biji terbuka disebut sebagai gymnospermae. Tumbuhan berbiji diketahui pertama kali berevolusi di akhir periode Devonian atau sekitar 360 juta tahun yang lalu. Beberapa gymnospermae memiliki kemampuan untuk menyesuaikan diri sehingga membuatnya mendominasi ekosistem darat selama era Mesozoik (256-65 juta tahun yang lalu).
Di masa sekarang, gymnospermae memiliki 725 spesies dan 70 genera yang masih hidup. Jika kamu penasaran dengan bagaimana detail karakteristik dari gymnospermae ini, mari simak lewat penjelasan berikut.
Karakteristik Gymnospermae
Gymnospermae atau tanaman biji terbuka adalah anggota dari spermatophyte (tumbuhan berbiji). Karakteristik utama dari tanaman biji terbuka ini ada pada bijinya yang tidak dibungkus, saat sebelum maupun sesudah pembuahan. Sporofitnya memiliki sifat dominan, sementara gametofitnya bergantung dengan sporofit dan memiliki ukuran mikroskopik.
Sebagian besar gymnospermae memiliki sporofit berupa pohon tinggi atau perdu (di bawah 6 m), memiliki akar tunggang, dan batang tegak berkayu. Daunnya tahan terhadap kekeringan (xerophytic) dan hijau abadi (evergreen). Dalam kata lain, daun-daunnya mampu bertahan sepanjang tahun dan tidak terpengaruh musim. Berada diantara pteridophyta dan angiospermae, gymnospermae telah menunjukkan bentuk adaptasi tumbuhan darat, tetapi memiliki beberapa kelemahan diantaranya:
- Gymnospermae tidak melakukan reproduksi vegetatif (aseksual) secara alami, pertumbuhannya pun terjadi dengan lambat.
- Penyebaran yang terbatas, hanya melalui angin dan binatang, serta tidak dapat hidup di habitat tertentu seperti perairan.
- Tidak memiliki saluran tertentu pada xylem dan sel pengangkut pada floem.
- Tidak bersifat biseksual sehingga menghilangkan kesempatan fertilisasi individu, penyebarannya melalui angina pun menyebabkan banyak serbuk sari terbuang sebelum berhasil membuahi.
- Ovule dan biji yang tidak terlindungi.
- Penurunan jumlahnya kemungkinan disebabkan oleh tidak adanya sifat gen yang potensial untuk adaptasi lingkungan dan munculnya mutasi pada pertukaran kromosom.
Gymnospermae banyak digunakan sebagai tanaman hias karena memiliki dedaunan yang indah, tetapi keberhasilan hidupnya sangat kecil karena pertumbuhannya lambat dan kurang dapat beradaptasi dengan lingkungan yang bervariasi. Secara ekonomi, gymnospermae juga dinilai kurang penting dibandingkan tumbuhan angiospermae.
Siklus Hidup dan Reproduksi Gymnospermae
Tumbuhan biji terbuka tidak memiliki bunga. Struktur reproduktifnya, yang disebut sporofil, berbentuk strobilus (kerucut) yang dapat bersifat uniseksual atau heterospora (memiliki dua jenis spora dalam satu tumbuhan). Strobilus jantan (microsporangiate) mengandung mikrosporofil di mana mikrosporangia terbentuk.
Mikrosporangia menghasilkan mikrospora yang kemudian berkembang menjadi serbuk sari. Strobilus betina (megasporangiate) mengandung megasporofil di mana megasporangia atau ovulum terbentuk.
Evolusi tumbuhan berbiji menunjukkan tiga adaptasi reproduktif, yaitu reduksi gametofit menjadi ukuran mikroskopik, adanya biji yang tahan terhadap kondisi eksternal, dan munculnya polen yang dapat tersebar melalui angin untuk mempertemukan kedua gamet (jantan dan betina).
Adaptasi-adaptasi ini memainkan peran penting dalam siklus hidup gymnospermae sebagai tumbuhan tingkat tinggi. Berikut ini penjelasan tentang siklus hidup tumbuhan Pinus (konifer) sebagai salah satu contoh gymnospermae:
- Pinus bersifat heterosporus, memiliki strobilus jantan (pollen cone) dan betina (ovulate cone).
- Di dalam strobilus jantan, mikrosporosit mengalami pembelahan meiosis dan menghasilkan mikrospora haploid (gametofit jantan) yang berkembang menjadi serbuk sari (sel sperma). Serbuk sari merupakan hasil evolusi, ketika sel sperma dapat bertahan dalam kondisi kering dan dapat disebarkan melalui udara atau dibawa oleh binatang, sehingga tidak tergantung pada air untuk bereproduksi seperti lumut atau paku.
- Strobilus betina memiliki struktur seperti sisik dan tiap sisik memiliki dua ovule dan masing-masing ovule mempunyai megasporangium.
- Polinasi terjadi saat serbuk sari mencapai ovule. Serbuk sari kemudian membentuk jalur menuju megasporangium, dimana disaat yang bersamaan terjadi meiosis di dalam megasporangium, menghasilkan satu megaspora yang berkembang menjadi gametofit betina, membentuk sel telur untuk dibuahi.
- Saat sel telur matang, sperma akan mencapai gametofit betina dan terjadi pembuahan (fertilisasi) yang ditandai dengan penyatuan inti sel.
Fertilisasi biasanya terjadi lebih dari satu tahun setelah polinasi (serbuk sari mencapai ovule). Zigot berkembang menjadi embrio, kemudian ovule menjadi biji yang terdiri dari embrio, sumber nutrisi untuk perkembangan biji, serta pelindung biji. Biji yang matang lalu tersebar melalui angin atau binatang. Apabila mendarat di lingkungan yang cocok, biji akan mulai berkecambah dan tumbuh menjadi individu baru.
Reproduksi gymnospermae terjadi secara seksual dengan adanya pembuahan (fertilisasi) sel telur oleh sel sperma. Megasporangium dilindungi oleh lapisan pelindung yang disebut integumen. Mikrofil sebagai satu-satunya bagian integumen yang terbuka memberikan jalan agar serbuk sari yang mengandung sperma dapat masuk.
Megaspora berkembang menjadi gametofit betina yang memproduksi sel telur. Serbuk sari (gametofit jantan) yang telah masuk melepaskan spermanya kemudian membuahi sel telur. Fertilisasi memicu transformasi ovule menjadi biji.
Gymnospermae merupakan anggota spermatophyta yang memiliki struktur biji terbuka, biji tidak dilindungi oleh daging buah seperti pada tumbuhan angiospermae. Reproduksinya secara seksual menghasilkan biji yang akan tumbuh menjadi sporofit bersifat dominan berupa pohon dan perdu.
Sedangkan, gametofitnya berukuran mikroskopik, menempel (bergantung) pada sporofit. Selain pembentukan struktur biji sebagai hasil evolusi tumbuhan darat, gymnospermae juga melakukan adaptasi terhadap struktur daun yang menjarum dan memiliki kutikula tebal sehingga tumbuhan ini bersifat evergreen atau hijau abadi.
Jadi, sekian pengenalan singkat mengenai gymnospermae terkait karakteristik dan siklus hidupnya. Mempelajari hal ini tentu membuat kita menjadi lebih mengenal berbagai keanekaragaman tumbuhan yang ada di dunia.
Sumber:
Reddy, S. M., & Chary, S. J. (2003). University botany II:(gymnosperms, plant anatomy, genetics, ecology) (Vol. 2). New Age International.
Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., & Jackson, R. B. (2014). Campbell biology (Vol. 9). Boston: Pearson.
Vashishta, P. C., Sinha, A. K., & Kumar, A. (2006). Botany for Degree Students: Gymnosperms. S. Chand Pvt. Limited.
