Tumbuhan paku atau pteridophyta tergolong sebagai tumbuhan kriptogram. Istilah tersebut merujuk pada tumbuhan yang berkembang biak menggunakan spora serta tidak memproduksi biji. Dalam proses evaluasi tumbuhan, tumbuhan paku disebut sebagai inisiator tumbuhan kriptogram yang berhasil menginvasi daratan.
Tumbuhan paku juga mampu beradaptasi sehingga membentuk struktur pembuluh (vaskuler), tapi tidak memiliki biji. Karena keunikannya tersebut, dalam artikel kali ini, mari mengenal seperti apa karakteristik, siklus hidup, dan reproduksi tumbuhan paku.
A. Karakteristik Tumbuhan Paku
Pada akhir zaman Paleozoic atau sekitar 400 juta tahun lalu, tumbuhan paku pernah menjadi tumbuhan dominan di bumi. Hal tersebut diduga karena tumbuhan paku memiliki habitat kosmopolit atau kemampuan untuk hidup di mana saja.
Sampai sekarang ini, ada tiga divisi tumbuhan vaskuler tak berbiji yang masih hidup, yaitu likofita, ekor kuda (horsetail), dan pakis (fern). Pada umumnya, divisi-divisi tersebut memiliki karakteristik sebagai berikut:
- Umumnya tumbuh di habitat yang teduh dan sejuk, meskipun beberapa tumbuhan paku juga dapat beradaptasi dengan lingkungan kering (xerofit) seperti jenis rupestris. Ada juga yang beradaptasi dengan lingkungan akuatik atau hidup di perairan, contohnya Marsilea, Salvinia, dan Azolla.
- Tumbuhan paku dewasa, yang disebut sporofit, dapat dibedakan berdasarkan struktur akar, batang, dan daunnya. Beberapa spesies pteridophyta juga memiliki rizoid (misalnya pada Psilotum) dan rizofor (misalnya pada Selaginella).
- Sporofit yang sudah matang memiliki kemandirian meskipun pada awal perkembangannya masih bergantung pada gametofit.
- Sistem vaskuler pada tumbuhan paku terdiri dari jaringan pengangkut yaitu xilem dan floem, yang membentuk stele. Stele bisa berupa protostele (tanpa empulur) atau siphonostele (dengan empulur di tengah).
- Reproduksi pada tumbuhan paku terjadi melalui spora yang dibentuk dalam sporangium yang berkembang di permukaan bawah atau ketiak daun sporofil. Pembentukan sporangium dapat terjadi melalui tipe eusporangiate (berasal dari sel permukaan), seperti pada Selaginella, atau tipe leptosporangiate (berasal dari sel inisial tunggal), seperti pada Marsilea.
- Gametofit pada tumbuhan paku berupa protalium (prothallus) yang tumbuh dari spora haploid. Protalium memiliki banyak sel, melakukan fotosintesis, dan memiliki kedua jenis gametangia, yaitu anteridium (yang menghasilkan gamet jantan, antherozoid) dan arkegonium (yang menghasilkan gamet betina, sel telur). Apabila terjadi fertilisasi, zigot (yang bersifat diploid) akan terbentuk dan menjadi sel pertama pada generasi sporofit.
- Air memiliki peran penting dalam proses fertilisasi pada tumbuhan paku.
- Tumbuhan paku mengalami siklus hidup metagenesis, di mana terjadi pergiliran generasi antara sporofit dan gametofit dalam siklus hidupnya.
Tumbuhan paku termasuk tumbuhan kormus (cormophyta) karena telah memiliki struktur akar, batang, dan daun yang jelas pada fase sporofitnya. Akar berupa serabut yang keluar dari rimpang dan bagian ujung akar dilindungi oleh tudung akar (kaliptra).
Batang tumbuhan paku ada yang tumbuh mendatar di dalam tanah berbentuk rimpang atau menjulang ke atas. Berdasarkan ukurannya, daun tumbuhan paku terbagi menjadi mikrofil (kecil dengan struktur sederhana) seperti Lycopodium, dan makrofil (berukuran besar dan memiliki tangkai, tulang, daging, dan mulut daun) seperti Filicinae. Sedangkan berdasarkan fungsinya, daun tumbuhan paku dibedakan menjadi sporofil (penghasil spora) dan tropofil (asimilasi atau fotosintesis).
Pada permukaan bawah sporofil terdapat kumpulan sporangium (sorus) yang dilindungi oleh selaput yang disebut indusium. Sorus muda umumnya berwarna kekuningan, kemudian saat matang akan berubah menjadi kehitaman. Pada sporangium terdapat sel penutup berdinding tebal dan menyerupai cincin disebut anulus.
Sel anulus bereaksi terhadap suhu dan kelembapan di mana saat suhu tinggi dan kelembaban rendah, maka sel-sel anulus akan mengerut dan sporangium pecah menyebarkan spora. Berdasarkan sporanya, tumbuhan paku dibedakan menjadi:
- Paku homospora menghasilkan spora dengan jenis dan ukuran yang sama (berumah satu), contohnya paku kawat (Lycopodium sp.).
- Paku heterospora menghasilkan spora dengan jenis dan ukuran berbeda, spora jantan lebih kecil dari spora betina, contohnya paku rane (Selaginella sp.).
- Paku peralihan menghasilkan spora dengan bentuk dan ukuran yang sama, tapi berjenis kelamin jantan dan betina, contohnya paku ekor kuda (Equisetum sp.).
B. Siklus Hidup dan Reproduksi Tumbuhan Paku
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, tumbuhan paku mengalami metagenesis dalam siklus hidupnya. Tumbuhan paku memiliki generasi sporofit yang dominan di mana bentuknya dapat secara mudah dan jelas teridentifikasi.
Sedangkan generasi gametofitnya berupa protalium yang umumnya berukuran kecil dan belum terdeferensiasi (seperti talus). Berikut penjelasan siklus hidup tumbuhan paku secara berurutan:
- Spora yang tersebar kemudian menemukan lingkungan yang sesuai, berkembang menjadi gametofit kecil berbentuk jantung yang mampu melakukan fotosintesis (autotrof).
- Meskipun gametofit bersifat homospora, arkegonium, dan anteridium umumnya matang pada waktu yang berlainan sehingga memungkinkan pembuahan silang antar gametofit berbeda.
- Sperma berflagel berenang dari anteridium menuju arkegonium dengan perantara air, kemudian membuahi sel telur (fertilisasi) dan membentuk zigot.
- Zigot berkembang menjadi sporofit baru, tumbuh keluar dari arkegonium gametofit.
- Sporofit mulai membentuk sporangia yang berkumpul menjadi sorus (jamak: sori) pada daun sporofil.
- Sporangia yang matang lalu melepaskan spora yang selanjutnya akan menjadi gametofit baru.
Perkembangbiakan tumbuhan paku dilakukan secara seksual dan aseksual. Perkembangbiakan seksual ialah melalui pembuahan (fertilisasi) sel telur oleh sperma di dalam arkegonium. Perkembangbiakan aseksual selain melalui spora, dapat terjadi melalui pembentukan tunas dan rimpang.
Pembentukan tunas mungkin terjadi pada daun dan akar lalu berkembang menjadi tumbuhan paku yang baru. Cara lainnya ialah dengan pembentukan rimpang yang toleran terhadap kondisi kering atau pemisahan rimpang dari tumbuhan induk yang dapat terjadi pada tumbuhan paku yang tumbuh menjalar.
Sekian uraian penjelasan tentang klasifikasi, siklus hidup, dan reproduksi tumbuhan paku. Tumbuhan ini memiliki sifat kosmopolit (dapat hidup dimana saja) tetapi hidup lebih optimal pada daerah teduh atau sejuk karena proses reproduksinya melalui perantara air.
Sumber:
Campbell, N. A., Reece, J. B., & Mitchell, L. G. (2003). Biologi Edisi Kelima Jilid II. Erlangga, Jakarta.
Ferdinand, F., & Ariebowo, M. (2009). Praktis Belajar Biologi. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
Pooja. (2004). Pteridophyta. New Delhi: Discovery Publishing House.
Reddy, S. M. (2001). University botany I: (algae, fungi, bryophyta and pteridophyta) (Vol. 1). New Age International.
Setiowati, T., & Furqonita, D. (2007). Biologi Interaktif. Jakarta: Azka Press.
Vashishta, B.R., Sinha, A.K., & Kumar, A. (2006). Botany for Degree Students: Pteridophyta. New Delhi: S.CHAND.
