Gambaran umum evolusi tumbuhan

1. Dinding sel dari selulosa.

2. Menyimpan kelebihan karbohidrat dalam bentuk pati.

3. Kloroplas alga hijau dan tumbuhan memiliki pigmen a dan b.

4. Perbedaan hanya habitat: alga hijau hidup di air

5. Kehidupan di darat memrlukan adaptasi: struktural, kimiawi dan sistem reproduksi

Keterbatasan studi evolusi tumbuhan

1. Tumbuhan tinggi yang hidup di darat tidak dapat berpindah tempat, sehingga ketika tumbuhan tersebut mati, peluang untuk terawetkan menjadi fosil sangat kecil.

2. tumbuhan cenderung menggugurkan bagian-bagiannya, seperti daun, bunga, biji, pollen, dan batang, yang kemudian tersebar di berbagai tempat.

3. Tumbuhan tidak memiliki bagian keras seperti rangka pada hewan. Sebagian besar tubuh tumbuhan terdiri dari jaringan lunak yang lebih cepat mengalami pembusukan atau dekomposisi.

4. Rentang bentuk struktur tumbuhan sangat keci dibandingkan tumbuhan. Banyak tumbuhan memiliki struktur tubuh yang serupa, seperti daun, batang, dan akar, sehingga perbedaan evolusioner dalam bentuk atau morfologi sering kali tidak terlalu mencolok.

Adaptasi Tumbuhan

Adaptasi struktural adalah penyesuaian bentuk dan struktur tubuh tumbuhan untuk bertahan hidup di daratan, yang memiliki tantangan berbeda dibandingkan lingkungan air. Salah satu perbedaan mendasar adalah sumber CO₂ yang diambil dari udara dan air yang diambil dari dalam tanah. Untuk mengatasi tantangan ini, tumbuhan mengembangkan organ khusus yang berperan penting dalam menyerap air, menyalurkan zat hara, dan mendukung proses fotosintesis.

1. Akar. Organ yang berada di dalam tanah dan berfungsi menyerap air dan nutrisi yang dibutuhkan tumbuhan, penopang agar tumbuhan dapat berdiri tegak. Akar berkembang sebagai bentuk adaptasi terhadap lingkungan darat yang membutuhkan penyerapan air dari tanah, berbeda dengan alga yang langsung menyerap air dari lingkungan akuatiknya.

2. Batang dan Tunas. Batang adalah organ yang berada di atas tanah dan berperan sebagai saluran pengangkut air serta nutrisi dari akar ke seluruh bagian tumbuhan, terutama daun. Batang juga berfungsi menopang daun agar dapat mencapai cahaya matahari untuk proses fotosintesis. Struktur batang yang kuat berkat adanya lignin memungkinkan tumbuhan tumbuh tinggi dan tetap kokoh di lingkungan darat.

3. Daun.  Berperanan penting dalam proses fotosintesis karena merupakan tempat utama untuk menangkap cahaya matahari dan melakukan sintesis makanan. Pada permukaan daun terdapat stomata, yaitu pori-pori kecil yang memungkinkan terjadinya pertukaran gas. Selain itu, stomata juga menjadi jalur keluarnya uap air melalui proses transpirasi. 

Adaptasi Kimiawi

Kutikula adalah lapisan lilin tipis yang melapisi permukaan daun, batang, dan bagian-bagian tumbuhan yang berada di atas tanah. Fungsi utama kutikula adalah mencegah hilangnya air secara berlebihan melalui proses transpirasi. Kutikula dihasilkan melalui metabolisme sekunder tumbuhan, yaitu proses metabolisme yang menghasilkan senyawa-senyawa selain senyawa dasar seperti karbohidrat, protein, dan lemak.

Adaptasi Sistem Reproduksi

Adaptasi untuk mencegah kekeringan pada gamet dan embrio

1. Tumbuhan lumut: gamet terlindung dalam gametangia yang selalu lembab

2. Tumbuhan paku: 

• Sperma berkembang dari anteridium

• Ovum berkembang dari arkegonium

• Anteridium masak: sperma berflagela dilepaskan ➔ membuahi di dalam arkegonium ➔ zigot

3. Tumbuhan darat: embrio di dalam jaringan induk (embriofita) Pergiliran Generasi

• Generasi gametofit: memiliki sel-sel haploid (n) ➔ menyatu membentuk zigot yang bersifat diploid (2n). 

• Generasi sporofit: memiliki sel-sel diploid (2n).

• Lumut: gametofit haploid lebih dominan dari sporofit.

• Kelompok paku-pakuan: generasi sporofit yang diploid lebih dominan.

• Siklus hidup yang beraneka ragam merupakan ciri yang diturunkan dari nenek moyang tumbuhan.

• Kingdom plantae merupakan monofiletik: diturunkan dari satu nenek moyang.

• Perbedaan siklus hidup merupakan bentuk adaptasi reproduktif.

• Secara evolusi tumbuhan mengalami adaptasi dengan kehidupan darat

Asal mula tumbuhan vaskuler

Perkembangan evolusi tumbuhan vaskuler sekitar 475 juta tahun yang lalu

1. Periode pertama (masa ordovisian, zaman paleozoikum)

• Nenek moyang: akuatik

• Adaptasi: adanya sporopolenin dan gametangia berlapis melindungi gamet dan embrio

• Bryophyta tumbuhan darat pertama. Jaringan pembuluh terdiri dari se-sel membentuk pembuluh, mengangkut air dan zat hara

• Sebagian besar tidak memiliki pembuluh ➔tumbuhan non vaskuler

2. Periode kedua

• Ditandai diversifikasi tumbuhan vaskuler (tumbuhan berpembuluh) selama masa devon (400 juta tahun yang lalu)

• Tumbuhan vaskuler awal: tumbuhan tak berbiji. (paku-pakuan)

3. Periode ketiga (360 juta tahun yang lalu)

• Ditandai kemunculan biji (struktur yang melindungi embrio dari kekeringan)

• Gymnospermae (gymnos=terbuka atau telanjang; sperma=benih atau biji)

• Kemunculannya memperluas kolonisasi tumbuhan di daratan

• Konifer: mendominasi selama lebih dari 200 juta tahun

4. Periode keempat (zaman mesozoikum, 130 juta tahun yang lalu)

• Kemunculan tanaman berbunga ➔ biji dilindungi oleh ruangan yang disebut ovarium

• Angiospermae (yunani: Angion=wadah; spermae=benih atau biji)

• Diyakini bahwa tumbuhan berevolusi dari alga hijau

• Perkembangan pesat ➔ keanekaragaman tinggi

• Bukti kekerabatan alga hijau yang termasuk kariofita dengan tumbuhan

a) Kesamaan kloroplas alga hijau kariofita dengan tumbuhan

b) Komponen biokimiawi: selulosa penyusun dinding sel, enzim peroksisom

c) Kemiripan mekanisme mitosis dan sitokinesis, adanya mikrotubul, mikrofilamen dan vesikula

d) Kemiripan dalam ultra struktur sperma

e) Kekerabatan genetik berdasarkan kesamaan gen dan RNA

• Karofita modern diduga hidup di perairan dangkal

• Karofita primitif diduga hidup di air dangkal yang mudah terancam kekeringan

• Seleksi alam ➔ karofita bertahan hidup di perairan dangkal

• Adaptasi: embrio berkembang di gametangia (adaptasi kekeringan)

• Masa ordovisian: akumulasi adaptasi ➔ organisme tersebut hidup di darat