Generasi yang dominan pada tumbuhan paku pteridophyta

KOMPAS.com - Metagenesis adalah proses reproduksi tumbuhan yang tidak memiliki biji. Sebagian tumbuhan berkembang biak dengan biji. Pada tumbuhan yang tidak memiliki biji akan bereproduksi dengan metagenesis.

Metagenesis disebut juga dengan pergiliran keturunan. Pergiliran ini maksudnya adalah setiap generasi akan menjadi generasi yang berbeda untuk keperluannya.

Terdapat dua macam generasi pada proses metagenesis, yaitu gametofit dan sporofit. Fase gametofit adalah fase untuk menghasilkan gamet atau sel kelamin. Sel ini yang akan melangsungkan reproduksi seksual.

Sedangkan proses sporofit adalah untuk menghasilkan spora. Proses ini untuk reproduksi aseksual.

Contoh tumbuhan yang mengalami metagenesis adalah tumbuhan paku dan lumut.

Baca juga: Tumbuhan Berbiji Terbuka: Ciri, Klasifikasi, dan Contohnya

Perbedaan metagenesis tumbuhan paku dan lumut

Walaupun sama-sama tumbuhan yang bermetagenesis, proses yang terjadi pada keduanya berbeda. Berikut perbedaannya kedua prosesnya.

Pertama, proses gametofit pada tumbuhan lumut lebih lama dan dominan daripada sporofit. Gametofitnya akan mendukung kehidupan sporofitnya.

Sedangkan pada tumbuhan paku, proses yang dominan adalah proses sporofitnya. Gametofit hanya untuk mendukung kehidupan awal sporofit saja.

Kedua, tumbuhan paku yang kita kenal adalah hasil dari pertemuan dua sel kelamin dari tumbuhan itu sendiri. Sedangkan tumbuhan lumut yang tampak adalah berasal dari perkembangan spora secara miosis.

Miosis adalah proses pembelahan yang memungkinkan menghasilkan spora haploid untuk pergiliran keturunan.

Baca juga: Tumbuhan Berbiji Tertutup: Ciri, Klasifikasi, dan Contohnya

Ketiga, tumbuhan paku menghasilkan spora dalam ukuran dan bentuk yang berbeda yang disebut mikrospora dan makrospora.

Mikrospora adalah spora berukuran kecil dan berjenis kelamin jantan. Sedangkan makrospora adalah spora berukuran besar dan berjenis kelamin betina.

Berbeda pada metagenesis lumut, tidak menghasilkan spora yang berbeda. Proses menghasilkan gametafit adalah protalium.

Keempat, spora dari tumbuhan paku akan bergerak dengan gerak hogroskopik hingga kotak spora pecah. Spora ini akan menyebar dengan bantuan angin.

Jika spora tersebut jatuh pada lokasi yang lembab, makan akan berkecambah menjadi protonema yang tampak seperti benang.

Sedangkan lumut umumnya berkembang secara aseksual dengan membentuk tunas dan fragmen talus.

TUMBUHAN PAKU (Pteridophyta)

1.        Tumbuhan Paku (pteridophyta)

Tumbuhan paku (Pteridophyta) adalah divisi dari kingdom Plantae yang anggotanya memiliki akar, batang, dan daun sejati, serta memiliki pembuluh pengangkut. Tumbuhan paku sering disebut juga dengan kormofita berspora karena berkaitan dengan adanya akar, batang, daun sejati, serta bereproduksi aseksual dengan spora. Tumbuhan paku juga disebut sebagai tumbuhan berpembuluh (Tracheophyta) karena memiliki pembuluh pengangkut.   
                             

Tumbuhan paku terdiri dari dua generasi, yaitu generasi sporofit dan generasi gametofit. Generasi sporofit dan generasi gametofit ini tumbuh bergantian dalam siklus tumbuahan paku. Generasi sporofit adalah tumbuhan yang menghasilkan spora sedangkan generasi gametofit adalah tumbuhan yang menghasilkan sel gamet (sel kelamin). Pada tumbuhan paku, sporofit berukuran lebih besar dan generasi hidupnya lebih lama dibandingkan generasi gametofit. Oleh karena itu, generasi sporofit tumbuhan paku disebut generasi dominan. Generasi sporofit inilah yang umumnya kita lihat sebagai tumbuhan paku.

 2.    Gametofit Pteridophyta

Gametofit tumbuhan paku hanya berukuran beberapa milimeter. Sebagian besar tumbuhan paku memiliki gametofit berbentuk hati yang disebut protalus. Protalus berupa lembaran, memiliki rizoid pada bagian bawahnya, serta memiliki klorofil untuk fotosintesis. Protalus hidup bebas tanpa bergantung pada sporofit untuk kebutuhan nutrisinya. Gametofit jenis tumbuhan paku tertentu tidak memilki klorofil sehingga tidak dapat berfotosintesis. Makanan tumbuhan paku tanpa klorofil diperoleh dengan cara bersimbiosis dengan jamur.

Generasi gametofit adalah tumbuhan yang    menghasilkan sel gamet (sel kelamin)‏. Generasi fase gametofit disebut protalus (prothallus) atau protalium (prothallium). Prothallium tumbuh dari spora yang jatuh di tempat yang lembab. Prothallium berkembang anteridium (antheridium, organ penghasil  spermatozoid atau sel kelamin jantan) dan arkegonium (archegonium, organ            penghasil ovum atau sel telur). Pembuahan memerlukan bantuan air sebagai media spermatozoid berpindah menuju archegonium. Ovum yang terbuahi berkembang menjadi zigot yang akan tumbuh menjadi tumbuhan paku baru. Gametangia terdapat dalam organ gametofitik yang bernama thallus. Sel gamet jantan berflagela dapat berenang menuju sel telur dalam arkegonium. Ketika sel telur dalam arkegonium telah matang, sel bagian ujung leher arkegonium akan terpisah, sehingga leher arkegonium akan terbuka dan sel gamet jantan dapat masuk dan berfusi (fertilization) dengan sel telur membentuk zygote yang kemudian dapat tumbuh menjadi tanaman sporofitik baru.

3.      Sporofit Pteridophyta

Tumbuhan paku sporofit pada umumnya memiliki akar, batang, dan daun sejati. Namun, ada beberapa jenis yang tidak memiliki akar dan daun sejati. Batang tumbuhan paku ada yang tumbuh di bawah tanah disebut rizom dan ada yang tumbuh di atas permukaan tanah. Batang yang yang tumbuh di atas tanah ada yang bercabang menggarpu dan ada yang lurus tidak bercabang. Tumbuhan paku yang tidak memilki akar sejati memilki akar berupa rizoid yang terdapat pada rizom atau pangkal batang. Tumbuhan paku ada yang berdaun kecil (mikrofil) dan ada yang berdaun besar (makrofil). Tumbuhan paku yang berdaun kecil, daunnya berupa sisik. Daun tumbuhan paku memiliki klorofil untuk fotosintesis. Klorofil tumbuhan paku yang tak berdaun atau berdaun kecil terdapat pada batang.

Tumbuhan paku sporofit memiliki sporangium yang menghasilkan spora. Pada jenis tumbuhan paku sporofit yang tidak berdaun, sporangiumnya terletak di sepanjang batang. Pada tumbuhan paku yang berdaun, sporangiumnya terletak pada daun yang fertil (sporofil). Daun yang tidak mengandung sporangium disebut daun steril (tropofil). Sporofil ada yang berupa helaian dan ada yang berbentuk strobilus. Strobilus adalah gabungan beberapa sporofil yang membentuk struktur seperti kerucut pada ujung cabang. Pada sporofil yang berbentuk helaian, sporangium berkelompok membentuk sorus. Sorus dilindungi oleh suatu selaput yang disebut indisium. Sebagian besar tumbuhan paku memiliki pembuluh pengangkut berupa floem dan xilem. Floem adalah pembuluh pengangkut nutrien organik hasil fotosintesis. Xilem adalah pembuluh pengangkut senyawa anorganik berupa air dan mineral dari akar ke seluruh bagian tumbuhan. Spora yang menghasilkan sporofit akan tumbuh membentuk struktur gametofit berbentuk hati yang disebut protalus atau protalium.

Menurut spora yang dihasilkan tumbuhan paku dibedakan :

1.      Paku homospor (isospor) : tumbuhan paku yang menghasilkan satu jenis spora.

contoh : 

-     Lycopodium (paku kawat)

-     Adiatum cuneatum (suplir)

-     Paku emas, perak, paku hias

2.      Paku heterospor :  tumbuhan paku yang menghasilkan satu jenis spora, yaitu makrospor          (betina) dan mikrospor (jantan).

   contoh :

-     Selaginella (paku rane)

-     Marsilea crenata (semanggi)

3.      Paku peralihan antara homospor dengan heterospor : tumbuhan paku yang menghasilkan spora dengan bentuk dan ukuran sama tetapi yang satu betina dan yang satu jantan.

    contoh :  Equisetum debile (paku ekor kuda) 

4.        Reproduksi Pteridophyta

Tumbuhan paku berkembang biak secara aseksual dan seksual. Reproduksi aseksual dan seksual pada tumbuhan paku terjadi seperti pada lumut. Reproduksi tumbuhan paku menunjukkan adanya pergiliran antara generasi gametofit dan generasi sporofit (metagenesis). Pada tumbuhan paku, generasi sporofit merupakan generasi yang dominan dalam daur hidupnya.

Generasi gametofit dihasilkan oleh reproduksi aseksual dengan spora. Spora dihasilkan oleh pembelahan sel induk spora yang terjadi di dalam sporangium. Sporangium terdapat pada sporofit (sporogonium) yang terletak di daun atau di batang. Spora haploid (n) yang dihasilkan diterbangkan oleh angin dan jika sampai di tempat yang sesuai akan tumbuh menjadi protalus dan selanjutnya menjadi gametofit yang haploid (n).

Gametofit memiliki dua jenis alat reproduksi, yaitu anteridium dan arkegonium, atau satu jenis alat reproduksi, yaitu anteridium saja atau arkegonium saja. Arkegonium menghasilkan satu ovum yang haploid (n). Anteridium menghasilkan banyak spermatozoid berflagelum yang haploid (n). Spermatozoid bergerak dengan perantara air menuju ovum pada arkegonium. Spermatozoid kemudian membuahi ovum. Pembuahan ovum oleh spermatozoid di arkegonium menghasilkan zigot yang diploid (2n). Zigot membelah dan tumbuh menjadi embrio (2n). Embrio tumbuh menjadi sporofit yang diploid (2n).

Daur hidup pteridophyta

Gambar. Siklus hidup paku sejati

Berdasarkan gambar diatas, urutan daur hidup tumbuhan paku dapat dijabarkan sebagai berikut: mula-mula dari spora tumbuh protalium berbentuk benang dan mempunyai rizoid, kemudian terbentuk beberapa sel, fase ini berlangsung hanya pendek/sebentar. Selanjutnya, terjadi pembelahan sel-sel yang terus menerus dan akan menghasilkan suatu protalium yang melekat pada substratnya. Pada protalium ini terdapat anteridium dan arkegonium, biasanya terdapat pada sisi yang tidak menghadap sinar matahari, yaitu pada sisi bawah. Arkegonium baru terbentuk setelah protalium mendapatkan kesempatan yang cukup lama berasimilasi, jadi sudah cukup mengumpulkan persediaan makanan, sedangkan anteridium sudah dibentuk terlebih dahulu. Bagaimana jika keadaan makanan sangat buruk, apakah arkegonium akan terbentuk?

Anteridium yang dibentuk pada mulanya berupa tonjolan berbentuk papil, kemudian terbagi oleh suatu dinding pemisah berbentuk corong. Jika anteridium sudah masak, sel-sel yang melingkar dan terisi lendir akan mengembang kemudian akan terlepas. Demikian pula spermatid berbentuk

Metagenesis tumbuhan paku:

Spora (n) ↓ Protalium (n)-----------fase gametofit ↓ Antheridium (n) archegonium (n)

              ↓ Mitosis

             ↓ Meiosis

Spora (n)‏

Skema Pergiliran Keturunan Paku Homospora :

Spora(n)

Protallium(n)

Anteridium(n)                                                                                         Arkegonium(n)

      Spermatozoid(n)                                                                                             Ovum(n)

Zigot(2n)

Tumbuhan Paku(2n)

Sporofil

Sporangium(2n)

Spora(n)

Skema Pergiliran Keturunan Paku Heterospora :

Mikrospora(n)                                                      Makrospora(n)

Mikroprotallium(n)                                             Makroprotallium(n)

Anteridium                                                              Arkegonium

                           Spermatozoid                                                             Ovum

Zigot(2n)

Tumbuhan Paku(2n)

Mikrosporofil(2n)                                                 Makrosporofit(2n)

Mikrosporangium(2n)                                              Makrosporangium(2n)

                        Mikrospora(n)                                                        Makrospora(n)

Skema Pergiliran Keturunan Paku Peralihan :

Spora(n)                                                                         Spora(n)

                         Protallium(n)                                                               Protallium(n)

                        Arkegonium(n)                                                             Anteridium(n)

                Ovum(n)                                                              Spermatozoid(n)

Zigot(2n)

Tumbuhan Paku(2n)

Sporofil(2n)

Sporangium(2n)