Perjalanan Penemuan Proses Fotosintesis

 

Allah-lah Yang meninggikan langit tanpa tiang (sebagaimana) yang kamu lihat, kemudian Dia bersemayam di atas ‘Arasy, dan menundukkan matahari dan bulan. Masing-masing beredar hingga waktu yang ditentukan. Allah mengatur urusan (makhluk-Nya), menjelaskan tanda-tanda (kebesaran-Nya), supaya kamu meyakini pertemuan (mu) dengan Tuhanmu. (2)  Dan Dia-lah Tuhan yang membentangkan bumi dan menjadikan gunung-gunung dan sungai-sungai padanya. Dan menjadikan padanya semua buah-buahan berpasang-pasangan^[, Allah menutupkan malam kepada siang. Sesungguhnya pada yang demikian itu terdapat tanda-tanda (kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan. (3)

(QS Ar Ra’du: 2-3)

Gb. Bagan proses fotosintesis . Sumber: dari sini

Apabila saat udara terik pada siang hari, kamu berdiri di dekat pohon yang rindang apakah yang kamu rasakan? Kamu akan terasa sejuk, bukan? Mengapa hal itu bisa terjadi? Suasana sejuk itulah sebagai dampak dari proses fotosintesis pada tumbuhan. Dalam proses fotosintesis akan menghasilkan oksigen yang berguna bagi makhluk hidup. Akan tetapi apakah para ilmuwan langsung menemukan proses fotosintesis ini? Ternyata tidak. Penemuan fundamental ini bertahap dan berlangsung selama 100 tahun lebih

Fotosintesis dari Masa ke Masa

Pada awalnya, orang menganggap bahwa akar “memakan” tanah, seperti yang dikemukakan Aristoteles. Tumbuhan hijau memperoleh zat-zat makanan dari dalam tanah, yang berasal dari hasil penguraian organisme yang telah mati.  Berikut ini adalah percobaan-percobaan yang mendasari penemuan fotosintesis

Pada abad ke-17 ketika Jan van Helmont, seorang dokter dan ahli kimia menyatakan bahwa pertumbuhan tumbuhan disebabkan adanya air dan bukan tanah.

Pada tahun 1772, Joseph Priestley, seorang ahli kimia dan pendeta, melakukan penelitian dan menyimpulkan bahwa tumbuhan mengubah udara yang dikeluarkan hewan menjadi udara segar. Priestley melakukan eksperimen bahwa jika di dalam tabung tertutup diletakkan tikus dan tumbuhan, tikus tetap hidup. Selanjutnya, kita mengetahui bahwa tumbuhan menggunakan karbon dioksida yang dikeluarkan oleh hewan, dan hewan menyerap oksigen yang dihasilkan tumbuhan.

Pada tahun 1779, Jan Ingenhousz, dokter kerajaan Austria, dengan percobaan menggunakan tanaman air Hydrilla verticillata di bawah corong terbalik. Jika tanaman tersebut terkena cahaya, timbullah gelembung-gelembung udara yang akhirnya mengumpul di dasar tabung reaksi. Hal ini membuktikan bahwa pada proses fotosintesis menghasilkan oksigen.

Jean Senebier (1782), menyebutkan gas yang dibutuhkan oleh tumbuhan untuk fotosintesis adalah karbon dioksida yang merupakan sumber karbon bagi tumbuhan hijau. Pada tahun 1482, Julius Robert Mayer menyatakan bahwa energi cahaya matahari yang diserap oleh tumbuhan hijau selanjutnya diubah menjadi energi kimia.

Julius Von Sachs (1860) membuktikan bahwa pada fotosintesis akan terbentuk karbohidrat (amilum). Frederick Blackman (1905) menunjukkan bahwa pada proses fotosintesis terjadi reaksi gelap yang tidak membutuhkan cahaya. Robert Hill (1937) berhasil mengikuti kegiatan kloroplas yang telah dipisahkan dari sel hidup. Kloroplas tersebut jika disinari mampu menghasilkan oksigen.

Demikianlah perjalanan proses fotosintesis hingga hari ini. Perjalanan panjang para kaum intelektual untuk menjawab pertanyaan besar yang menggelisahkan mereka, sehingga terus berpikir dan bekerja agar dapat menjawabnya. Dengan menjawab pertanyaan tentang alam, semakin nyatalah kebesaran Tuhan, Alloh SWT.

Mengenal Kingdom Plantae Divisi Bryophyta (lumut)

Ciri-ciri kingdom Plantae (dunia tumbuhan) yaitu tersusun dari sel eukariotik, multiseluler, mempunyai dinding sel dari selulosa, mempunyai klorofil, menyimpan makanan cadangan dalam bentuk amilum, dan bersifat autotrof.
Dunia tumbuhan digolongkan menjadi tiga divisi yaitu Bryophyta, Pteridophyta, dan Spermatophyta. Bryophyta termasuk Atracheophyta karena tidak mempunyai berkas pembuluh. Sementara itu, Pteridophyta dan Spermatophyta termasuk Tracheophyta karena mempunyai berkas pembuluh.

Dan Dialah (Alloh) yang menurunkan air hujan dari langit, lalu Kami tumbuhkan dengan air itu segala macam tumbuh-tumbuhan maka Kami keluarkan dari tumbuh-tumbuhan itu tanaman yang menghijau. Kami keluarkan dari tanaman yang menghijau itu butir yang banyak; …… Sesungguhnya pada yang demikian itu ada tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi orang-orang yang beriman.

(Quran Surat Al An’aam, 6: 99)

Pembagian divisi Tumbuhan (Plantae) sebagai berikut.

A. Bryophyta (Tumbuhan Lumut)
1. Ciri-Ciri
Ciri-ciri Bryophyta sebagai berikut.
a. Hidup di tempat basah atau lembap dan terlindung dari cahaya matahari.
b. Pada permukaan luar tubuh terdapat lapisan berlilin untuk menahan masuknya air.
c. Berwarna hijau karena mempunyai klorofil.
d. Peralihan dari Thallophyta (tidak dapat dibedakan antara akar, batang, dan daun) ke Cormophyta (dapat dibedakan antara akar, batang, dan daun).
e. Gametofit lebih dominan daripada sporofit.

2. Struktur Tubuh
Struktur tubuh tumbuhan lumut sebagai berikut.

a. Akar
Tumbuhan lumut mempunyai akar semu yang disebut rizoid. Rizoid berfungsi untuk melekat pada tempat tumbuh (substrat) serta menyerap air dan unsur hara.

b. Batang
Struktur batang tumbuhan lumut sebagai berikut.
1) Lumut hati dan lumut tanduk tidak berbatang dan tidak mempunyai pembuluh angkut. Tubuhnya berbentuk lembaran (talus).
2) Lumut daun mempunyai batang sederhana dengan pembuluh angkut tunggal.

c. Daun
Lumut hati dan lumut tanduk tidak mempunyai struktur daun. Lumut daun mempunyai daun sederhana, berbentuk pipih bilateral dengan satu pembuluh angkut di dalam ibu tulang daun, dan mengandung kloroplas.

Bagaimana sistem transportasi tumbuhan lumut? Air masuk ke dalam tubuh Bryophyta secara imbibisi. Selanjutnya, air tersebut didistribusikan ke bagian-bagian tubuh secara difusi.

3. Klasifikasi
Bryophyta dibagi menjadi tiga kelas berdasarkan bentuk gametofit dan sporofitnya.
a. Hepaticopsida (Lumut Hati)
Tubuh Hepaticopsida berupa talus dan
berbentuk lembaran-lembaran seperti hati. Talus berwarna hijau dengan percabangan menggarpu. Talus melekat pada substrat dengan bantuan rizoid.

Tumbuhan lumut merupakan generasi gametofit, yaitu generasi yang menghasilkan sel kelamin (gamet). Gamet jantan (spermatozoid) dihasilkan oleh anteridium dan gamet betina (ovum) dihasilkan oleh arkegonium. Anteridium didukung oleh anteridiofor dan arkegonium didukung oleh arkegoniofor.

Sporofit merupakan badan pembentuk spora yang berkembang dari zigot (peleburan ovum dan spermatozoid). Pada lumut hati, sporofit selalu tumbuh dan berkembang di dalam gametofit betina. Contoh Marchantia polymorpha dan  Lunularia sp.

Kompetensi Kingdom Plantae

Ciri-ciri kingdom Plantae (dunia tumbuhan) yaitu tersusun dari sel eukariotik, multiseluler, mempunyai dinding sel dari selulosa, mempunyai klorofil, menyimpan makanan cadangan dalam bentuk amilum, dan bersifat autotrof.
Dunia tumbuhan digolongkan menjadi tiga divisi yaitu Bryophyta, Pteridophyta, dan Spermatophyta. Bryophyta termasuk Atracheophyta karena tidak mempunyai berkas pembuluh. Sementara itu, Pteridophyta dan Spermatophyta termasuk Tracheophyta karena mempunyai berkas pembuluh.

Mengenal Kingdom Plantae Divisi Pteridophyta (Paku)

B. Pteridophyta (Tumbuhan Paku)

1. Ciri-Ciri
Ciri-ciri Pteridophyta sebagai berikut.
a. Daun muda menggulung.
b. Pada tempat-tempat tertentu, misal bagian bawah daun yang tua terdapat kumpulan sporangium berbentuk bulatan-bulatan berwarna cokelat kehitam- hitaman yang disebut sorus. Sorus yang masih muda dilindungi oleh indusium.
c. Umumnya hidup di daratan pada tempat-tempat yang basah atau lembap. Beberapa jenis hidup di air, misal semanggi (Marsilea crenata), rumput gestapu (Salvinia molesta), dan  Azolla pinnata.
d. Termasuk golongan Cormophyta berspora.
e. Mempunyai empat struktur utama sebagai berikut.
1)Lapisan pelindung sel, terdapat di sekeliling organ reproduksi.
2)Embrio multiseluler, terdapat di dalam arkegonia.
3)Kutikula melapisi bagian permukaannya.
4) Sistem pembuluh angkut.
f. Sporofit lebih dominan daripada gametofit.

2. Struktur Tubuh
Struktur tubuh tumbuhan paku sebagai berikut.
a. Akar
Tumbuhan paku mempunyai sistem perakaran serabut. Akar ini merupakan akar sejati karena sel-selnya sudah terdiferensiasi menjadi epidermis, korteks, dan silinder pusat yang di dalamnya terdapat pembuluh angkut xilem dan floem.

b. Batang
Pada umumnya batang berada di dalam tanah dan disebut rimpang ( rhizome ). Pada batang terdapat pembuluh angkut xilem dan floem.

c. Daun
Daun tumbuhan paku dapat dibedakan berdasarkan ukuran dan susunan anatominya serta berdasarkan fungsinya.
1) Berdasarkan ukuran dan susunan anatominya
a) Mikrofil: berukuran kecil, berbentuk seperti rambut atau sisik, tidak bertangkai, tidak bertulang daun, dan sel-selnya belum mengalami diferensiasi.
b) Makrofil: berukuran besar, bertangkai daun, bertulang daun, serta sel-selnya mengalami diferensiasi membentuk jaringan tiang, jaringan bunga karang, tulang daun, dan stomata.
2) Berdasarkan fungsinya
a) Tropofil (daun steril), yaitu daun khusus untuk fotosintesis.
b) Sporofil (daun fertil), yaitu daun yang berfungsi untuk fotosintesis dan menghasilkan spora.

Spora tersusun dalam sporangium. Berdasarkan susunan dan letaknya, ada empat bentuk susunan sporangium pada tumbuhan paku sebagai berikut.
(1) Sorus, yaitu sporangium yang terletak di permukaan daun.
(2) Sinangium, yaitu sporangium yang terletak di ketiak daun.
(3) Strobilus, yaitu kumpulan sporangium di ujung batang atau cabang batang.
(4) Sporokarpium, yaitu sporangium yang terletak dalam badan buah.

Bagan Metagenesis Tumbuhan Paku

Reproduksi generatif tumbuhan paku dilakukan melalui peleburan spermatozoid dan ovum. Reproduksi vegetatifnya dengan membentuk spora. Reproduksi generatif dan reproduksi vegetatif berlangsung secara bergantian melalui suatu pergiliran keturunan yang disebut metagenesis. Berikut skema metagenesis pada tumbuhan paku homospora, heterospora, dan peralihan.