Tumbuhan Paku (Pteridophyta): Pengertian, Ciri, Klasifikasi, Reproduksi, dan Peranan bagi Manusia

Tumbuhan Paku (Pteridophyta): Pengertian, Ciri, Klasifikasi, Reproduksi, dan Peranan bagi Manusia - Tumbuhan paku (fern) atau Pteridophyta (Yunani, pteron = bulu, phyton= tumbuhan) merupakan kelompok Plantae yang tubuhnya sudah berbentuk kormus atau sudah memiliki bagian akar, batang, dan daun sejati. Susunan daun seperti bulu (menyirip). Tumbuhan paku dapat bereproduksi dengan spora sehingga disebut Cormophyta berspora. Berbeda dengan lumut, Pteridophyta merupakan tumbuhan vaskuler (Tracheophyta) karena sudah memiliki pembuluh angkut xilem (pembuluh kayu) dan floem (pembuluh tapis). Masyarakat juga mengenal tumbuhan paku dengan istilah pakis. Kajian evolusi menyatakan bahwa tumbuhan vaskuler berspora (tumbuhan paku) diperkirakan sudah ada dan mendominasi hutan selama masa Karboniferus; sekitar 360 juta tahun silam.

A. Cara Hidup dan Habitat Pteridophyta

[caption id="attachment_1141" align="aligncenter" width="664"]

Beberapa jenis tumbuhan paku: (a) Cyathea cooperi (tumbuh di tanah), (b) Salvinia natans (hidup di air), dan (c) Platycerium bifurcatum (epifit di pohon)[/caption]

Tumbuhan paku merupakan organisme fotoautotrof, artinya dapat membuat makanan sendiri dengan cara berfotosintesis. Tumbuhan paku dapat tumbuh di berbagai habitat, terutama di tempat yang lembap (higrofit), permukaan batu, tanah, atau dan menempel (epifit) di kulit pohon. Tumbuhan paku yang tumbuh di tanah, misalnya Adiantum cuneatum (suplir) dan Alsophila glauca (paku tiang). Tumbuhan paku yang hidup di tanah berair misalnya Marselia sp. Tumbuhan paku yang hidup di air misalnya Azolla pinnata dan Salvina natans. Tumbuhan paku yang hidup menempel di pohon, misalnya Platycerium bifurcatum (paku tanduk rusa) dan Asplenium nidus (paku sarang burung). Tumbuhan paku melimpah dan tumbuh subur di daerah hutan hujan tropis.

B. Ciri-Ciri Tubuh Pteridophyta

1. Bentuk dan Ukuran Tubuh Pteridophyta

Tumbuhan paku termasuk Cormophyta, berbentuk seperti tumbuhan tingkat tinggi, dengan ukuran tubuh yang bervariasi. Ada yang berukuran hanya beberapa sentimeter, misalnya paku air Azolla caroliniana. Ada pula yang berbentuk seperti ohon dengan tinggi sekitar 5 meter, misalnya paku tiang Alsophila glauca. Para ahli menduga tumbuhan paku di masa Karboniferus ada yang tingginya mencapai 15 m - 40 m.

Tumbuhan paku juga mengalami pergantian bentuk gametofit dan sporofit. Sporofit mudah dibedakan karena memiliki ukuran yang lebih besar dan memiliki bentuk yang lebih konfleks daripada gametofit.

2. Struktur dan Fungsi Tubuh Pteridophyta Berbentuk Sporofit

Sporofit memiliki bagian-bagian tubuh, yaitu akar, batang, dan daun. Rizoidnya sudah berkembang ke bentuk akar. Sel-sel penyusun batang dan daun memiliki klorofil sehingga tampak berwarna hijau. Batang tumbuhan paku bercabang cabang- dan ada yang berkayu. Ada juga batang yang memiliki rambut-rambut halus [berbulu]. Tumbuhan paku memiliki batang yang tumbuh di bawah permukaan tanah (rizom). Tumbuhan paku memiliki susunan pembuluh angkut bertipe radial, bila xilem dan floem tersusun menjari, misalnya pada Lycopodium. Berkas pembuluh bertipe konsentris bila xilem terletak di tengah dan dikelilingi oleh floem, misalnya pada Selaginella. Pembuluh xilem berfungsi untuk mengangkut air dan garam-garam mineral dari akar ke daun, sedangkan pembuluh floem berfungsi mengangkut zat organik hasil fotosintesis dari daun ke seluruh bagian tubuh.

Tumbuhan paku pada umumnya berdaun, dan daunnya memiliki urat-urat daun. Daun tumbuhan paku ada yang berukuran besar, disebut makrofil. Ada pula daun yang berukuran kecil, disebut mikrofil. Mikrofil berebntuk sisik, misalnya pada Equisetum (paku ekor kuda). Tumbuhan paku yang tidak berdaun disebut paku telanjang, misalnya Psilotum. Daun tumbuhan paku muda yang menggulung disebut fiddlehead (circinnate, sirsinat). Gulungan akan terbuka ketika daun muda tumbuh menjadi daun dewasa.

Daun dewasa dapat dibedakan berdasarkan fungsinya, yaitu sebagai berikut.

Tropofil, adalah daun yang berfungsi khusus untuk fotosintesis dan tidak mengandung spora.

Sporofil, adalah daun yang menghasilkan spora.

Berdasarkan ukuran dan bentuk daunnya, tumbuhan paku dibedakan menjadi dua macam, yaitu sebagai berikut.

[caption id="attachment_1143" align="aligncenter" width="436"]

(a) paku homofil Adiantum cunninghamii (suplir) dan (b) paku heterofil Lemmaphyllum sp.[/caption]

Paku heterofil, memiliki dua macam daun yang berbeda ukuran dan bentuknya. Contohnya paku sisik naga Drymoglossum yang memiliki sporofil dengan ukuran lebih panjang daripada tropofil.

Paku homofil, memiliki daun dengan ukuran dan bentuk yang sama. Contohnya Adiantum cunninghamii (suplir) dan Nephrolepis.

Spora dihasilkan di dalam sporangium (kotak spora). Sporangium pada tumbuhan paku terkumpul dalam bentuk berikut.

Sorus. Sporangium berada di dalam kotak terbuka atau tertutup oleh indisium. Di dalam sporangium terdapat anulus, yaitu sejumlah sel penutup yang berdinding tebal dan membentuk cincin. Bila sporangium kering, anulus akan membuka dan menyebarkan spora. Sorus terdapat di permukaan bawah daun dengan susunan yang beraneka ragam, antara lain sejajar tulang daun, berjajar di tepi daun, tersebar berbentuk noktah, dan zig-zag. Contohnya Nephrolepis dan Adiantum.

Strobilus. Sporangium membentuk suatu bangun kerucut bersama sporofil. Contohnya Lycopodium dan Selaginella.

Sporokarp. Sporangium dibungkus oleh daun buah (karpelum). Contohnya Salvinia, Marsilea, Azolla, dan paku air lainnya.

Berdasarkan jenis spora yang dihasilkan, tumbuhan paku dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sebagai berikut.

[caption id="attachment_1144" align="aligncenter" width="556"] Jenis spora tumbuhan paku

(a) sorus pada Nephrolepis, (b) strobilus pada Equisetum sp., dan (c) sporokarp pada Pilularia globulifera[/caption]

Paku homospora atau isospora; menghasilkan satu jenis spora dengan bentuk dan ukuran yang sama. Paku homospora disebut juga berumah satu karena sporanya akan tumbuh menjadi protalium pembentuk anteridium maupun arkegonium. Contohnya Lycopodium, Nephrolepis, Drymoglossum, dan Dryopteris filix-mas.

Paku heterospora atau anisospora; menghasilkan dua jenis spora dengan ukuran yang berbeda.Spora yang berukuran besar (makrospora atau megaspora) berkelamin jantan yang akan tumbuh menjadi mikroprotalium pembentuk anteridium. Spora yang berukuran kecil (mikrospora) berkelamin jantan yang akan tumbuh menjadi makroprotalium atau megaprotalium pembentuk arkegonium. Paku heterospora disebut juga berumah dua. Contohnya Selaginella (paku rane), Salvinia, Marsilea (semanggi).

Paku peralihan atau campuran; menghasilkan spora yang berukuran sama, seperti jenisnya berbeda (berkelamin jantan atau betina). Spora dapat tumbuh menjadi protalium yang akan membentuk salah satu alat kelamin; arkegonium atau anteridium saja. Paku peralihan termasuk berumah dua. Contohnya Equisetum debile (paku ekor kuda).

3. Struktur dan Fungsi Tubuh Pteridohyta Bentuk Gametofit

Gametofit pada tumbuhan paku berupa talus; ada yang berukuran kecil (beberapa milimiter) dan ada yang berukuran besar. Pada umumnya gametofit berbentuk lembaran seperti hati atau daun waru yang disebut protalium (protalus). Gametofit melekat pada substrat dengan menggunakan rizoid. Gametofit berukuran kecil, misalnya pada Equisetrum dan Lycopodium , sedangkan gametofit berukuran besar, misalnya pada Platycerium bifurcatum (paku tanduk rusa). Pada umumnya sel-sel gametofit mengandung klorofil dan dapat berfotosintesis. Pada jenis tumbuhan paku tertentu, misalnya yang bersimbiosis dengan jamur, zat organik diperoleh dari jamur simbion karena gametofitnya tidak memiliki klorofil sehingga tidak dapat berfotosintesis.

Gametofit akan membnetuk alat kelamin jantan (anteridium) dan alat kelamin betina (arkegonium). Anteridium akan menghasilkan spermatozoid berflagel, sedangkan arkegonium megnhasilkan ovum (sel telur). Tumbuhan paku berumah satu memiliki gametofit biseksual yang dapat membentuk dua macam alat kelamin, baik anteridium maupun arkegonium, misalnya paku homospora. Tumbuhan paku berumah dua memiliki gametofit uniseksual yang hanya membentuk salah satu alat kelamin (anteridium atau arkegonium saja), misalnya paku heteropsora dan paku peralihan.

Baca juga : Pengertian, Ciri, Cara Hidup, Reproduksi, dan Klasifikasi Tumbuhan Lumut

C. Reproduksi Pteridophyta

Tumbuhan paku bereproduksi secara aseksual (vegetatif) maupun seksual (generatif). Reproduksi secara aseksual terjadi dengan pembentukan spora melalui pembelahan meiosis sel induk spora yang terdapat di dalam sporangium (kotak spora). Spora akan tumbuh menjadi gametofit. Selain melalui pembentukan spora, reproduksi secara aseksual juga dapat dilakukan dengan rizom. Rizom akan tumbuh menjalar dan membentuk tunas-tunas tumbuhan paku yang berkoloni (bergerombol). Reproduksi seksual terjadi melalui fertilisasi ovum oleh spermatozoid berflagel yang menghasilkan zigot. Zigot tersebut akan tumbuh menjadi sporofit. Dalam siklus hidupnya, tumbuhan paku mengalami pergiliran keturunan (metagenesis) antara generasi gametofit yang berkromosom haploid (n) dan generasi sporofit yang berkromosom diploid (2n). Generasi sporofit hidup lebih dominan atau memiliki masa hidup yang lebih lama dibanding generasi gametofit.

Metagenesis pada siklus hidup tumbuhan paku homospora adalah sebagai berikut.

Spora berkromosom haploid (n) bila jatuh di habitat yang cocok akan berkecambah, sel-selnya membelah secara mitosis dan tumbuh menjadi protalium (gametofit) yang haploid (n).

Protalium membentuk alat kelamin jantan (anteridium) dan betina (arkegonium) yang haploid (n).

Anteridium menghasilkan spermatozoid berflagel (n) dan arkegonium menghasilkan ovum (n).

Spermatozoid (n) membuahi ovum (n) di dalam arkegonium dan menghasilkan zigot yang diploid (2n).

Zigot (2n) mengalami pembelahan secara mitosis dan tumbuh menjadi tumbuhan paku (sporofit) yang diploid (2n). Tumbuhan paku tersebut tumbuh keluar dari arkegonium induknya.

Sporofit (tumbuhan paku) dewasa menghasilkan sporofit (2n) atau daun penghasil spora.

Sporofit 92n) memiliki sporangium (2n). Di dalam sporangium terdapat sel induk spora berkromosom diploid (2n). Sel induk spora (2n) megalami pembelahan meiosis dan menghasilkan spora yang haploid (n).

[caption id="attachment_1146" align="aligncenter" width="605"]

siklus hidup tumbuhan paku homospora[/caption]

[caption id="attachment_1147" align="aligncenter" width="350"]

Skema pergiliran keturunan pada tumbuhan paku

Skema pergiliran keturunan (metagnenesis) pada tumbuhan paku homospora[/caption]

[caption id="attachment_1148" align="aligncenter" width="438"]

Skema pergiliran keturunan pada tumbuhan paku heterospora[/caption]

[caption id="attachment_1149" align="aligncenter" width="440"]

Skema pergiliran keturunan pada tumbuhan paku peralihan[/caption]

D. Klasifikasi Pteridophyta

Terdapat sekitar 20.000 spesies tumbuhan paku yang sudah dikenali dan diklasifikasikan. Klasifikasi tumbuhan paku dapat dilakukan berdasarkan, antara lain sebagai berikut.

Ada atau tidak adanya daun, serta bentuk dan susunan daunnya.

Susunan sporangium, jenis, bentuk, dan ukuran sporanya.

Bentuk, susunan anatomi tubuh, dan lain-lain.

Tumbuhan paku (Pteridophyta) diklasifikasikan menjadi empat subdivisi, yaitu Psilopsida (paku purba), Lycopsida (paku kawat), Sphenopsida atau Equisetopsida (paku ekor kuda), dan Pteropsida (paku sejati).

[caption id="attachment_1150" align="aligncenter" width="510"]

Beberapa jenis tumbuhan paku: (a) Psilotum sp. (paku purba), (b) Lycopodium sp. (paku kawat), (c) Equisetum (paku ekor kuda), dan (d) Adiantum hispidulum (paku sejati)[/caption]

1. Psilopsida (Paku Purba)

Psilopsida (Yunani, psilos = telanjang) merupakan tumbuhan purba (primitif) yang sebagian besar anggotanya sudah punah dan ditemukan sebagai fosil. Tumbuhan ini diduga hidup pada periode antara zaman Silurian dan Devonian. Hanya beberapa spesies yang masih hidup di bumi saat ini , misalnya Psilotum nudum.

Paku purba memiliki struktur tubuh ytang relatif masih sangat sederhana, dengan tinggi sekitar 30 cm - 1 m. Sporofit (2n) pada umumnya tidak memiliki daun dan akar sejati, tetapi memiliki rizom yang dikelilingi rizoid. Pada paku purba yang memiliki daun, ukuran daun kecil (mikrofil) dan berbentuk seperti sisik. Batang bercabang-cabang dikotomus, berklorofil, dan sudah memiliki sistem vaskuler (pembuluh) untuk mengangkut air serta garam menghasilkan satu jenis spora dengan bentuk dan ukuran yang sama (homospora). Gametofit 9n) tersusun dari sel-sel yang tidak berklorofil sehingga zat organik didapatkan dari simbiosis dengan jamur.

Jenis paku yang termasuk Psilopsida , antara lain Rhynia )paku tidak berdaun) yang telah memfosil. Psilopsida yang saat ini masih hidup di bumi, yaitu Tmesipteris, ditemukan tumbuh di kepulauan Pasifik. Sementara Psilotum tumbuh di daerah tropis dan subtropis.

2. Lycopsida (Paku Kawat)

Lycopsida (paku kawat/paku rambut) disebut juga club moss (lumt gada) atau ground pine (pinus tanah), tetapi sebenarnya bukan merupakan lumut atau pinus. Lycopsida diduga sudah ada di bumi pada masa Devonian, dan tumbuh melimpah selama masa Karboniferus. Lycopsida yang hidup pada masa tersebut kini telah menjadi fosil atau endapan batubara. Pada masa Karboniferus, Lycopsida berukuran tubuh besar (sekitar 3 m) hidup di rawa-rawa selama jutaan tahun, tetapi punah ketika rawa-rawa tersebut mulai mengering. Sementara Lycopsida yang berukuran kecil dapat bertahan hidup sehinga sekarang. Lycopsida banyak tumbuh di hutan-hutan daerah tropis, tumbuh di tanah atau di kulit pohon, tetapi tidak bersifat parasit.

Bagian tubuh Lycopsida yang mudah dilihat merupakan generasi sporofitnya (2n). Sporofit tersusun dari sel-sel yang mengandung klorofil dan memiliki daun berbentuk seperti rambut atau sisik yang tersusun rapat pada batang. Batang berbentuk seperti kawat. Pada ujung cabang-cabang batang terdapat sporofil dengan struktur berbentuk gada (strobilus) yang mengandung sporangium. Sporangium menghasilkan spora. Lycposida ada yang menghasilkan satu jenis spora (homospora), misalnya Lycopodium sp., ada pula yang menghasilkan dua jenis spora (heterospora), misalnya Selaginella sp.

Gametofit (n) berukuran kecil dan tidak berklorofil sehingga zat organik diperoleh dengan cara bersimbiosis dengan jamur. Gametofit ada yang menghasilkan dua jenis alat kelamin (biseksual), misalnya Lycopodium sp., ada pula yang menghasilkan satu jenis alat kelamin (uniseksual) misalnya Selaginella sp.

3. Sphenopsida atau Equisetopsida (Paku Ekor Kuda)

Sphenopsida disebut paku ekor kuda (horstail) karena memiliki percabangan batang yang khas berbentuk ulir atau lingkaran sehingga menyerupai ekor kuda. Paku ekor kuda sering tumbuhan di tempat berpasir. Sporofitnya berdaun kecil (mikrofil) atau berbentuk sisik, warnanya agak transparan dan tersusun melingkar pada batang. Batang Sphenopsida berongga dan beruas-ruas. Batang tampak keras karena tersusun oleh sel-sel dengan sel mengandung silika (sehingga dikenal juga sebagai scouring rushes atau ampelas, yang dapat digunakan sebagai bahan penggosok).

Gametofit paku ekor kuda berukuran kecil (hanya beberapa milimeter) dan mengandung klorofil sehingga dapat berfotosintesis. Gametofit ada yang menghasilkan alat kelamin jantan (anteridium), ada pula yang menghasilkan alat kelamin betina (arkegonium).

Sphenopsida tumbuh melimpah pada masa Karboniferus, dengan ukuran yang besar dan tingginya mencapai 15 m. Sphenopsida merupakan pembentuk endapan batubara. Sphenopsida yang dapat bertahan hidup di bumi hingga saat ini hanya sekitar 25 spesies. Pada umumnya, Sphenopsida berasal dari genus Equisetum (sekitar 15 spesies), dengan ukuran tubuh (tinggi) rata-rata 1 m, tetapi ada pula yang mencapai 4,5 m. Sphenopsida tumbuh di tepian sungai yang lembap dan daerah subtropis belahan bumi utara. Contoh Sphenopsida antara lain Equisetum ramosissimum, Equiset arvense dan Calamites (sudah punah).

4. Pteropsida (Paku Sejati)

Pteropsida (paku sejati) atau pakis merupakan kelompok tumbuhan paku yang sering kita temukan di berbagai habitat, terutama di tempat yang lembap. Pterosida hidup di tanah, di air, atau epifit di pohon. Pteropsida yang hidup di hutan hujan tropis sangat beraneka ragam jenisnya, namun Pteropsida juga ditemukan di daerah beriklim sedang (subtrois).

Sporofit Pteropsida memiliki akar, batang, dan daun. Ukuran batang bervariasi; ada yang kecil dan ada pula yang besar seperti pohon. Batangnya berada di bawah permukaan atanah (rizom). Daun Pteropsida berukuran lebih besar dibanding kelompok tumbuan paku lainnya. Pada umumnya daun berbentuk lembaran, berukuran besar (makrofil), dan majemuk (terbagi menjadi beberapa lembaran), dengan tulang daun bercabang-cabang. Daun yang masih muda menggulung (circinat). Pteropsida memiliki sporofil (daun yang menghasilkan spora) dan tropofil (daun untuk fotosintesis dan tidak mengandung spora). PAda sporofil terdapat sporangium yang terkumpul di dalam sorus di bawah permukaan daun. Pada Pteropsida yang hidup di air, sporangium terkumpul dalam sporokarp.

Gametofit Pteropsida memiliki klorofil, dengan ukuran yang bervariasi (disebut juga protalium). Gametofit bersifat biseksual atau uniseksual.

Terdapat sekitar 12.000 spesies Pteropsida, antara lain Adiantum fimbriatum, Asplenium nidus, dan Marsiliea crenata.

E. Peranan Pteridophyta bagi Manusia

Tumbuhan paku memiliki banyak manfaat bagi kehidupan manusia, namun ada pula yang merugikan. Tumbuhan paku yang bermanfaat antara lain sebagai berikut.

Tanaman hias, misalnya Adiantum (suplir), Platycerium sp. (paku tanduk rusa), Asplenium nidus (paku sarang burung), Nephrolepis, dan Alsophila glauca (paku tiang).

Bahan obat-obatan, antara lain Equisetum (paku ekor kuda) yang memiliki fungsi diuretik (melancarkan pengeluaran urine) dan Selaginella plana (obat luka).