Gymnospermae
Gymnospermae, yang berarti “biji terbuka” adalah kelompok beragam tanaman benih dan bersifat paraphyletic. Kelompok paraphyletic adalah mereka yang tidak semua anggotanya merupakan keturunan dari satu nenek moyang yang sama. Karakteristik mereka termasuk biji terbuka, gamet betina dan jantan yang terpisah, penyerbukan oleh angin, dan tracheid (yang mengangkut air dan zat terlarut dalam sistem pembuluh darah).
Biji gymnosperma tidak tertutup dalam ovarium; sebaliknya, mereka terpapar pada kerucut atau daun yang dimodifikasi. Sporofil adalah daun khusus yang menghasilkan sporangia. Istilah strobilus (jamak = strobili) menggambarkan pengaturan ketat sporofil di sekitar tangkai pusat, seperti yang terlihat pada kerucut. Beberapa biji diselimuti oleh jaringan sporofit pada saat pematangan. Lapisan jaringan sporofit yang mengelilingi megasporangium, dan kemudian, embrio, disebut integumen.
Gymnospermae adalah filum dominan di era Mesozoikum. Mereka diadaptasi untuk hidup di tempat air tawar langka selama sebagian tahun ini, atau di tanah rawa yang miskin nitrogen. Oleh karena itu, mereka masih merupakan filum yang menonjol dalam bioma konifer atau taiga, di mana konifer hijau memiliki keuntungan selektif dalam cuaca dingin dan kering.
Konifer Evergreen melanjutkan fotosintesis tingkat rendah selama bulan-bulan dingin, dan siap untuk memanfaatkan hari-hari cerah pertama musim semi. Salah satu kelemahannya adalah konifer lebih rentan terhadap infestasi daripada pohon gugur karena konifer tidak kehilangan daunnya sekaligus. Karena itu mereka tidak dapat menumpahkan parasit dan memulai kembali dengan pasokan daun segar di musim semi.
Siklus hidup gymnosperma melibatkan pergantian generasi, dengan sporofit dominan di mana gametofit betina berada, dan berkurangnya gametofit. Semua gymnospermae heterospora. Organ reproduksi pria dan wanita dapat terbentuk di kerucut atau strobili. Sporangia jantan dan betina dihasilkan baik pada tanaman yang sama, digambarkan sebagai tanaman monoecious (biseksual), atau pada tanaman yang terpisah, disebut sebagai tanaman dioecious (“dua rumah” atau uniseksual). Siklus hidup konifer akan menjadi contoh reproduksi di gymnospermae.
Siklus Hidup Konifer
Pohon pinus adalah tumbuhan runjung (cone bearing) dan membawa sporofil jantan dan betina pada sporofit dewasa yang sama. Karena itu, mereka adalah tanaman monoecious. Seperti semua gymnospermae, pinus heterosporus dan menghasilkan dua jenis spora: mikrospora jantan dan megaspora betina.
Dalam kerucut jantan, atau kerucut staminate, mikrosporosit menimbulkan butiran serbuk sari oleh meiosis. Di musim semi, sejumlah besar serbuk sari kuning dilepaskan dan dibawa oleh angin. Beberapa gametofit akan mendarat di kerucut wanita. Penyerbukan didefinisikan sebagai inisiasi pertumbuhan tabung serbuk sari. Tabung serbuk sari berkembang perlahan, dan sel generatif dalam butir serbuk sari membelah menjadi dua sel sperma haploid dengan mitosis.
Pada pembuahan, salah satu sel sperma akhirnya akan menyatukan nukleus haploidnya dengan nukleus haploid sel telur haploid.
Kerucut wanita, atau kerucut ovulasi, mengandung dua ovula per skala. Satu sel induk megaspore, atau megasporocyte, mengalami meiosis di setiap ovula. Tiga dari empat sel terurai; hanya satu sel yang masih hidup yang akan berkembang menjadi gametofit multiseluler wanita, yang membungkus archegonia (archegonium adalah organ reproduksi yang mengandung telur besar tunggal).
Setelah pembuahan, telur diploid akan menimbulkan embrio, yang tertutupi oleh kulit biji dari tanaman induk. Pemupukan dan pengembangan benih adalah proses panjang di pohon pinus: mungkin perlu waktu hingga dua tahun setelah penyerbukan. Benih yang terbentuk mengandung tiga generasi jaringan: kulit biji yang berasal dari jaringan sporofit, gametofit yang akan memberikan nutrisi, dan embrio itu sendiri.
Gambar 1 menggambarkan siklus hidup konifer. Fase sporofit (2n) adalah fase terpanjang dalam kehidupan gymnospermae. Gametofit (1n) —mikrospor dan megaspora — diperkecil ukurannya. Diperlukan waktu lebih dari satu tahun antara penyerbukan dan pemupukan sementara tabung serbuk sari tumbuh menuju megasporocyte (2n), yang mengalami meiosis menjadi megaspores. The megaspores akan matang menjadi telur (1n).
Keanekaragaman Gymnospermae
Gymnospermae modern dikelompokkan menjadi empat filum. Coniferophyta, Cycadophyta, dan Ginkgophyta serupa dalam produksi kambium sekunder (sel-sel yang menghasilkan sistem pembuluh darah batang atau batang dan sebagian khusus untuk transportasi air) dan pola pengembangan benih mereka. Namun, ketiga filum tersebut tidak terkait erat secara filogenetik satu sama lain. Gnetophyta dianggap sebagai kelompok terdekat dengan angiospermae karena mereka menghasilkan jaringan xilem sejati.
Konifer (Coniferophyta)
Konifer adalah filum dominan gymnospermae, dengan spesies yang paling beragam (Gambar 2). Kebanyakan adalah pohon-pohon tinggi yang biasanya memiliki daun seperti daun atau jarum. Penguapan air dari daun berkurang oleh bentuknya yang tipis dan kutikula yang tebal. Snow slide dengan mudah dari daun berbentuk jarum, menjaga beban ringan dan mengurangi patah cabang. Adaptasi terhadap cuaca dingin dan kering menjelaskan dominasi konifer di dataran tinggi dan di iklim dingin.
Konifer termasuk pohon cemara yang sudah dikenal seperti pinus, spruces, cemara, cedar, sequoias, dan yews. Beberapa spesies gugur dan kehilangan daunnya di musim gugur. Larch Eropa dan tamarack adalah contoh konifer gugur (Gambar 2c). Banyak pohon jenis konifera dipanen untuk bubur kertas dan kayu. Kayu konifer lebih primitif daripada kayu angiospermae; mengandung tracheids, tetapi tidak ada elemen bejana, dan karenanya disebut sebagai “kayu lunak.”
Gambar 2. Konifer adalah bentuk dominan vegetasi di lingkungan yang dingin atau gersang dan pada ketinggian tinggi. Yang ditunjukkan di sini adalah (a) cemara cemara Picea sp., (B) juniper Juniperus sp., (C) sequoia Sequoia Semervirens, yang merupakan gymnosperma gugur, dan (d) larcinia Larix tamarack. Perhatikan daun kuning tamarack.
Cycads (Sikas)
Sikas tumbuh subur di daerah beriklim sedang, dan sering disalahartikan sebagai telapak tangan karena bentuknya yang besar, daun majemuk. Sikas mengandung kerucut besar (Gambar 3), dan dapat diserbuki oleh kumbang daripada angin: tidak biasa untuk gymnospermae. Mereka mendominasi lanskap selama zaman dinosaurus di Mesozoikum, tetapi hanya seratus atau lebih spesies bertahan hingga zaman modern. Mereka menghadapi kemungkinan kepunahan, dan beberapa spesies dilindungi melalui konvensi internasional. Karena bentuknya yang menarik, tanaman ini sering digunakan sebagai tanaman hias di taman tropis dan subtropis.
Gingkofita (Gingkophytes)
Spesies tunggal yang masih hidup dari kelompok gingkofita adalah Gingko biloba (Gambar 4). Daunnya yang berbentuk kipas — unik di antara tanaman benih karena memiliki pola venasi dikotomis — menguning di musim gugur dan jatuh dari pohon. Selama berabad-abad, G. bilobawas dibudidayakan oleh para biarawan Buddha Cina di biara-biara, yang memastikan pelestariannya. Ini ditanam di ruang publik karena sangat tahan terhadap polusi. Organ jantan dan betina diproduksi pada tanaman yang terpisah. Biasanya, tukang kebun hanya menanam pohon jantan karena biji yang dihasilkan oleh tanaman betina memiliki aroma mentega tengik.
Gnetofita (Gnetophytes)
Gnetophytes adalah yang paling dekat dengan angiospermae modern, dan termasuk tiga genera tanaman yang berbeda: Ephedra, Gnetum, dan Welwitschia (Gambar 5). Seperti angiospermae, mereka memiliki daun lebar. Di zona tropis dan subtropis, gnetofit adalah tanaman merambat atau semak kecil. Ephedra terjadi di daerah kering di Pantai Barat Amerika Serikat dan Meksiko. Daun Ephedra yang kecil dan mirip sisik adalah sumber senyawa efedrin, yang digunakan dalam pengobatan sebagai dekongestan yang kuat. Karena efedrin mirip dengan amfetamin, baik dalam struktur kimia dan efek neurologis, penggunaannya terbatas pada obat resep. Seperti angiospermae, tetapi tidak seperti gymnospermae lainnya, semua gnetofit memiliki elemen pembuluh dalam xilemnya.
Kesimpulan
Gymnospermae adalah tanaman benih heterosporous yang menghasilkan biji terbuka. Mereka muncul pada periode Paleozoikum dan merupakan tanaman dominan selama Mesozoikum. Gymnosperma modern termasuk dalam empat filum. Filum terbesar, Coniferophyta, diwakili oleh konifer, tanaman dominan di ketinggian dan lintang tinggi. Cycads (filum Cycadophyta) menyerupai pohon palem dan tumbuh di daerah beriklim tropis. Gingko biloba adalah satu-satunya perwakilan filum Gingkophyta. Filum terakhir, Gnetophyta, adalah kelompok beragam semak yang menghasilkan elemen kapal di kayu mereka.
