PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN PADA MAHKLUK HIDUP

Pada perbincangan sehari-hari, Anda tentunya sering mendengar kata tumbuh dan juga berkembang. Tumbuh sering dikaitkan dengan tinggi, besar, dan panjang. 

Adapun berkembang sering dikaitkan dengan perubahan bentuk. Jadi, apa perbedaan tumbuh dan berkembang?
Pertumbuhan dapat diartikan menjadi beberapa hal, seperti bertambahnya ukuran, volume, berat, atau jumlah sel. Contohnya, seorang anak yang menjadi tinggi. Oleh karena itu, pertumbuhan pada tumbuhan dapat diartikan sebagai seluruh penambahan ukuran organisme atau bagiannya yang irreversible (tidak dapat terbalikkan). 

Pada tingkat sel, pertumbuhan terjadi karena pembelahan sel dan penambahan ukuran sel.
Perkembangan dapat diartikan sebagai perubahan kualitatif (bentuk dan sifat) organisme atau bagiannya. 

Pada tumbuhan, perkembangan erat kaitannya dangan pembentukan organ-organ tumbuhan dan perubahan bentuk dari embrio atau biji hingga menjadi tumbuhan utuh.
Organ tumbuhan seperti akar, batang, dan daun, semuanya tersusun atas berbagai jaringan. Susunan jaringan ini, mirip pada berbagai kelompok tumbuhan. Perlu diketahui, bahwa semua jaringan pada tumbuhan berasal dari satu jaringan, yaitu jaringan meristem. 

Bagaimanakah sel jaringan meristem berubah menjadi sel-sel jaringan lain?
Pada perkembangan tumbuhan, terdapat mekanisme yang menyebabkan sel-sel muda berkembang menjadi bermacam-macam sel atau jaringan dewasa, mekanisme ini disebut diferensiasi.  Dengan kata lain, diferensiasi adalah proses beratur yang menyebabkan sel dengan struktur dan fungsi sama, menjadi berbeda. Hal tersebut terjadi selama hidup tumbuhan dan selalu diikuti oleh perubahan fisiologis yang kompleks.

Diferensiasi menghasilkan sel, jaringan, dan organ terspesialisasi untuk fungsi yang berbeda.
Luka pada tumbuhan dapat merusak pola struktural tumbuhan tersebut. Misalnya, karena tumbuhan dimakan oleh herbivora, jaringan pengangkut di batang atau daun rusak. Contoh lain, patahnya cabang-cabang tumbuhan oleh tiupan angin yang kuat.
Jika terjadi luka, sel-sel dekat daerah luka merespons terhadap kerusakan dengan melakukan dediferensiasi. Artinya, sel-sel tersebut kembali menjadi bersifat meristematik, memprogram ulang gen-gennya dan bersiap-siap untuk melakukan diferensiasi. Putusnya seludang pembuluh menginduksi pembelahan sel-sel parenkim di sekitar luka. Hal tersebut membentuk lapisan yang menghubungkan ujung-ujung ikatan pembuluh. Lapisan jaringan parenkim ini kemudian berdediferensiasi menjadi jaringan pembuluh yang menghubungkan jaringan pembuluh dan menutup luka. Karena mekanisme dediferensiasi ini, perkembangan dapat dikatakan bersifat reversibel (dapat terbalikkan).

Tumbuhan dan hewan tumbuh dengan cara yang berbeda. 

Pada hewan, perkembangan dan pertumbuhan seluruh bagian tubuh hingga sempurna terjadi relatif lebih singkat. Pertumbuhan hewan umumnya terhenti setelah pertumbuhan organ-organnya sempurna. Hal ini berbeda dengan pertumbuhan pada tumbuhan yang tidak pernah berhenti seumur hidupnya.
Tidak semua bagian tumbuhan tumbuh secara bersamaan. Pertumbuhan tumbuhan terjadi pada daerah-daerah tertentu yang disebut meristem. Sel-sel pada daerah meristem selalu membelah dan belum berdiferensiasi menjadi sel-sel yang khusus. Oleh karena itu, sel-sel daerah meristem cenderung mirip satu sama lain dan ukurannya lebih kecil dibandingkan sel dewasa (telah terdiferensiasi). Sel meristem memiliki dinding sel yang tipis akibat sering membelah diri.

Terdapat tiga tipe meristem pada tumbuhan, yaitu meristem apikal, meristem lateral, dan meristem interkalar.
1. Meristem apikal terdapat di ujung akar dan ujung batang. Hasil pembelahan meristem ini menghasilkan pemanjangan akar dan batang. 

Proses pemanjangan ini disebut juga dengan pertumbuhan primer. Hal ini akan dijelaskan lebih lanjut pada bahasan selanjutnya.
2. Meristem lateral merupakan meristem silindris yang terdapat pada batang dan akar tumbuhan dikotil. Aktivitas meristem ini menghasilkan pembesaran diameter batang dan akar. Proses ini dikenal dengan pertumbuhan sekunder. Pertumbuhan ini membuat tumbuhan menjadi kokoh dan memungkinkan untuk bertambah tinggi mencari cahaya matahari.
3. Meristem interkalar terdapat di antara jaringan dewasa. Meristem ini umumnya terdapat pada tumbuhan rumput dan bambu. Meristem ini terdapat pada dasar buku sehingga tumbuhan menjadi tinggi dan dapat menumbuhkan kembali pucuk jika pucuk termakan hewan herbivor.

Pertumbuhan dan perkembangan dimulai saat embrio atau biji. Biji yang biasa Anda temukan umumnya berada dalam fase istirahat atau dorman. Pada fase ini biji dapat bertahan dalam kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan, seperti musim dingin ataupun pada saat kekeringan. Penyerapan air dan suhu lingkungan yang menunjang dapat memecah dormansi sehingga pertumbuhan dimulai. Proses penyerapan air pada biji ini disebut imbibisi. Adanya imbibisi mengaktifkan enzim-enzim untuk memulai perkecambahan.
Struktur pertama yang keluar dari biji adalah radikula, yang akan membentuk akar primer. Radikula merupakan bagian dari hipokotil atau bagian bawah kotiledon. Setelah radikula tumbuh, kemudian muncul epikotil atau bakal batang.
Terdapat perbedaan perkecambahan pada tumbuhan monokotil dan dikotil. Tumbuhan monokotil memiliki koleoptil, yakni selubung pelindung daun yang berguna saat daun tumbuh ke atas. Setelah daun muda mampu menangkap cahaya dan terus tumbuh ke atas, bagian lain dari biji tetap berada di bawah tanah. Pola perkecambahan ini disebut hipogeal dan umumnya terjadi pada monokotil.

Tumbuhan dikotil tidak memiliki koleoptil. Pola perkecambahannya pun berbeda dengan monokotil. Kotiledon pada dikotil akan terangkat dari tanah ketika hipokotil memanjang. Pola ini disebut juga epigeal 

Pertumbuhan Primer
Jika Anda mengecambahkan biji, misalnya biji kacang tanah. pertumbuhan yang menyebabkan kecambah biji kacang merah dapat memanjang adalah pertumbuhan primer. Pertumbuhan primer memungkinkan akar menembus tanah dan ujung batang mencapai cahaya matahari. Akhirnya, bakal akar dan bakal batang tersebut akan membentuk sistem akar dan sistem tajuk.
Saat biji berkecambah, bakal akar yang terbentuk disebut radikula. Pada kebanyakan tumbuhan dikotil, akar primer yang terbentuk dari radikula akan berkembang membentuk akar tunggang . Selanjutnya, akar tunggang ini akan membentuk cabang-cabang akar.
Pada tumbuhan monokotil, seperti tumbuhan jagung, akar primer akan berkembang menjadi banyak akar dengan ukuran yang sama. Jenis akar ini disebut akar serabut .

Pada ujung akar terdapat beberapa daerah pertumbuhan primer akar. Daerah tersebut, yaitu daerah pembelahan sel, daerah pemanjangan, dan daerah pematangan 

 

Daerah pembelahan sel meliputi meristem apikal dan sel-sel yang terbentuk dari meristem apikal. Sel-sel akar baru terbentuk di daerah ini, termasuk sel tudung akar. Sel Meristem pada daerah ini membelah diri setiap 12–36 jam. Pada beberapa tumbuhan, pembelahan meristem ini menghasilkan hampir 20.000 sel baru setiap hari.
Pada daerah pemanjangan, sel-sel akar memanjang bahkan hingga sepuluh kali dari panjang awal sel. Pemanjangan sel inilah penyebab utama memanjangnya akar lebih jauh ke dalam tanah.  Sel-sel ini memanjang dan tidak melebar ke segala arah dikarenakan adanya serat selulosa yang membungkus sel-sel tersebut pada dinding selnya. 

Sel-sel pada daerah pemanjangan mendorong tudung akar dan meristem apikal sel menembus tanah. Daerah pemanjangan menghasilkan pemanjangan rata-rata akar hingga 4 cm per hari. Sel-sel di belakang daerah pemanjangan tidak memanjang.
Sel-sel pada daerah pemanjangan mulai melakukan diferensiasi. Diferensiasi ini akan berakhir pada daerah pematangan. Daerah pematangan dapat mudah dibedakan dengan adanya rambut akar.
Pada batang, pertumbuhan primer terjadi di ujung pucuk. Meristem apikal pada pucuk ini terlihat sebagai kumpulan sel yang membelah dan membentuk kubah. Pemanjangan terjadi di bagian bawah meristem apikal pucuk.  Hasil pemanjangan mendorong meristem apikal ke atas. 

Ketika meristem apikal terus mendorong ke atas, beberapa sel hasil pembelahan tetap di bawah dan menjadi meristem tunas ketiak daun.

Pertumbuhan Sekunder
Pada tumbuhan berkayu atau tumbuhan dikotil, pertumbuhannya tidak hanya memanjang, tetapi ukuran diameter akar dan batangnya juga terus membesar. Membesarnya diameter batang dan akar ini disebut pertumbuhan sekunder. Pertumbuhan sekunder disebabkan oleh aktivitas meristem lateral. Meristem lateral ini berupa kambium dan kambium gabus. 

Proses pertumbuhan sekunder dimulai dari aktivitas kambium pembuluh. Kambium ini membentuk pembuluh xilem primer ke arah dalam dan membentuk floem primer ke arah luar. Pada saat tersebut, pertumbuhan batang tidak jauh berbeda dengan pertumbuhan batang pada pertumbuhan primer. Selanjutnya, pertumbuhan sekunder menambah lapisan pembuluh xilem sekunder dan floem sekunder. Setiap tahun, kambium pembuluh menambah lapisan xilem sekunder dan floem sekunder. Dengan demikian, kambium pembuluh menambah ukuran diameter akar dan batang.
Aktivitas kambium pembuluh yang memperbesar diameter batang tidak dapat diimbangi oleh aktivitas epidermis (kulit) dan korteks bagian luar. Akibatnya, dibentuk lapisan gabus yang menggantikan fungsi epidermis. Lapisan gabus dewasa merupakan sel mati dan memiliki dinding tebal yang berlilin. Lapisan ini melindungi jaringan batang di bawahnya dari penguapan, kerusakan fisik, dan patogen. Lapisan gabus diproduksi oleh jaringan kambium gabus dari sel parenkim di korteks. Pada beberapa permukaan batang terdapat lentisel Karena lapisan gabus tidak memungkinkan terjadinya pertukaran gas. Perhatikan gambar berikut ini.