Keanekaragaman Makhluk Hidup dan Persebarannya

A.    Biosfer dan Makhluk Hidup

Biosfer adalah zona tipis di Bumi dan di atas permukaan Bumi yang tebalnya tidak lebih dari 20 km. Saat ini Bumi merupakan satu-satunya tempat di alam dunia yang diketahui terdapat kehidupan dan tempat makhluk hidup melakukan aktivitas hidupnya. Makhluk hidup selalu berinteraksi dengan lingkungannya, yang terdiri dari lingkungan tak hidup (abiotik) dan lingkungan hidup (biotik).

Biosfer terdiri dari sebagian lapisan atmosfer dan lapisan kulit Bumi. Lapisan atmosfer adalah lapisan udara di atas muka Bumi, yang membungkusnya dengan gas-gas dan terdiri dari tiga lapisan utama, yaitu ionosfer (+80 km di atas muka Bumi), stratosfer (16-18 km di atas muka Bumi), troposfer (0-16 km di atas muka Bumi).

Sampai saat ini, baru diketahui hanya di lapisan troposfer makhluk hidup bisa beraktivitas. Troposfer adalah lapisan dinamis yang terdapat uap air yang dapat membentuk awan dan hujan secara periodik.

Sedangkan lapisan kulit Bumi terdiri dari dua bagian, yaitu litosfer dan hidrosfer. Litosfer merupakan bagian yang padat dari lapisan kulit Bumi. Sedangkan hidrosfer merupakan bagian yang cair dari lapisan kulit Bumi.

Jadi makhluk hidup tinggal dan beraktivitas di kedua lapisan bumi tersebut. Makhluk hidup hanya dapat beraktivitas pada lapisan troposfer dari atmosfer, hidrosfer, dan litosfer. Oleh karena itu, ketika lapisan tersebut disebut dengan lapisan biosfer.

B.     Sel Sebagai Unit Kehidupan

1.      Sel Sebagai Unit Kehidupan

Sel merupakan unit kehidupan, baik dari segi struktural, pertumbuhan, reproduksi, hereditas, dan fungsional. Sel sebagai unit struktural maksudnya adalah sel merupakan satuan terkecil penyusun tubuh organisme. Organisme multiseluler, tubuhnya dibangun oleh banyak sel yang diperoleh darin pembelahan mitosis berulang-ulang sebuah sel tunggal (monoseluler) yang disebut zigot. Zigot dihasilkan dari peleburan sel kelamin (sel benih) jantan dan betina. Karena dari sel kelamin dapat dihasilkan individu baru, sel dikatakan juga sebagai unit produksi. Masing-masing sel kelamin (sel kelamin jantan dan sel kelamin betina) membawa materi genetik (genom) sebagai penentu sifat (karakter) yang akan diwariskan kepada turunannya (individu baru).

Di dalam masing-masing sel penyusun tubuh makhluk hidup terselenggara semua aktivitas kehidupan, baik pada organisme uniseluler, organisme yang selnya bergabung membentuk koloni dan pada organisme uniseluler. Pada organisme uniseluler, seluruh aktivitas hidup dilaksanakan oleh sel tersebut. Pada organisme yang berbentuk koloni belum tampak diferensiasi fungsi yang jelas dari masing-masing sel penyusun koloninya. Sedangkan organisme multiseluler terdapat diferensiasi fungsi untuk menjalankan aktivitas kehidupan.

Agar dapat melaksanakan seluruh aktivitas hidup, sel harus memiliki bagian-bagian utama, yaitu membran plasma, protoplasma (cairan sel atau sitoplasma dengan seluruh organel-organel sel yang terdapat di dalamnya), dan nukleus yang mengandung materi genetik (genom).

2.      Reproduksi Sel

a.       Reproduksi Sel

Reproduksi sel dapat diartikan sel memperbanyak diri, baik yang terjadi pada organisme tingkat sel (uniseluler) maupun yang terjadi pada sel-sel penyusun tubuh organisme multiseluler. Reproduksi sel dapat dibedakan atas: amitosis, mitosis, dan meiosis. Amitosis adalah pembelahan langsung tanpa melalui tahapan. Pada amitosis, mula-mula nukleus membelah kemudian diikuti pembagian sitoplasma dari sel induk, dan dari satu sel induk bisa terbentuk dua sel baru atau lebih.

Sedangkan mitosis adalah pembelahan sel melalui beberapa tahapan utama yaitu: profase, metafase, anafase dan telofase. Mitosis ditujukan untuk memperbanyak sel, biasanya terjadi pada proses pertumbuhan individu dan perbaikan (pengganti) sel-sel tubuh yang rusak.

Kemudian meiosis adalah pembelahan sel yang bersifat reduksi dari sel yang diploid menjadi sel haploid (terjadi penurunan jumlah kromosom sel anak menjadi setengah jumlah kromosom sel induknya), dan dari satu sel induk menjadi empat sel anak. Meiosis terdiri dari dua tahap pembelahan yaitu meiosis I dan meiosis II. Meiosis I terdiri dari profase I yang terbagi lagi menjadi 5 fase yaitu leptonema, zygonema, pakhinema, diplonema, dan diakinesis.

b.      Reproduksi Makhluk Hidup

Proses yang dilakukan oleh makhluk hidup untuk menghasilkan individu baru (keturunan) dari jenisnya dinamakan reproduksi (perkembangbiakan). Tujuan reproduksi adalah untuk mempertahankan kelestarian suatu spesies (jenis) makhluk hidup. Banyak cara reproduksi yang dilakukan oleh organisme. Cara-cara  reproduksi tersebut dikelompokkan atas: 1) reproduksi aseksual (vegetatif), dan 2) reproduksi seksual (generatif).

Reproduksi aseksual adalah jenis reproduksi yang dilakukan oleh suatu organisme dengan melibatkan sel tubuh saja tanpa melibatkan sel kelamin. Pada hewan, perkembangbiakan seperti ini umumnya hanya dijumpai pada hewan rendah, misalnya paramaecium, amoeba, dan euglena dengan membelah diri; hydra dan ubur-ubur dengan bertunas; bintang laut dan planaria dengan fragmentasi. Pada tumbuhan reproduksi aseksual dilakukan oleh tumbuhan rendah sampai tumbuhan tinggi; misalnya membentuk spora pada algae dan lumut; tunas, umbi, rizoma pada tumbuhan tinggi.

Reproduksi seksual adalah perkembangbiakan makhluk hidup yang melibatkan sel kelamin (gamet). Dengan demikian, yang dimaksud reproduksi seksual bukan hanya perkembangbiakan melalui perkawinan (peleburan sel kelamin jantan dan betina) saja, tetapi partenogenesis pun termasuk di dalamnya. Partenogenesis adalah reproduksi seksual dimana gamet betina (ovum) tumbuh menjadi embrio tanpa menyatu dengan gamet jantan (sperma). Partenogenesis ini dijumpai pada lebah, semut, lalat buah, dan lain-lain. Konyugasi pun dimasukkan ahli ke dalam jenis reproduksi seksual.

Selain reproduksi yang berlangsung secara alami, kita kenal pula ada reproduksi buatan, baik yang dilakukan secara in vivo maupun in vitro. Reproduksi buatan biasanya dilakukan oleh manusia untuk meningkatkan kesejahteraannya. Misalnya reproduksi buatan yang dilakukan pada tumbuhan dan hewan ternak.

1)      Reproduksi Alami pada Hewan

Hewan dapat melakukan reproduksi aseksual dan seksual. Reproduksi aseksual pada hewan sedikit terjadi jika dibandingkan dengan tumbuhan, dan hanya terbatas pada hewan tingkat rendah, yaitu dengan cara pembelahan sel, pertunasan (“budding”), dan fragmentasi.

Pembelahan: Terjadi pada hewan bersel satu (Protozoa), misalnya amoeba, paramaecium, dan euglena.

Pertunasan (budding): Terjadi  pada Hydra sp, ubur-ubur, dan lain-lain. Keturunan baru berkembang dari tunas yang tumbuh pada tubuh induk. Pada beberapa spesies, misalnya ubur-ubur dan Hydra sp, tunas akan lepas dan dapat hidup bebas. Pada koral, tunas tetap terikat pada tubuh induk dan menyebabkan terjadinya koloni.

Fragmentasi: Terjadi pada beberapa jenis cacing (misalnya planaria), bintang laut, ular, dan lain-lain. Pada beberapa jenis cacing, setelah tubuh mencapai ukuran normal (dewasa), secara spontan cacing tersebut terbagi-bagi menjadi delapan atau sembilan bagian. Setiap bagian akan berkembang menjadi cacing dewasa dan proses ini terulang kembali.

Reproduksi seksual merupakan cara reproduksi pada hampir semua hewan mulai hewan tingkat rendah sampai hewan tingkat tinggi. Reproduksi seksual melibatkan kelenjar kelamin (gonad) untuk menghasilkan gamet jantan (sperma) dan gamet betina (ovum atau sel telur). Pada umumnya reproduksi seksual terjadi melalui penyatuan sperma dan ovum saat berlangsungnya pembuahan (fertilisasi), walaupun pada partenogenesis ovum dapat berkembang menjadi individu baru tanpa fertilisasi. Sperma memiliki bentuk dan ukuran yang jauh berbeda dengan ovum sehingga disebut heterogamet.

2)      Reproduksi Alami pada Tumbuhan

Tumbuhan juga melakukan reproduksi aseksual dan seksual, sama halnya dengan hewan. Bedanya, pada tumbuhan, semua tingkatan mulai dari tumbuhan tingkat rendah sampai tumbuhan tingkat tinggi mampu melakukan reproduksi aseksual maupun seksual. Pada tumbuhan, fertilisasi dan meiosis membagi kehidupan individu menjadi dua fase atau generasi, yaitu generasi gametofit mulai dengan spora yang dihasilkan saat meiosis. Spora ini haploid dan semua sel yang diturunkannya juga haploid. Diantara sel-sel yang dihasilkan generasi sporofit mulai dengan zigot yang diploid, semua sel yang berasal dari sini  yang berkembang dengan cara mitosis juga diploid. Akhirnya sel-sel tertentu akan menjalani meiosis sehingga terbentuk spora-spora, pertanda dimulai kembali generasi gametofit.

3)      Reproduksi Buatan

Reproduksi buatan umumnya sengaja dilakukan oleh manusia untuk menunjang kesejaheraanya. Reproduksi buatan ini dapat dilakukan secara in vivo maupun in vitro. Reproduksi vegetatif buatan sangat banyak dilakukan manusia pada tumbuhan, misalnya memperbanyak tanaman dengan stek, cangkok, menyambung, menempel, dan lain-lain. Kesemua cara ini ditujukan agar tanaman berproduksi dalam waktu yang cepat dan kualitas baik.

Pada hewan ternak, reproduksi buatan in vivo dilakukan dengan mempertemukan gamet jantan dan betina tetap dalam tubuh hewan betina, tetapi dengan metode kawin suntik. Pada proses ini, sperma dari hewan jantan yang kita inginkan ditransfer ke dalam saluran kelamin hewan betina yang sedang birahi dengan sejenis alat yang mempunyai jarum suntik, sehingga disebut kawin suntik.

Pada reproduksi buatan in vitro (yang sangat dikenal dengan bayi tabung pada manusia), reproduksi dilakukan dengan cara menyatukan gamet jantan dan gamet betina di luar tubuh hewan yang bersangkutan, yang biasanya digunakan cawan petri, karena itulah disebut in vitro yang secara harfiah artinya di dalam gelas (cawan). Setelah terjadi pembuahan dalam cawan, embrio dibiarkan berkembang sampai stadium blastula, kemudian ditransfer ke dalam rongga uterus (rahim) ibu. Di dalam rahim itu embrio berkembang, berimplantasi, dan menjadi individu baru seperti pada kehamilan biasa. Teknik seperti ini sering disebut bayi tabung.

C.     Asal Mula Kehidupan

Berikut in adalah beberapa teori tentang asal mula kehidupan di Bumi.

1.      Teori Cosmozoa, menyatakan bahawa makhluk hidup datang di Bumi dari bagian lain alam semesta ini. Teori ini berdasarkan dua asumsi bahwa, (1) benda hidup itu ada atau telah ada di suatu tempat dalam alam semesta ini dan (2) hidup itu dapat dipertahankan selama perjalanan antar benda angkasa ke Bumi.

2.      Teori Pfluger, menyatakan bahwa Bumi berassal dari suatu materi yang sangat panas, kemudian dari bahan itu mengandung karbon  dan nitrogen terbentuk senyawa Cyanogen (CN). Dari senyawa ini terbentuk zat protein pembentuk protoplasma yang akan menjadi makhluk hidup.

3.      Teori Moore, menyatakan bahwa dapat munncul dari kondisi yang cocok dari bahan anorgonik pada saat Bumi mengalami pendinginan melalui suatu proses yang kompleks dalam larutan yang labil. Bila keadaan kompleks ini tercapai akan muncullah hidup itu.

4.      Teori Allen, menyatakan pada saat keadaan fisis Bumi ini seperti keadaan sekarang, beberapa reaksi terjadi yaitu energi yang datang dari sinar Matahari diserap oleh zat besi yang lembab dan menimbulkan pengaturan atom dari materi-materi. Interaksi antara nitrogen, karbon, hidrogen, oksigen, dan sulfur dalam genangan air di muka Bumi akan mementuk zat-zat yang difus yang akhirnya membentuk protoplasma benda hidup.

5.      Teori Transendental, teori ini menyatakan bahwa makhluk hidup itu diciptakan oleh Super Nature atau Tuhan Yang Mahakuasa di luar jangkauan sains. (Jasin, 1997:120-121).

D.    Proses Evolusi Kehidupan

Perubahan makhluk hidup dari bentuk yang sederhana ke bentuk yang lebih kompleks dan bervariasi terjadi karena DNA mengalami perubahan kode genetik (mutasi). Kode genetik yang paling sesuai dengan keadaan lingkungan  akan mendapatkan peluang ang lebih besar untuk berkembang. Organisme yang dapat bertahan hidup di lingkungan tertentu disebut dengan adaptasi. Makhluk hidup yang mampu beradaptasi terhadap lingkungan hidupnya dapat mengembangkan populasinya, sedangkan yang tidak mampu beraptasi akan punah. Inilah yang disebut dengan seleksi alam (natural selection).

E.     Keanekaragaman Makhluk Hidup

1.      Penyebab Keanekaragaman Makhluk Hidup

Menurut ahli, keanekaragaman makhluk hidup terbentuk dari proses evolusi. Saat Bumi terbentuk terjadi proses evolusi kimiawi. Proses kimiawi mengubah molekul-molekul organik yang lebih besar, yang kemudian memunculkan sel pertama. Setelah waktu yang cukup lama dalam sejarah evolusi, dari sel pertama ini kemudian memunculkan organisme multiseluler pada awal era Paleozoikum. Proses evolusi ini terus berlanjut seiring dengan perubahan iklim dan pergeseran benua. Pada akhirnya sebagai hasil proses evolusi, bermunculanlah beraneka ragam makhluk hidup.

2.      Klasifikasi Makhluk Hidup

Langkah pertama yang dilakukan untuk menngetahui ciri-ciri morfologi, anatomi, fisiologi, perilaku atau ciri-ciri lain dari makhluk hidup adalah identifikasi. Identifikasi yaitu menentukan nama ilmiah dan kelompok makhluk hidup sesuai dengan Kode Tatanama Internasional. Identifikasi merupakan langkah utama klasifikasi. Dengan klasifikasi keanekaragaman hayati makhluk hidup dapat dipelajari dan dipahami dengan lebih mudah atau utuh.

Klasifikasi makhluk hidup dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu system buatan (artifisial), sistem alamiah, dan sistem filogenetik. Sistem buatan adalah pengelompokan makhluk hidup yang lebih banyak didasarkan pada ciri-ciri morfologi atau habitatnya, tetapi penggunaan ciri-ciri alami masih terbatas, sehingga kelompok-kelompok yang dihasilkan juga terbatas. Contoh: 1) Klasifikasi oleh Aristoteles yang mengelompokkan tumbuhan berdasarkan habitat dan perawakannya menjadi 4 kelompok, yaitu; gulma atau liana, semak, perdu, dan pohon. 2) Klasifikasi oleh Carolus Linnaeus yang mengelompokkan tumbuhan menurut jumlah benang sari, yaitu: monandrie (1 benang sari), diandrie (2 benang sari) dan seterusnya.

F.      Persebaran dan Sejarah Perkembangan Makhluk Hidup

1.      Persebaran Makhluk Hidup

Biogeografi adalah ilmu yang mempelajari tentang persebaran organisme di muka bumi. Studi tentang penyebaran spesies menunjukkan, spesies-spesies  berasal dari suatu tempat, namun selanjutnya menyebar ke berbagai daerah. Organisme tersebut kemudian mengadakan diferensiasi menjadi subspesies baru dan spesies yang cocok terhadp daerah yang ditempatinya. Persebaran organisme di bumi dipengaruhi oleh faktor lingkungan, sejarah geologi, dan penghambat fisik.

a.       Faktor Lingkungan

Dua faktor lingkunganutama yang berpengaruh terhadp persebaran makhluk hidup adalah faktor abiotik (daratan, perairan, dan lintang geografis) dan biotik (tumbuhan, hewan dan jasad renik (mikroorganisme).

b.      Faktor Sejarah Geologi

Saat dunia masih bersatu dalam bentuk Pangaea, kira-kira 200 juta tahun lalu, suatu spesies berada dalam pada daerah dan bentuk yang sama. Kemudian seiring berjalannya waktu benua-benua mulai memisahkan diri. Spesies-spesies yang awalnya hidup dalam daratan yang sama kemudian terpisah. Spesies yang terpisah tersebut masing-masing mendapatkan lingkungan yang berbeda. Spesies yang terpisah tersebut mulai beradaptasi dan mengubah bentuk dan fungsi tubuhnya sesuai dengan keadaan lingkungannya. Dengan demikian karena perubahan bentuk dan fungsi tubuhnya maka terbentuklah subspesies.

c.        Faktor Penghambat Fisik

Faktor penghambat fisik disebut juga penghalang geografi atau barrier (isolasi geografi) seperti daratan (land barrier), perairan (water barrier), dan penggentingan daratan (isthmus). Contohnya adalah: gunung yang tinggi, padang pasir, sungai atau lautan membatasi penyebaran dan kompetisi dari suatu spesies. Contoh kasusnya adalah terjadinya subspesies burung finch di kepulauan Galapagos akibat isolasi geografis. Di kepulauan tersebut, Charles Darwin menemukan 14 spesies burung finch yang diduga berasal dari satu jenis burung finch dari Amerika Selatan. Perbedaan burung finch tersebut akibat keadaan lingkungan yang berbeda. Perbedaannya terletak pada ukuran dan bentuk paruhnya. Perbedaan ini ada hubungannya dengan jenis makanan.

d.       Persebaran Tumbuhan dan Hewan

Garis lintang bumi (lattude) menunjukkan terdapatnya 4 wilayah iklim di bumi, yaitu tropis, subtropis, dingin, dan kutub. Perbedaan iklim tersebut, selain jenis tanahnya akan memberikan perbedaan jenis tumbuhan yang hidup di sana karena faktor adaptasi dengan lingkungan. Dengan ketinggian lahan dari permukaan laut sampai ke puncak gunung yang paling tinggi (altitude) juga menunjukkan perbedaan iklim yang mirip, yang menyebabkan pada dataran rendah sampai ke dataran tinggi didiami oleh tumbuhan yang berbeda-beda.

Pada persebaran hewan lebih ditentukan oleh letak/wilayah geografis (zoogeografis). Di bumi, daerah persebaran hewan (zoogeografi) dibedakan menjadi enam lokasi berdasarkan persamaan fauna, yaitu: 1) Palearktik (palearctic) yang meliputi Asia sebelah utara Himalaya, Eropa dan Afrika, dan Gurun Sahara sebelah Utara, 2) Nearktik (nearctic) yaitu Amerika Utara, 3) Neotropis (neotropical) yaitu Amerika Selatan bagian tengah, 4) Oriental meliputi Asia dan Himalaya bagian Selatan; 5) Etiopia (ethiopian) yaitu Afrika, dan 6) Australia (australian) meliputi Australia dan pulau-pulau sekitarnya.

2.      Sejarah Perkembangan Makhluk Hidup

Menurut suatu teori, organisme sekarang adalah hasil dari proses evolusi kehidupan. Evolusi kehidupan adalah suatu perubahan kehidupan menjadi bentuk kehidupan lainnya melalui suatu proses yang perlahan-lahan dan mungkin memakan waktu ratusan sampai jutaan tahun. Teori tersebut menyebutkan bahwa organisme yang mula-mula ada di dunia berupa organisme bersel tunggal dan organisme ini berasal dari agregasi molekul-molekul yang ada.

Bagaimana mekanisme dasar sehingga organisme bersel tunggal itu  tersebut menjadi makhluk hidup bersel banyak? Salah satu dugaan ini adalah yaitu: Biosfer: suatu dunia kehidupan di Bumi kita ini komponennya menjadi suatu subsistem. Maka sebagai suatu subsistem organisme itu dibentuk oleh materi dan energy yang tersedia dalam biosfer pula. Karena dalam biosfer berlaku hukum Termodinamika I dan II, maka organisme itu akan mengalami perlakuan hukum tersebut.

Hukum Termodinamika I:

Di dalam biosfer tak ada energi yang hilang, jumlah energi itu tetap yang berubah hanya bentuknya.

Contohnya: Energi listrik berubah menjadi energi mekanik, energi mekanis berubah   menjadi energi panas.

Hukum Termodinamika II:

Bila suatu sistem dibiarkan berdiri sendiri, maka sistem tersebut cenderung untuk mengalami penguraian kearah yang paling tidak teratur.

Berkaitan dengan hukum I dan II tersebut, organisme akan menjadi suatu jalur arus energi. Dalam tubuh organisme, energi akan mengalami sebagai suatu sistem. Kalau dibiarkan begitu saja maka organisme akan cendrung kea rah kerusakan yang paling parah. Sebaliknya, organisme sebagai suatu sistem akan mempertahankan diri dari perlakuan hukum tersebut. Organisme dapat mempertahankan diri dengan adanya kemampuan pelestarian diri, sedangkan kemampuan ini adalah bagian dari proses evolusi.

Perkembangan lain, yaitu adanya suatu kerjasama antara organisme, sehingga akan membentuk kalori. Dengan alas an yang sama pula terjadi gejala perkembangan menuju kearah pembentukan organisme bersel banyak. Kemudian berkembanglah apa yang dinamakan organisme bersel banyak seperti halnya organisme uniselluler, organisme multiselluler ini berkembang menjadi beraneka ragam organisasi lainnya.

Kepustakaan

Jasin, Maskoeri. 1997. Ilmu Alamiah Dasar. Jakarta: RajaGrafindo.

Purnama, Hari. 2003. Ilmu Alamiah Dasar. Jakarta: Rineka Cipta.

Tim MK IAD UNP. 2007. Handout Ilmu Kealaman Dasar. Padang: UPT MKU UNP.