Bahan Ajar Materi IPA Kelas VIII Semester 1 BAB Usaha dan Pesawat Sederhana dalam Kehidupan Sehari-hari

A.        Usaha

Usaha (W) ditentukan oleh besar gaya yang diberikan pada benda (F) dan besar perpindahannya (Δs). Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

dengan:

W = usaha (joule)

F = gaya (newton)

Δs = perpindahan (meter)

Laju energi atau daya (P) adalah besar energi yang dipergunakan dalam setiap detik, sehingga dapat ditentukan dengan cara membagi besar usaha (W) dengan selang waktunya (t), atau secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

dengan:

P = daya (watt)

W = usaha (joule)

t = waktu (sekon)

B.        Pesawat Sederhana

Saat melakukan pekerjaan sehari-hari, manusia sering menggunakan alat bantu untuk memudahkan pekerjaannya. Ada pekerjaan yang ringan dan ada pekerjaan yang berat. Untuk meringankan pekerjaan yang berat, maka digunakan pesawat. Pesawat adalah alat atau mesin. Pesawat berguna untuk menghasilkan gaya yang besar dari gaya yang kecil. Pesawat ada dua yaitu pesawat sederhana dan pesawat yang rumit. Pesawat sederhana adalah alat bantu sederhana yang digunakan untuk membantu meringankan pekerjaan manusia. Pesawat rumit terdiri atas susunan pesawat-pesawat sederhana.

1.       Jenis-jenis Pesawat Sederhana

a.       Katrol

Katrol adalah roda kecil yang tepinya beralur dan dapat berputar pada sebuah poros. Katrol berguna untuk mengangkat benda atau menarik suatu beban. Katrol dapat mengubah arah gaya. Benda-benda yang berat dapat diangkat secara mudah dengan katrol.

1)      Katrol Tetap

Katrol tetap adalah katrol yang dipasang pada tempat yang tetap dan posisinya tidak berubah. Katrol tersebut tidak dapat bergeser atau berpindah tempat. Tali atau rantai yang dililitkan di katrol, pada salah satu ujungnya diberi beban dan di ujung yang lain ditarik kuasa ke bawah. Contoh katrol tetap adalah katrol sumur timba dan katrol untuk menaikturunkan bahan bangunan.

2)      Katrol Bebas

Katrol bebas disebut juga dengan katrol bergerak. Katrol bergerak adalah katrol yang dikaitkan dengan tali tergantung dan katrol dapat berpindah-pindah tempat atau bergeser. Keuntungan menggunakan katrol bebas adalah gaya yang diperlukan untuk menarik benda lebih kecil daripada menggunakan katrol tetap. Katrol bebas berfungsi untuk melipatkan gaya, sehingga gaya pada kuasa yang diberikan untuk mengangkat benda menjadi lebih kecil daripada gaya beban. Katrol jenis ini biasanya ditemukan di pelabuhan yang digunakan untuk mengangkat peti kemas. Keuntungan mekanis dari katrol bebas lebih besar dari 1. Pada kenyataannya nilai keuntungan mekanis dari katrol bebas tunggal adalah 2. Hal ini berarti bahwa gaya kuasa 1 N akan mengangkat beban 2 N.

3)      Katrol Majemuk

Agar gaya kuasa yang diberikan pada benda semakin kecil, maka diperlukan katrol majemuk. Katrol majemuk merupakan gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas yang dirangkai menjadi satu sistem yang terpadu. Katrol majemuk biasa dalam bidang industri untuk mengangkat benda-benda yang berat. Keuntungan mekanis dari katrol majemuk sama dengan jumlah tali yang menyokong berat beban. Misalnya seperti pada Gambar 2.3, gaya kuasa pada katrol majemuk tersebut adalah 4, karena jumlah tali yang mengangkat beban ada 4 (tali kuasa tidak diperhitungkan).

Keuntungan mekanis (KM) adalah bilangan yang menunjukkan berapa kali pesawat sederhana menggandakan gaya. Dengan menghitung besar perbandingan gaya beban dengan gaya kuasa yang diberikan pada benda. Berikut adalah persamaan matematisnya:

Tidak semua pesawat sederhana dapat menggandakan gaya. Contohnya adalah katrol tetap tunggal. Katrol ini hanya berfungsi untuk mengubah arah gaya. Oleh karena itu, pada katrol tetap tunggal hanya memiliki keuntungan mekanis sebesar 1. Hal ini disebabkan besarnya gaya kuasa sama dengan gaya beban.

b.      Roda Berporos

Roda gigi (gear) dan ban pada sepeda adalah salah satu contoh pesawat sederhana yang tergolong roda berporos. Roda gigi berfungsi sebagai pusat pengatur gerak roda sepeda yang terhubung langsung dengan roda sepeda, sedangkan roda sepeda menerapkan prinsip roda berporos untuk mempercepat gaya saat melakukan perjalanan.

c.       Bidang Miring

Bidang miring merupakan bidang datar yang diletakkan miring atau sudut tertentu sehingga dapat memperkecil gaya kuasa. Contoh penerapan bidang miring adalah tangga, sekrup, dan pisau. Keuntungan mekanis bidang miring dapat dihitung sebagai berikut.

Karena segi tiga yang besar sebangun dengan segitga yang kecil, maka

dengan:

KM = keuntungan mekanis

F_B = gaya beban

F_K = gaya kuasa

l = panjang bidang miring

h = tinggi bidang miring

d.       Pengungkit

Pengungkit merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh alatalat yang merupakan pengungkit antara lain gunting, linggis, jungkatjungkit, pembuka botol, pemecah biji kenari, sekop, koper, pinset, dan sebagainya.

Pengungkit dapat memudahkan usaha dengan cara menggandakan gaya kuasa dan mengubah arah gaya. Cara menghitung keuntungan mekanisnya adalah dengan membagi panjang lengan kuasa dengan panjang lengan beban. Panjang lengan kuasa adalah jarak dari tumpuan sampai titik bekerjanya gaya kuasa. Panjang lengan beban adalah jarak dari tumpuan sampai dengan titik bekerjanya gaya beban.

dengan :

KM = keuntungan mekanis

F_B = gaya beban

F_K = gaya kuasa

L_K = lengan kuasa

L_B = lengan beban

2.       Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Sistem Gerak Manusia

Prinsip pesawat sederhana juga ada yang berlaku pada struktur otot dan rangka manusia. Pada saat mengangkat barbel telapak tangan yang menggenggam barbel berperan sebagai gaya beban, titik tumpu berada pada siku (sendi di antara lengan atas dan lengan bawah), dan kuasanya adalah lengan bawah. Titik tumpu berada di antara lengan beban dan kuasa, oleh karena itu lengan disebut sebagai pesawat sederhana pengungkit jenis ketiga.

 

Bahan Ajar Materi IPA Kelas IX Semester 1 BAB Reproduksi pada Tumbuhan dan Hewan

A.        Reproduksi pada Tumbuhan

1.         Reproduksi Tumbuhan Angiospermae

Tumbuhan Angiospermae atau tum buhan biji tertutup adalah tumbuhan yang memiliki ciri bakal biji berada dalam bakal buah (ovarium). Bakal buah adalah bagian putik yang membesar yang tersusun oleh daun buah (karpel). Bakal buah selanjutnya akan berkembang menjadi buah dan bakal biji berkembang menjadi biji. Tumbuhan Angiospermae mengalami reproduksi aseksual dan reproduksi seksual.

a.       Reproduksi Aseksual

Cara reproduksi tumbuhan dengan menggunakan bagian tumbuhan disebut reproduksi secara vegetatif. Reproduksi tumbuhan secara vegetatif disebut juga reproduksi aseksual karena tumbuhan dapat menghasilkan individu baru tanpa me libatkan proses fertilisasi (proses peleburan inti sel sperma de ngan inti sel telur sehingga membentuk zigot). Tumbuhan dapat melakukan reproduksi aseksual karena tumbuhan memiliki sel-sel yang memiliki kemampuan untuk berkembang menjadi berbagai jenis sel penyusun jaringan dan organ tumbuhan yang disebut sel meristem. Keturunan yang dihasilkan dari reproduksi aseksual memiliki sifat atau karakter yang sama dengan sifat induk.

1)      Repoduksi Aseksual Alami

a)      Rhizoma

Pada batang terdapat ruas dan buku. Beberapa tumbuhan bereproduksi dengan tunas pada batang yang ada di dalam tanah. Batang yang ada di dalam tanah disebut rhizoma. Beberapa contoh tumbuhan yang reproduksi dengan rhizoma adalah jahe, kunyit, lengkuas, dan temulawak.

b)      Stolon

Pada rumput dan beberapa tanaman lain misalnya stroberi dan pegagan terdapat batang yang menjalar di atas tanah. Batang tumbuhan yang menjalar di atas tanah disebut stolon (geragih). Tunas dapat tumbuh pada buku dari stolon. Saat tunas terpisah dari tanaman induk, tunas sudah mampu tumbuh menjadi individu baru.

c)       Umbi Lapis

Umbi lapis terdapat pada bawang merah. Dinamakan umbi lapis karena memperlihatkan susunan berlapis-lapis yang terdiri atas daun yang menebal, lunak dan berdaging dan batang yang berupa bagian kecil pada bagian bawah umbi lapis yang disebut dengan cakram. Pada tumbuhan yang bereproduksi dengan umbi lapis, terdapat kuncup samping. Kuncup samping yang tumbuh biasanya merupakan umbi lapis kecil-kecil, berkelompok di sekitar umbi induknya. Bagian ini dinamakan siung atau anak umbi lapis. Jika siung tersebut dipisahkan dari induknya, maka akan menghasilkan tumbuhan baru.

d)      Umbi Batang

Pada permukaan kentang, mungkin kamu akan dapat melihat mata tunas (kuncup). Pada kondisi yang sesuai untuk pertumbuhannya dari mata tunas ini akan terbentuk tunas dan menghasilkan tumbuhan baru. Kentang merupakan salah satu contoh tumbuhan yang mengalami pembengkakan pada batang di dalam tanah dan berisi cadangan makanan. Batang yang demikian disebut dengan umbi batang.

e)      Kuncup Daun Adventif

Pada bagian tepi daun terdapat sel yang selalu membelah (sel meristem). Pada bagian daun yang demikian da pat membentuk kuncup. Kuncup merupa kan calon tunas yang terdiri atas calon batang beserta calon daun. Kuncup yang terdapat pada tepi daun disebut kuncup adventif daun atau tunas liar pada tepi daun. Contoh tumbuhan yang reproduksi dengan kuncup adventif daun adalah cocor bebek.

2)      Reproduksi Aseksual Buatan

a)      Cangkok

Cangkok dapat dilakukan dengan mengelupas kulit suatu tangkai tanaman berkayu, kemudian dibalut dengan tanah dan dibungkus dengan sabut kelapa atau plastik, sehingga tumbuh akar. Apabila bagian kulit yang terkelupas telah tumbuh akar, maka tangkai dapat dipotong dan ditanam di tanah. Tanaman yang dihasilkan dari cangkok memiliki sifat seperti induk dan cepat berbuah. Cangkok dapat dilakukan pada tanaman berkayu seperti mangga, rambutan, kelengkeng dan jeruk.

b)      Merunduk

Merunduk dapat dilakukan dengan membenamkan tangkai tanaman ke tanah, sehingga bagian yang tertanam dalam tanah tumbuh akar. Apabila sudah tumbuh akar maka tanaman dapat dipisahkan dari induk. Merunduk dapat dilakukan pada tanaman yang memiliki cabang batang yang panjang dan lentur, misalnya bunga Alamanda.

c)       Menyambung (enten)

Cara reproduksi menyambung (enten) adalah dengan memotong suatu batang tanaman lalu disambung dengan batang tanaman lain yang sejenis yang berbeda sifat. Pada satu pohon tanaman hasil enten dapat menghasilkan dua atau lebih buah atau bunga dengan sifat yang berbeda, misalnya tanaman terong hijau disambung dengan terong ungu, maka dalam satu tanaman dapat menghasilkan terong hijau dan terong ungu.

d)      Menempel (okulasi)

Cara reproduksi menempel (okulasi) dapat dilakukan dengan menempelkan mata tunas yang ada pada kulit tanaman pada batang tanaman lain yang sejenis. Teknik okulasi atau menempel sering digunakan oleh petani untuk mendapatkan tanaman “unggul” dari 2 atau lebih tanaman yang sejenis.

e)      Setek

Setek adalah cara reproduksi vegetatif dengan memotong (memisahkan dari induk) suatu bagian tanaman dan kemudian ditanam untuk menghasilkan individu baru, misalnya untuk menanam ketela pohon atau bunga mawar dapat menggunakan batangnya atau disebut setek batang. Tanaman cocor bebek dapat diperbanyak dengan menggunakan setek daun. Tanaman sukun dapat diperbanyak dengan menggunakan setek akar.

b.      Reproduksi Seksual pada Tumbuhan Angiospermae

Organ tumbuhan seperti akar, batang, dan daun yang digunakan sebagai alat reproduksi pada reproduksi aseksual tumbuhan. Pada reproduksi seksual, digunakan sel kelamin yaitu sel sperma dan sel telur dan proses fertilisasi untuk menghasilkan biji. Biji dapat tumbuh dan berkembang menjadi tumbuhan baru.

1)      Penyerbukan (Polinasi)

Sel kelamin jantan pada bunga terdapat pada buluh serbuk sari. Serbuk sari dihasilkan dalam kepala sari. Sel kelamin betina terdapat pada bakal biji. Pada tumbuhan, proses fertilisasi atau pembuahan diawali dengan peristiwa polinasi atau penyerbukan. Perantara penyerbukan bunga yang berfungsi membantu terjadinya proses penyerbukan anatara lain sebagai berikut.

a)      Angin (Anemogami). Ciri tanaman yang dibantu penyerbukannya oleh angin diantanya  bunga yang kecil dan tangkai bunga yang mudah bergoyang bila tertiup angin serta tidak menghasilkan nektar atau bau. Penyerbukan yang dibantu oleh angin disebut anemogami.

b)      Serangga (Entomogami). Ciri bunga yang penyerbukannya dibantu seranga diantaranya memiliki warna yang menarik dan cerah, dan menghasilkan nektar. Umumnya serbuk sari yang dihasilkan lengket sehingga mudah melekat pada kaki serangga. Penyerbukan yang terjadi dengan bantuan serangga disebut entomogami.

c)       Burung (Ornitogami). Tanaman yang penyerbukannya dibantu oleh burung umumnya memiliki ukuran bunga yang besar, berwarna merah cerah, tidak berbau, menghasilkan nektar dalam jumlah cukup banyak, dan mahkota bunga berbentuk terompet, misalnya bunga cangkring atau dadap (Erythrina variegata). Ukuran bunga yang besar berguna untuk menahan berat dari burung. Contoh burung yang dapat membantu penyerbukan adalah burung isap madu dan burung kolibri.

d)      Kelelawar (Kiropterogami). Ciri-ciri bunga yang penyerbukannya dibantu oleh kelelawar ialah menghasilkan nektar, memiliki warna yang menarik, menghasilkan bau, dan mekar pada malam hari, misalnya yaitu tanaman kaktus.

e)      Manusia (Antropogami) Tanaman yang penyerbukannya dibantu oleh manusia biasanya merupakan bunga yang berumah dua, artinya dalam pohon hanya terdapat bunga jantan atau bunga betina saja. Ada pula tanaman yang serbuk sarinya sulit untuk bertemu dengan putik, sehingga sulit untuk melakukan penyerbukan sendiri, misalnya bunga vanili dan anggrek.

Berdasarkan asal serbuk sari, penyerbukan dapat dibedakan menjadi beberapa macam, yaitu:

a)      Penyerbukan sendiri (autogamy), yaitu jika serbuk sari yang menempel pada putik berasal dari bunga itu sendiri

b)      Penyerbukan tatangga (geitogamy), yaitu jika serbuk sari yang menempel pada putik berasal dari bunga lain pada tumbuhan itu juga

c)       Penyerbukan silang (allogamy/xenogamy), yaitu jika serbuk sari yang menempel pada kepala putik berasal dari bunga tumbuhan lain dan tumbuhan asal polen masih tergolong jenis yang sama.

d)      Penyerbukan bastar (hybridogamy), yaitu jika serbuk sari yang menempel pada kepala putik berasal dari bunga pada tumbuhan lain yang berbeda jenis atau setidaknya memiliki satu sifat beda.

2)      Pembuahan (Fertilisasi)

Serbuk sari memiliki inti vegetatif dan inti generatif. Setelah serbuk sari melekat pada kepala putik (stigma) yang sesuai (berasal dari tumbuhan yang sejenis), maka serbuk sari akan menyerap air dan berkecambah membentuk buluh serbuk sari. Buluh serbuk sari tumbuh dan bergerak menuju bakal buah melalui tangkai putik. Inti sel di dalam buluh serbuk sari akan membelah menjadi dua.

Dua inti sel generatif tersebut akan berkembang menjadi dua inti sel sperma. Satu inti vegetatif di dalam serbuk sari berperan menjadi penuntun gerak tumbuh buluh serbuk sari ke bakal biji. Satu inti sel sperma membuahi inti sel telur (ovum) membentuk zigot (calon individu baru), dan satu inti sel sperma yang lain membuahi inti kandung lembaga sekunder membentuk endosperma atau cadangan makanan. Pada proses ini terjadi dua kali pembuahan maka disebut dengan pembuahan ganda.

3)      Penyebaranan Biji

Setelah terjadi pembuahan, bakal biji akan berkembang menjadi biji. Pada Angiospermae biji diselubungi oleh buah yang telah berkembang dari bakal buah (ovarium). Penyebaran biji yang jauh dari induk akan meningkatkan peluang biji untuk tumbuh dan berkembang dengan baik menjadi individu baru. Terdapat banyak bahan perantara yang dapat membantu tanaman untuk menyebarkan biji.

Anemokori adalah proses penyebaran biji dengan bantuan angin. Ciri tumbuhan yang penyebarannya dengan cara ini adalah bijinya kecil, ringan, dan bersayap. Contohnya adalah biji bunga Dandelion.

Hidrokori adalah proses penyebaran biji dengan bantuan air. Ciri tumbuhan yang penyebarannya dengan cara ini adalah hidupnya di dekat daerah perairan, misalnya di pantai ataupun tumbuhan yang hidup di air, contohnya adalah pohon kelapa dan bakau.

Zookori adalah proses penyebaran biji dengan bantuan hewan. Penyebaran ini dibagi menjadi empat, yaitu : Entomokori adalah penyebaran biji dengan perantara serangga. Contohnya adalah wijen dan tembakau. Kiropterokori adalah penyebaran biji dengan perantara kelelawar. Contohnya adalah jambu biji dan pepaya. Ornitokori adalah penyebaran biji dengan perantara burung. Contohnya adalah beringin dan benalu. Mammokori adalah penyebaran biji dengan perantara mamalia. Contohnya adalah hewan luwak yang membantu dalam proses penyebaran biji kopi.

Antropokori adalah proses penyebaran biji dengan bantuan manusia. Proses penyebaran dengan cara ini dapat terjadi secara sengaja misalnya ketika menanam jagungataupun tidak sengaja. contohnya adalah rumput.

4)      Perkecambahan

Biji yang masih belum tumbuh merupakan biji yang berada pada keadaan dormansi biji. Dormansi yaitu peristiwa dimana biji mengalami masa istirahat. Berakhirnya masa dormansi biji adalah ketika biji mulai tumbuh menjadi tumbuhan baru yang disebut dengan tahapan perkecambahan. Lamanya masa dormansi biji setiap jenis tumbuhan berbeda-beda. Masa dormansi biji dapat diakhiri dengan memberi perlakuan yang berbeda-beda. Namun perkecambahan berbagai macam biji dipengaruhi oleh faktor yang hampir sama.

Perkecambahan biji dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal meliputi tingkat kemasakan biji, ukuran biji, dormansi, dan adanya zat penghambat. Sedangkan faktor esternal maliputi suhu, air, oksigen, gas normal dan cahaya.

Reproduksi seksual dihasilkan dari peleburan inti sel kelamin jantan (sperma) dan sel kelamin betina (telur). Sifat keturunan diperoleh dari gabungan sifat kedua in duk. Hal inilah yang menyebabkan sifat keturunan yang dihasilkan da ri reproduksi seksual bervariasi.

5)      Siklus Hidup Tumbuhan Angiospermae

Selama hidupnya tumbuhan melalui dua tahapan generasi, yaitu generasi gametofit dan sporofit. Generasi gametofit adalah generasi penghasil gamet. Generasi sporofit adalah generasi penghasil spora. Dalam siklus hidup tumbuhan, generasi haploid (n) bergiliran dengan generasi diploid (2n), sehingga dikatakan tumbuhan mengalami pergiliran generasi atau metagenesis.

Sel telur terdapat di dalam bakal biji. Peleburan sel telur dan sperma mengakibatkan bakal biji berkembang menjadi biji. Sel kelamin terbentuk dari perkembangan spora yang bersifat haploid (n). Hasil peleburan bersi fat diploid (2n). Biji akan tumbuh menjadi tumbuhan baru. Tumbuhan baru akan memiliki akar, batang, daun, dan pada suatu saat terbentuk bunga. Tumbuhan ini bersifat diploid dan dikenal dengan generasi sporofit (penghasil spora).

Pada bagian ujung benang sari terdapat kepala sari (antera). Pada antera inilah serbuk sari dibentuk. Bila serbuk sari menempel pada kepala putik akan membentuk buluh serbuk sari dan menghasilkan dua inti sperma yang haploid, dua inti sperma yang haploid inilah yang disebut gamet jantan. Pada bagian pangkal putik adalah ovarium atau bakal buah. Di dalam bakal buah terdapat bakal biji. Di dalam bakal biji inilah terdapat kantung lembaga yang tersusun atas 7 sel dan 8 inti yang haploid, yaitu 3 sel antipoda, 2 sel sinergid, 1 sel telur, 1 sel kandung lembaga sekunder. Masing-masing sel mempunyai satu inti haploid kecuali sel kandung lembaga sekunder yang mempunyai 2 inti haploid. kantung lembaga inilah yang disebut gametofit betina.

2.       Reproduksi Tumbuhan Gymnospermae

Tumbuhan melinjo memiliki biji yang tidak tertutup kulit buah. Tumbuhan yang bijinya tidak tertutup kulit buah atau berbiji terbuka disebut tumbuhan Gymnospermae. Pohon pinus, pohon ginkgo, dan pakis haji juga tergolong Gymnospermae.

Tumbuhan Gymnospermae tidak memiliki bunga seperti halnya tumbuhan Angiospermae. Namun, tumbuhan Gymnospermae memiliki alat reproduksi seksual (generatif) yang disebut strobilus atau runjung. Pada tumbuhan pinus dan melinjo terdapat dua jenis strobilus dalam satu pohon yaitu strobilus jantan dan strobilus betina. Pada tumbuhan pakis haji strobilus jantan dan betina terpisah atau tidak berada dalam satu pohon. Pada strobilus jantan terdapat sporangia (ruang-ruang spora). Sel-sel di dalam sporangia akan mengalami meiosis dan menghasilkan mikrospora. Mikrospora akan berkembang membentuk serbuk sari. Serbuk sari yang dihasilkan oleh tumbuhan pinus adalah serbuk sari yang dihasilkan oleh tumbuhan pinus adalah serbuk sari yang bersayap. Pada strobilus betina terdapat banyak megasporofil. Tiap megasporofil mengandung dua bakal biji. Tiap bakal biji mengandung megasporangium. Sel dalam megasporangium akan mengalami meiosis dan menghasilkan megaspora. Inti megaspora akan mengalami mitosis membentuk sel telur.

Penyerbukan pada Gymnospermae terjadi jika serbuk sari menempel pada liang bakal biji. Serbuk sari akan tertangkap oleh cairan yang terdapat di lubang bakal biji. Jika cairan menguap maka serbuk sari akan dapat masuk ke bakal biji dan terjadilah pembuahan. Biji tumbuh di dalam megasporofil dan dilengkapi dengan sayap.

Tumbuhan Gymnospermae dapat bereproduksi secara aseksual. Tumbuhan Gymnospermae yang dapat bereproduksi secara aseksual misalnya tumbuhan pakis haji dan pinus. Tumbuhan pakis haji dapat reproduksi dengan menggunakan tunas yang disebut bulbil. Tumbuhan pinus dapat berkembangbiak dengan menggunakan tunas akar.

Siklus hidup pada Gymnospermae terdiri atas dua tahapan, yaitu sporofit dan gametofit.

Dalam gymnospermae baik gametofit betina dan gametofit jantan diproduksi secara terpisah. Gymnospermae tergantung pada angin untuk penyerbukan. Strobilus dari gametofit mengandung sporofit berdaun hijau dan gametofit jantan dan betina. Strobilus betina lebih besar dari strobilus jantan dan terletak lebih tinggi di atas pohon. Strobilus jantan adalah mikrosporofil di mana gametofit jantan diproduksi dan dibawa oleh angin ke megaspora atau gametofit betina. Strobilus betina memiliki sel induk megaspora dan membagi dengan meiosis untuk menghasilkan megaspora haploid; megaspora membagi untuk membentuk gametofit betina. Salah satu sel sperma menyatu dengan telur membentuk zigot diploid yang berkembang membentuk embrio.

3.       Reproduksi Tumbuhan Paku

Tumbuhan paku berkembang biak secara aseksual dan seksual. Reproduksi tumbuhan paku menunjukkan adanya pergiliran antara generasi gametofit dan generasi sporofit. Pada tumbuhan paku, generasi sporofit merupakan generasi yang dominan dalam daur hidupnya

Generasi gametofit dihasilkan oleh reproduksi aseksual dengan spora. Spora dihasilkan oleh pembelahan sel induk spora yang terjadi di dalam sporangium. Sporangium terdapat pada sporofit (sporogonium) yang terletak di daun atau di batang tumbuhan paku. Spora haploid (n) yaitu protalium, sedangkan sporofitnya adalah generasi diploid yaitu tumbuhan paku.

Tahap gametofit dimulai ketika protalium tumbuh. Protalium akan berkembang dan menghasilkan alat kelamin jantan (anteridium) dan alat kelamin betina (arkegonium). Anteridium akan menghasilkan sperma berflagel (berekor) dan arkegonium menghasilkan sel telur.

Bila terjadi pembuhan sel telur oleh sperma maka akan dihasilkan zigot. Selanjutnya zigot akan tumbuh menjadi embrio dan akhirnya menjadi tanaman paku. Setelah dewasa, sporofil dari sporofit akan menghasilkan spora yang terdapat di dalam kotak spora. Kotak spora ini akan berkumpul di dalam sorus. Siklus yang terjadi pada tumbuhan paku disebut juga pergiliran keturunan.

4.       Reproduksi Tumbuhan Lumut

Tumbuhan lumut memiliki dua jenis reproduksi. Reproduksi secara aseksual (vegetatif) dan seksual (generatif). Reproduksi aseksual terjadi melalui dengan pembentukan spora dengan pembelahan meiosis sel induk spora yang ada didalam sporangium (kotak spora). Spora tersebut kemudian akan tumbuhan menjadi gametofit. Tumbuhan lumut terkhusus lumut hati memiliki reproduksi secara aseksual (vegetatif) yang dilakukan dengan pembentukan gemmae cup (piala tunas) dan Fragmentasi, fragmentasi adalah pemutusan sebagian tubuhnya. Sedangkan reproduksi secara seksual melalui fertilisasi ovum oleh spermatozoid yang kemudian menghasilkan zigot. Zigot akan tumbuh menjadi sporofit. Sporofit memiliki umur pendek yaitu sekitar 3-6 bulan.

Dalam siklus hidup tumbuhan lumut, tumbuhan lumut mengalami pergiliran keturunan atau metagenesis antara generasi gametofit yang berkromosom haploid (n) dengan generasi sporofit yang memiliki kromosom diploid 2n). Bentuk lumut gametofit sering kita temukan karena gametofit lebih dominan dan mempunyai waktu hidup yang lama dibandingkan dengan bentuk sporofit.

Jenis-Jenis Gametangium

-          Arkegonium adalah alat kelamin betina yang memiliki bentuk seperti botol dengan bagian yang lebar disebut perut sedangkan bagian yang sempit disebut dengan leher. 

-          Anteridium adalah alat kelamin jantan yang memiliki bentuk bulat yang menyerupai gada. Bagian anatomi anteridium yaitu dinding anteredium terdiri dari selapis sel dan bagian dalamnya terdapat sejumlah sel induk.

Reproduksi Aseksual  : Reproduksi aseksual atau secara vegetatif yang memiliki spora dengan kromosom haploid (n) yang dihasilkan dari dalam sporangium yang kemudian tumbuhan menjadi protonema, selanjutnya tumbuhan menjadi gametofit.

Reproduksi Seksual : Reproduksi Seksual atau secara generatif, yang memiliki dimulai dari peleburan antara spermatozoid dengan ovum dengan menggunakan perantaraan air. Zigot hasil dari fertilisasi kemudian akan berkembang menjadi embrio, setelah itu sporofit berkromosom diploid (2n)  memiliki kotak spora (sporangium) dan akan menghasilkan spora homosfor.

Proses Pergiliran Keturunan (Metagenesis)

Pergiliran Keturunan (metagenesis) pada siklus hidup lumut daun dapat kita gambarkan sebagai berikut….

-          Spora berkromosom haploid (n) yang jatuh di habitat yang cocok akan berkecambah, sel-selnya membelah secara mitosis, dan tumbuhan menjadi protonema yang haploid (n).

-          Protonema akan tumbuhan menjadi gametofit (tumbuhan lumut) jantan dan betina yang haploid (n)

-          Tumbuhan lumut yang sudah dewasa akan membentuk alat kelamin jantan yaitu anteridium dan alat kelamin betina yaitu arkegonium.

-          Anteridium kemudian menghasilkan spermatozoid berflagel yang berkromosom haploid (n). Sedangkan arkegonoium menghasilkan ovum yang berkromosom haploid (n). Ovum memproduksi zat gula dan protein yang merangsang pergerakan spermatozoid menuju ovum. Pergerakan spermatazoid disebut dengan kemotaksis.

-          Fertilisasi ovum oleh spermatozoid menghasilkan zigot yang memiliki kromosom diploid (2n).

-          Zigot mengalami pembelahan secara mitosis dan akan tumbuh menjadi embrio dengan diploid (2n).

-          Sporofit akan membentuk sporogonium (2n) yang memiliki kotak spora atau sporangium.

-         
Di bagian dalam kota spora terdapat sel induk spora yang diploid (2n) yang kemudian akan membelah secara meiosis dan akan menghasilkan spora-spora yang haploid (n).

5.       Teknologi Reproduksi pada Tumbuhan

Agar produksi tumbuhan tetap stabil dilakukanlah berbagai usaha untuk mendukung jumlah produksi tumbuhan yang dikonsumsi. Salah satu usaha yang dilakukan adalah dengan meningkatkan produksi tumbuhan dengan menggunakan berbagai teknologi. Berikut adalah teknologi yang diterapkan untuk mendukung reproduksi pada tumbuhan :

a.       Hidroponik: Cara penanaman tumbuhan dengan menggunakan larutan nutrisi dan mineral yang terlarut di dalam air tanpa menggunakan tanah. Media tanah diganti dengan kerikil, arang, sekam, spons, serbuk kayu, dan lain sebagainya. Kemudian, tumbuhan diberikan asupan mineral berupa cairan yang disemprot secara berkala. Asupan mineral diberikan dalam bentuk cairan karena tumbuhan menyerap nutrisi yang penting dalam bentuk ion-ion yang terlarut dalam air. Jenis tumbuhan yang banyak ditanam dengan menggunakan cara hidroponik adalah paprika, tomat, cabe, timun, melon, terong, dan selada.

b.      Vertikultur: Vertikultur adalah teknik budidaya tumbuhan dengan cara membuat instalasi secara bertingkat (vertikal). Sehingga, jumlah tumbuhan yang ditanam menjadi lebih banyak. Teknik vertikultur ini merupakan konsep penghijauan yang cocok untuk daerah perkotaan dan lahan terbatas. Penanaman dengan cara vertikultur dilakukan pada wadah yang terbuat dari polybag, pot, pipa paralon dan berbagai wadah lainnya yang disusun bertingkat ke atas. Di dalam wadah diisi dengan tanah secukupnya yang disesuaikan dengan kebutuhan jenis tumbuhan yang ditanam. Selanjutnya, tumbuhan diberikan nutrisi yang disemprotkan secara berkala agar tumbuhan bisa tumbuh dengan baik.

c.       Kultur Jaringan Tumbuhan: Kultur jaringan tumbuhan adalah suatu metode perbanyakan tumbuhan dengan menggunakan sedikit bagian dari tumbuhan. Bagian tumbuhan yang diambil itu akan dikembangkan menjadi tanaman baru, selanjutnya ditumbuhkan dalam kondisi steril pada medium yang mengandung nutrisi dan zat pengatur tumbuh (hormon). Bagian tanaman akan dapat memperbanyak diri dan berkembang menjadi tanaman yang memiliki organ yang lengkap yaitu akar, batang, dan daun.

d.      Perkawinan Silang (Hibridisasi): Perkawinan silang dilakukan dengan mengawinkan suatu jenis tumbuhan dengan tumbuhan jenis lainnya yang bersifat unggul. Misalnya, tumbuhan mangga berbuah asam dikawinkan dengan tumbuhan mangga berbuah manis, agar mendapatkan keturunan mangga berbuah manis lebih banyak lagi. Tujuan dari perkawinan silang adalah untuk mendapatkan keturunan tumbuhan yang memiliki sifat unggul. Misalnya, beras super yang berukuran besar, durian berbuah merah, dan sebagainya.

B.        Reproduksi pada Hewan

1.       Reproduksi Aseksual pada Hewan

a.       Membentuk Tunas

Reproduksi aseksual dengan cara membentuk tunas untuk menghasilkan keturunan. Con toh hewan yang melakukan reproduksi dengan cara ini antara lain Hydra sp., Porifera, dan Coelenterata.

Pertunas pada Hydra

b.      Fragmentasi

Planaria merupakan salah satu contoh hewan yang melakukan fragmentasi. Reproduksi dengan cara ini terjadi melalui dua tahap. Tahap pertama adalah fragmentasi, yaitu pematahan atau pemotongan tubuh induk menjadi dua bagian atau lebih. Selanjutnya terjadi tahap regenerasi, yaitu setiap potongan tubuh induk tersebut membentuk bagian tubuh lain yang tidak ada pada bagian tersebut. Pada akhirnya, setiap potongan tubuh tersebut akan membentuk individu baru dengan bagian tubuh yang lengkap seperti induknya.

c.       Partenogenesis

Partenogenesis secara alami dapat terjadi pada hewan seperti lebah, semut, tawon, kutu daun, dan kutu air. Pada hewan tertentu, misalnya lebah, ovum yang dibuahi akan tumbuh dan berkembang menjadi lebah betina, sedangkan yang tidak dibuahi akan tumbuh menjadi lebah jantan. Lebah betina bersifat steril dan memiliki tugas sebagai pekerja dalam kawanan lebah. Lebah jantan bersifat fertil. Lebah jantan mampu menghasilkan sel kelamin yang digunakan untuk membuahi sel telur yang dihasilkan oleh lebah ratu. Lebah ratu adalah lebah yang menghasilkan telur-telur yang menjadi lebah betina dan lebah jantan.

2.       Reprofuksi Seksual pada Hewan

Reproduksi seksual terjadi melalui proses perkawinan antara hewan jantan dan hewan betina. Melalui proses ini akan terjadi proses fertilisasi, yaitu proses peleburan inti sel sperma dan inti sel telur. Fertilisasi internal terjadi apabila proses peleburan antara inti sel telur dan inti sel sperma terjadi di dalam tubuh hewan betina. Contoh hewan yang melakukan fertilisasi secara internal antara lain: sapi, ayam, kura-kura, buaya, dan lain-lain. Fertilisasi eksternal terjadi apabila proses peleburan antara sel telur dan sel sperma terjadi di luar tubuh hewan betina. Fertilisasi dengan cara ini biasanya terjadi pada hewan yang hidupnya di lingkungan perairan, misalnya ikan.

a.       Hewan Vivipar

Hewan vivipar disebut juga hewan beranak. Hewan ini memiliki embrio yang berkembang di dalam rahim induk betinanya dan akan dilahirkan pada saat umurnya sudah mencukupi. Embrio akan memperoleh nutrisi melalui perantara plasenta.

b.      Hewan Ovipar

Hewan ovipar disebut juga dengan hewan bertelur. Hewan ini embrionya berkembang di dalam telur. Telur hewan ini akan dikeluarkan dari dalam tubuh induk betina dan akan dilindungi oleh cangkang.

c.       Ovovivipar

Hewan ovovivipar disebut juga hewan bertelur dan beranak. Embrio hewan yang tergolong ovovivipar sebenarnya berkembang di dalam telur, tetapi embrio tidak dikeluarkan dalam bentuk telur seperti pada hewan ovipar. Telur tetap berada di dalam tubuh induk betina. Setelah umur embrio cukup untuk dilahirkan, telur akan menetas di dalam tubuh induk dan kemudian anaknya dilahirkan. Contoh dari hewan ovovivipar antara lain kadal dan sebagian jenis ular.

3.       Siklus Hidup Hewan

Perubahan bentuk tubuh tiap tahap pertumbuhan dan perkembangan biasanya dikenal dengan istilah metamorfosis. Katak merupakan salah satu hewan yang juga mengalami metamorfosis. Selain katak, beberapa hewan lain yang mengalami metamorfosis yaitu kupu -kupu, nyamuk, dan lalat.

4.       Teknologi Reproduksi pada Hewan

Kawin suntik atau dikenal dengan istilah inseminasi buatan (IB) adalah proses memasukkan cairan sperma (semen) dari sapi jantan yang unggul ke dalam saluran reproduksi sapi be tina dengan bantuan manusia. Inseminasi buatan ini dilakukan dengan cara me masukkan sperma (semen) yang telah dibekukan dengan menggunakan alat seperti suntikan. Inseminasi buatan memiliki be berapa manfaat, antara lain efisiensi waktu, efisiensi biaya, dan juga memperbaiki kualitas anakan sapi. Perbaikan kualitas misalnya sebagai penghasil daging yang berkualitas (sapi potong). Sebagai contoh, untuk menghasilkan anakan sapi dengan kualitas daging yang baik dan berjumlah banyak, diambil sel-sel sperma dari sapi brahman dari India untuk diinseminasikan pada sapi betina lokal.

C.        Kelangsungan Hidup Hewan dan Tumbuhan

1.       Adaptasi

Jika perubahan materi genetik menyebabkan individu tersebut dapat menyesuaikan diri terhadap habitat baru ataupun terhadap perubahan yang terjadi pada lingkungan habitatnya maka dapat dikatakan individu tersebut dapat beradaptasi.

a.       Adaptasi pada Hewan

1)      Adaptasi untuk Memperoleh Energi

Melalui proses adaptasi, hewan memiliki kemampuan yang berbeda dalam memperoleh makanan, memakan dan mencerna makanan. Berdasarkan jenis makanannya, hewan dibagi menjadi hewan herbivora, karnivora dan omnivora.

2)      Adaptasi Fisik

Mimikri adalah salah satu kemampuan hewan dari hasil adaptasi, dimana suatu hewan memiliki kemiripan dengan hewan lain secara tingkah laku maupun penampilan. Beberapa hewan memiliki penampilan yang menyerupai lingkunganya, misalnya serangga yang berwarna hijau yang tinggal di rerumputan. Suatu tanda atau warna yang membantu hewan bersembunyi di lingkungan dari predator disebut kamuflase.

3)      Adaptasi Tingkah Laku

Adaptasi tingkah laku memungkinkan hewan untuk menangkap mangsa ataupun untuk menghindari predator. Bahan kimia merupakan bahan yang sering digunakan oleh beberapa hewan untuk menghindar dari predator. Beberapa semut dan kumbang mengeluarkan cairan berbau tidak enak. Ketika cumi dan gurita merasa terancam, hewan tersebut dapat menyemburkan tinta sehingga dapat melepaskan diri dari predator.

b.      Adaptasi pada Tumbuhan

1)      Pelindung dan Penyokong

Batang, daun maupun bunga memiliki lapisan sel epidermis yang diselubungi oleh kutikula. Kutikula merupakan suatu lapisan lilin yang disekresikan oleh sel ke bagian permukaan tanaman. Kutikula memperlambat kehilangan air pada tumbuhan. Penyokong merupakan bentuk adaptasi yang dilakukan tumbuhan agar dapat tumbuh dengan kuat di daratan.

2)      Zat Tambahan pada Dinding Sel

Beberapa sel tumbuhan menghasilkan substansia lain selain selulosa untuk membuat dinding sel lebih kuat. Misalnya daun pada tanaman pinus yang tahan terhadap es yang membeku di atasnya.

3)      Reproduksi

Adaptasi pada reproduksi juga dapat membantu tumbuhan bertahan hidup di daratan, misalnya saja tumbuhan memiliki spora yang tahan terhadap kekeringan. Biji beberapa rerumputan memiliki kait yang mudah terikat pada baju maupun bulu burung sehingga dapat tersebar melalui perantaraan manusia maupun burung. Kelapa memiliki sabut kelapa yang juga memiliki fungsi menyerupai pelampung sehungga kelapa dapat mengapung di air dan terbawa aliran air.

2.       Seleksi Alam

Makhluk hidup yang karakternya atau sifatnya dapat membuatnya bertahan hidup menghadapi lingkungan baru ataupun perubahan lingkungan serta dapat bereproduksi, tidak akan mengalami kepunahan. Makhluk hidup demikian dapat dikatakan lolos seleksi alam.