IV. ADAPTASI DAN DISTRIBUSI TANAMAN

 

 

            Adaptasi adalah setiap sifat atau bagian yang dimiliki oleh organisme yang berguna bagi kelanjutan hidupnya pada keadaan sekeliling habitatnya.

Sifat-sifat tersebut memungkinkan organisme atau tanaman mampu menggunakan lebih baik unsur-unsur yang tersedia (hara, air, suhu, cahaya juga sifat resistensi terhadap pengganggu/penyakit atau hama). Tamanan dapat mempunyai adaptasi morfologis seperti kekuatan batang atau bentuk tanaman dan adaptasi fisiologis yang menghasilkan ketahanan parasit, kemampuan yang lebih besar dalam mengambil unsur-unsur hara atau tahan terhadap kekeringan. Sebetulnya perbedaan yang jelas tidak ada karena keduanya sama-sama menggambarkan proses fisiologis. Jadi adaptasi dapat dinyatakan sebagai kemampuan individu untuk mengatasi keadaan lingkunggan dan menggunakan sumber-sumber alam lebih baik untuk mempertahankan hidupnya dalam relung (nisia, niche) yang diduduki.

            Keadaan lingkungan disini berarti keadaan yang terus menerus berubah selama pertumbuhan tanaman berlangsung. Hal ini berarti setiap organisme mempunyai adaptasi untuk dihup pada berbagai macam keadaan lingkungan. Dengan demikian berarti organisme (setiap makhluk hidup) merupakan hasil keturunan biologi dalam lingkungannya. Johannsen (1903) memberikan istilah genotipe untuk sifat-sifat keturunan yang diterima organisme yang relatif konstan selama hidupnya. Sedang fenotipe untuk rupa atau bentuk organisme yang akan selalu mengalami perubahan.

 

Sumber Adaptasi

            Sudah merupakan suatu pendapat umum bahwa setiap makhluk hidup (organisme) itu dapat hidup dalam suatu keadaan lingkungan tertentu. Misalnya: ikan hdup di dalam air karena alat pernafasannya, burung-burung terbang karena mereka mempunyai sayap. Banyak tanaman digurun (padang pasir) yang mempunyai struktur tertentu yang memungkinkan mereka dapat bertahan pada lingkungannya. Semua kemampuan ini disebut adaptasi, tetapi bagaimana terjadinya adaptasi ini?

            Jean Baptise Lamarch (1744 - 1829) seorang ahli biologi Perancis yang juga merupakan penganut faham teleologi, mencoba menerangkan perubahan-perubahan tersebut. (Teleologi adalah sautu faham yang mengatakan bahwa adaptasi timbul karena diingini, yaitu perubahan struktur atau bentuk yang terjadi karena adanya keinginan yang timbul dari dalam untuk menghadapi perubahan lingkungan).

Menurut dia, tingkat perkembangan suatu organ adalah sebanding dengan penggunaannya dan apa yang diperoleh atau  diubah pada individu dalam masa hidupnya adalah kekal dan bilamana terdapat dalam dua jenis kelamin, sifat itu akan diturunkan (® & š).

            Darwin (1809 - 1882) yang membuka tabir dari misteri ini. Menurut pendapatnya, organisme menjadi sesuai dengan lingkungannya dalam proses evolusi, proses ini dikendalikan oleh varian-varian genetik hasil seleksi alami yang relatif lebih baik ketahanannya.

Pokok-pokok teori Darwin itu sebagai berikut:

1. Sesuai dengan Malthus bahwa kecepatan berkembang biak dari binatang lebih besar daripada mempertahankan jumlahnya.

2. Apabila banyak individu yang musnah maka akan terjadi suatu kemauan untuk bertahan, baik di antara anggota dari jenis yang sama maupun di antara anggota-anggota dari jenis yang berbeda.

3. Keragaman binatang berikut variasi-variasinya yang ada akan diturunkan.

4. Dalam berjuang mempertahankan eksistensi kehidupannya, organisme yang tahan akan terus hidup dan yang lemah akan kalah dan musnah.

Point keempat dari teori Darwin inilah yang dikenal dengan seleksi alami dimana variasi yang dapat bertahan akan terkumpul untuk mengalami lagi perubahan untuk selanjutnya menuju kearah adaptasi. Perubahan bertingkat ini kalau cukup lama akan membentuk suatu spesies baru.

            Wallace dan Srb (1963) kurang menyokong pendapat Darwin yang menyatakan bahwa adaptasi yang prosesnya sampai pada tingkatan dimana kemampuan menyesuaikan diri sudah berlangsung turun temurun pada prinsipnya adalah proses evolusi. Dalam hal ini beliau menegaskan bahwa perubahan bentuk atau fungsi dalam proses adaptasi secara turun temurun yang berlangsung perlahan-lahan adalah perubahan secara evolusi, tetapi bukanlah berarti semua proses evolusi sama dengan adaptasi atau sebaliknya.

            Jadi arti dari evolusi asalnya suau jenis jelas dihasilkan oleh alam. Dari teori ini timbul “Konsep Genetik Adaptasi” yang menyatakan bahwa adaptasi terjadi karena seleksi lingkungan yang bekerja sebagai saringan terhadap variasi-variasi genetik yang ada. Baik Darwin maupun Wallace (mempunyai teori yang sama dengan Darwin), melihat organisme secara keseluruhannya, dalam kehidupan di alam sekitarnya. Mereka melihat bahwa pengaruh luar memberi efek pada organisme atau ekologi tumbuhan dan binatang.

 

Nilai Adaptasi Dan Koefisien Seleksi

            Nilai adaptasi dalam suatu tanaman ditentukan oleh banyak faktor termasuk:

- Vigor somatik

- Daya tunbuh

- Lamanya periode reproduksi

- Banyaknya keturunan (biji, dll.)

- Efisiensi mekanisme pollinasi

            Daya tumbuh dan keberhasilan reproduksi menentukan besarnya peranan pembawa genotipe ke gen pool generasi  berikutnya (suatu spesies atau populasi) ini yang digunakan sebagai ukuran nilai adaptif.

Contoh: genotipe ¾¾® rata-rata menghasilkan 100 keturunan dan genotipe lain menghasilkan 90 keturunan, maka nilai adaptif:

            I   = 1,00

            II  = 0,90

Hal ini dapat dikatakan bahwa genotipe II mempunyai koefisien seleksi 0,10.

 

Variasi Genetik:

            Variasi genetik dalam populasi yang merupakan gambar dari adanya perbedaan respon individu-individu terhadap lingkungan adalah bahan dasar dari perubahan adaptif. Menurut Hardy dan Weinberg (1908) pada persilangan populasi secara random dalam keadaan seimbang frekuensi relatif tiap gen alel mempunyai kecenderungan tetap dari satu generasi ke generasi lainnya kecuali bila pembawa dari gen alel yang berbeda bertahan atau berkembang biak pada kecepatan yang berbeda. Secara matematik teori Hardy Weinberg dapat dinyatakan dengan menggunakan bilangan nominal, (p + q)2 dimana p + q = 1.

Bila suatu gen A (dominan) mempunyai frekuensi p

                        a (resesif) mempunyai frekuensi q

Maka pada persilangan secara random akan menghasilkan turunan dengan frekuensi gen (p + q)2 atau p2AA + 2 pq2Aa + q2aa.

            Selama persilangan secara random terus terjadi, frekuensi gen ini tetap konstan. Maka untuk organisme agar bisa berkembang harus ada perubahan dalam frekuensi gen.

Perubahan dalam gen dapat disebabkan:

1. Mutasi: apabila gen A berubah menjadi a dan sebaliknya, maka frekuensi yang dinyatakan oleh p dan q dalam (p + q)2 akan berubah.

2. Perbedaan pembagian ke gen pool.

Pembawa (carrier) dari sebuah genotipe dapat berbeda dalam membagi ke gen pool dari generasi berikutnya, perbedaan dalam nilai adaptif dapat menyebabkan perubahan dalam frekuensi gen.

3. Migrasi: perbedaan migrasi dari pembawa gen A dan gen a kedalam atau keluar populasi akan mengakibatkan perubahan.

4. Penghanyutan genetik (genetic - drift)

Pada populasi kecil variasi yang terjadi secara kebetulan dapat menjadi penting. Perkawinan sendiri atau antara saudara dapat mengubah frekuensi gen.

            Mutasi merupakan sumber dari perubahan genetik, bila suatu mutasi meingkatkan kemauan untuk hidupnya hanya 1% maka untuk terbentuknya ½ populasi perlu waktu 100 generasi.

Jadi peranan reproduksi seksual sangat penting. Melalui reproduksi seksual dan seleksi alam, evolusi dapat menjadi terarah.

            Menurut Dobzhanksy (1950) proses evolusi terjadi dalam 5 tahap:

1. Proses mutasi yang menyediakan bahan-bahan dasar bagi evolusi.

2. Pola-pola gen yang tak terhitung jumlahnya, dihasilkan melalui reproduksi seksual.

3. Pemilik no.2 lebih tahan daripada yang lain pada keadaan lingkungan yang mengijinkan.

4. Seleksi alam cenderung menambah frekuensi pada gen yang baik adaptasinya.

5. Kumpulan kombinasi gen yang mempunyai nilai adaptasi yang baik akan memisahkan diri dan membentuk suatu sistem genetik yang tertutup akibatnya terbentuk suatu spesies.

            Mutasi terjadi secara acak, yang beradaptasi hanya sebagian kecil. Bila suatu mutasi mempunyai nilai ketahanan dan bentuk baru yang diturunkan telah nampak, maka ketahanan, kedewasaan dan reproduksi dari bentuk baru itu tidak bersifat acak lagi. Mereka, cenderung untuk bertambah dalam populasi dibandingkan dengan anggota populasi lain yang mempunyai nilai seleksif rendah. Walaupun mutasi adalah dasar variasi, tetapi peranannya hanya kecil. Yang lebih penting: kombinasi dan poliploidi.

Contoh seleksi alam (Kettlewell’s, 1966) telah menyelidiki kupu hitam dan putih Biston betularia (di Inggris).

            Kupu hitam banyak ditemui di daerah industri (tercemar) dan sedikit di daerah yang tidak tercemar, dan kupu putih sebaliknya.

Untuk mengecek adanya perbedaan yang dikaitkan dengan penambahan lingkungan maka Kettlewell’s mempelajari perkembangan populasi kupu ini dengan cara “Marking recapture” yaitu menandai sejumlah kupu dari dua warna itu, kemudian dilepas di daerah tercemar (Birminghan) dan di daerah yang tidak tercemar (Dorset), setelah beberapa waktu ditangkap kembali, hasilnya sebagai berikut:

Birminghan              dilepas                                  ditangkap kembali

(tercemar)

hitam                         477                             40%

putih                          137                             19%

 

Dorset

(tak tercemar)

hitam                         437                             6%

putih                          496                             12,5%

 

Kesimpulan:

1. Penyebaran kupu hitam berkorelasi dengan derajat pencemaran.

2. Ada mutasi putih ke hitam.

Demikian pula yang diperlihatkan dalam penggunaan DDT terhadap serangga.

Peningkatan penggunaan DDT mengakibatkan berkurang kekebalannya terhadap serangga.

 

Seleksi Alami Pada Tanaman Pertanian

            Johannsen (1903) mengemukakan bahwa persilangan antara galur murni seleksi tidak efektif karena individu-individunya mempunyai persamaan genetik.

Tetapi kalau dibiarkan terseleksi alami, dapat diharapkan bahwa beberapa galur murni akan cenderung bertambah dengan cepat dibanding dengan yang lain.

            Harland dan Martini (1918):

Gandum (Hordeum vulgare) ¾¾® ekotipe 10 ditanam di suatu tempat berulang, maka susunan campurannya berubah (ada yang hilang dan ada yang bertambah frekuensinya).

Misal: Coast & Trebi                       dominan di California

            Varietas Hannchen           dominan di Minnesota

            White smyrna                      dominan di Montana dan Oregon, Washington

            Menchuria               dominan di New York

Perubahan melalui seleksi alami bergantung pada dua hal yaitu:

1. Jumlah biji yang dihasilkan

2. Persentase dari kecambah yang dapat bertahan dari kompetisi

Secara diagramatik proses adaptasi melalui seleksi alam sebagai berikut:

 

Mutasi: gen baru

 

 

 


Rekombinasi                                    Pol gen          seleksi alami             Populasi yang

                                                asli                                                      diturunkan

 


                                                                        gen hilang

penghanyutan                              penghanyutan

genetik                                             genetik                                                                     adaptasi

                                                (hilangnya gen)                                         interaksi dengan

                                                                                                                        lingkungan lebih

                                                                                                                        baik

 

Gambar 15. Proses adaptasi

Sumber: Tjondronegoro P.D, (1979)

 

Distribusi Vegetasi

            Kehadiran setiap organisme pada suatu habitat adalah hasil perpaduan dengan keadaan lingkungan setempat. Untuk seorang ahli ekologi merupakan hal yang menarik bila dapat mengetahui dimana macam-macam tumbuhan itu tumbuh dan mengapa tumbuh disitu. Sedang ahli geografi tumbuhan (fitogeografi) mempelajari hubungan antara kehadiran tumbuhan sekarang dan waktu lampau dan mencoba menerangkan asal-usul, perkembangan dan penyebarannya.

Penyebarannya vegetasi dapat melalui dua cara yaitu:

1. Secara alami yaitu perubahan geologis dan iklim dari jaman dulu sampai sekarang

2. Karena kegiatan manusia

            Pada saat ini terdapat kurang lebih 225.000 jenis tumbuhan berbunga, 9.000 jenis paku-pakuan dan jenis tumbuhan berbiji terbuka. Kebanyakan dari jenis-jenis ini terdapat di daerah tropis dan sub tropis. Semakin tinggi di atas permukaan tanah (altitude) maka semakin sedikit jenis tanaman.

Kecuali di gurun (Arizon) mempunyai kurang lebih 3.400 jenis. Jumlah ini cukup tinggi bila dibandingkan dengan luas daerahnya yang relatif kecil.

            Secara geografis, penyebarannya terbatas yaitu hanya ditemukan pada daerah tertentu. Ada pendapat bahwa jenis ini sebagai jenis-jenis dengan bentuk baru dan muda terbatas pada daerah asalnya dan belum mempunyai kesempatan untuk meluaskan daerah penyebarannya. Pendapat lain mengatakan bahwa jenis endemik adalah jenis-jenis tua yang penyebarannya luas pada waktu lampau tetapi karena perubahan lingkungan dan adaptasi ekologinya sempit maka daerah penyebarannya mengecil sehingga jenis-jenis ini hanya terdapat di tempat-tempat tertentu yang cocok dengan keadaannya. Di alam, kedua katagori di atas dapat terjadi, sebaliknya dari jenis endemik ada jenis kosmopolitan dengan penyebaran luas, banyak ditemukan dimana-mana. Selain itu ada jenis-jenis terputus (discontinous) diskontinyus yang kisarannya terjadi dalam dua bagian atau lebih kadang-kadang dipisahkan oleh jarak yang panjang atau jauh misalkan laut.

 

Tipe Penyebaran Vegetasi

            Penyebaran vegetasi ada 6 tipe, yaitu:

1. Artik Alpine: Tipe ini mempunyai kurang lebih 450 jenis, kebanyakan herba, rumput-rumputan, beberapa dikotiledoneae. Dikenal juga sebagai tanaman tundra, terbatas di daerah dingin yang bersalju.

2. Temperate: Jenis ini tersebar luas pada bagian-bagian yang basah dan utara zone temperate.

Kebanyakan jenis temperate ini adalah gulma yang mempunyai kapasitas genetik untuk menghasilkan individu yang beradaptasi dengan keadaan iklim yang berbeda (tertentu) dan mempunyai teknik penyebarannya yang baik.

3. Pantropik: Tipe ini umumnya di daerah tropis,  jumlah jenisnya sangat besar tetapi sukar ditentukan statusnya pada bagian lain di dunia. Jadi ada yang asli ada yang introduksi. Misal kelapa (Cocos nucifera) hampir terdapat di semua daerah tropis, tetapi tempat asalnya belum dapat dipastikan.

Kebanyakan jenis pantropik adalah gulma dari anggota familia Euphorbiaceae, Legumi-nosae, umumnya rumput-rumputan. Contoh: Cynodon dactylon suatu jenis rumputan yang berkembang dengan cepat melalui biji dan rhizomanya.

4. Endemik luas: Umumnya jenis-jenis yang berpembuluh yaitu mereka yang terbatas pada suatu daerah tumbuhan tertentu, yang floranya berbeda pada tingkat spesies (jenis) dan batas tak tegas antara daerah-daerah ini.

Luas kawasan dari yang luas sekali seperti Euro siberia sampai yang sempit/kecil seperti Hawai. Tetapi masing-masing mempunyai flora yang berbeda-beda.

Contoh: Quercus alba, Acer accharum, Liriodendron tulipifera dan lain-lain.

5. Endemik sempit: Jenis yang tedapat dengan luas yang kecil (beberapa kilometer persegi) dan mempunyai kisaran toleransi yang sempit untuk keadaan lingkungan sehingga hampir tidak ada bagian di dunia dimana mereka hidup.

Contoh: Tanaman pionner, tanaman yang tumbuh di tanah serpentine.

6. Terputus (Discontiuous/diskontinyu): Pada dasarnya, hampir semua tanaman termasuk tipe ini. Diantaranya yang banyak dikemukakan di zone temperate bagian utara adalah: Potentilla fructicosa, Arabis alpina, Acer rubrum, Polygonum virginicum dan di zone tropis adalah Eragrostis aspera, Hibiscus lobatus, Hyptis lobata dan lain-lain.

 

Azas Penyebaran Vegetasi

            Faktor-faktor lingkungan yang bersifat kompleks secara alami sangat mempengaruhi penyebaran tumbuhan. Good (1953) mengemukakan bahwa evolusi merupakan media dimana gambaran penyebaran tumbuhan dilukiskan.

Kecuali itu ia memberikan 6 faktor lain yang mempengaruhi penyebaran tumbuhan yaitu:

1. Penyebaran keadaan iklim

2. Penyebaran faktor edaphik

3. Perpindahan flora yang besar pada masa lampau, dan sampai sekarang masih terus ber-langsung

4. Perpindahan tanaman ini terjadi pada fase dimana tanaman itu dapat disebarkan (bentuk biji)

5. Dalam masa geologis perubahan iklim yang besar telah terjadi

6. Dalam masa itu juga telah terjadi perubahan dalam perbandingan daratan dan lautan

 

Teori Toleransi

            Good mengemukakan suatu konsep mengenai toleransi untuk menerangkan mengapa iklim dan lain-lain perubahan lingkungan menggakibatkan pergerakan dan perpindahan tanaman (sebagai bagian dari teori geografi tumbuhan)

Teori toleransi sebagai berikut:

1. Setiap jenis dapat tumbuh dan bekembang hanya pada kisaran iklim dan edaphik tertentu. Jadi merupakan kisaran toleransi terhadap keadaan luar. Misal suhu.

 

Batas minimum penyebaran

Kisaran optimum atau pusat penyebaran

Batas maksimum penyebaran

 

Absen

¬¾¾

menurun

 

¾¾®

menurun

 

Absen

                                                Skala untuk tiap faktor  ¾¾®

 

Gambar 16. Konsep ekologik dari kisaran toleransi

Sumber: Tjondronegoro P.D, (1979)

 

2. Toleransi jenis merupakan sifat spesifik yang tunduk pada hukum-hukum evolusi sama seperti sifat-sifat morfologi walaupun ke dua hal itu tak perlu berhubungan.

3. Perubahan dalam toleransi ini tidak perlu diikuti oleh perubaan morfologi atau sebaliknya.

4. Jenis dengan persamaan-persamaan morfologis dapat memperlihatkan perbedaan-perbe-daan dalam toleransinya dan sebaliknya. Penyebaran relatif dari jenis dengan toleransi yang serupa akan ditentukan oleh hasil persaingan di antara keduanya.

5. Kisaran toleransi satuan taksonomi yang lebih besar adalah jumlah kisaran toleransi jenis-jenisnya.

Teori Good tersebut mengandung perdebatan-perdebatan para ahli ekologi dan geografi tumbuhan yang menghasilkan teori-teori sebagai berikut:

1. Nilai-nilai ekstrem keadaan iklim lebih penting dari angka rata-rata nilai tersebut.

2. Nilai ekstrem ini penting untuk daerah-daerah perbatasan penyebaran tanaman. Dispersi dan kemampuan bertahan, penting untuk perpindahan tanaman.

3. Teori toleransi itu harus lebih menekankan interaksi antara faktor dan fungsi.

4. Kisaran toleransi berbeda dengan umur tanaman dan dalam keadaan apa tanaman itu berada (fase pertumbuhan).

Cain, (1944) menambahkan beberapa prinsip dari Good sebagai berikut:

1. Faktor biotik menjadi penting.

2. Lingkungan adalah holocoenotik.

3. Bahwa toleransi mempunyai dasar genetik.

 

Struktur Jenis

            Struktur jenis diperlukan untuk mengetahui mengapa jenis mempunyai kisaran toleransi yang luas dan sempit. Dasar kumpulan jenis adalah organisme individu. Individu kemudian berproduksi apabila lingkungan memungkinkan.

            Hampir semua individu mempunyai kemampuan untuk hidup pada berbagai lingkungan walaupun dalam proses adaptasinya mereka dapat berubah bentuk dalam batas-batas tertentu juga fisiologisnya, perubahan ini bersifat fenetik.

Individu yang bervariasi dari populasi yang berbeda-beda mungkin dapat mengadakan persilangan. Tanaman yang demikian oleh Turesson (1922) dinamakan sebagai ekotipe atau race ekologi. Ekotipe sekarang dikenal sebagai suatu kumpulan dari populasi lokal yang telah beradaptasi pada tipe lingkungan tertentu. Populasi lokal dan ekotipe dapat dikenal dengan menanam tanaman dari jenis tertentu dari berbagai sumber (tempat).

 

Rangkuman:

1. Adaptasi adalah setiap sifat atau bagian yang dimiliki oleh organisme yang berguna bagi kelanjutan hidupnya pada keadaan sekeliling habitatnya.

Sifat-sifat tersebut memungkinkan organisme mampu menggunakan lebih baik unsur-unsur yang tersedia.

2. Faktor-faktor penentu adaptasi dan koefisien seleksi antara lain vigor somatik individu, daya tumbuh, lamanya periode reproduksi, banyaknya keturunan, efisiensi mekanisme pollinasi.

3. Variasi genetik: Variasi gen dalam populasi merupakan gambaran dari adanya pebedaan respon individu-individu terhadap lingkungan adalah bahan dasar perubahan adaptif. Menurut teori Hardy Weinberg: pada persilangan secara random menghasilkan keturunan dengan frekuensi genetik (p + q)2 atau p2 + 2pq + q2

Selama persilangan secara random terus menerus terjadi frekuensi gen ini akan tetap konstan. Maka untuk organisme agar bisa berkembang harus ada perbedaan dalam frekuensi gen. Perubahan gen dapat disebabkan oleh: mutasi, perbedaan pembagian ke gen pool, migrasi penghanyutan genetik (genetik drift).

4. Distribusi vegetasi: Kehadiran setiap organisme pada suatu habitat adalah hasil perpeduan dengan keadaan lingkungan setempat. Penyebaran vegetasi dapat secara alami yaitu perubahan geologis dari iklim jaman dahulu sampai sekarang dan oleh kegiatan manusia.

5. Tipe penyebaran vegetasi: Artik Alpine, temperate, pantropik, endemik luas, emdemik sempit, terputus.

6. Faktor-faktor yang bersifat kompleks secara alami sangat mempengaruhi penyebaran tumbuhan. Kecuali iu Good (1953) memberikan 6 faktor yang lain yang mempengaruhi penyebaran tumbuhan yaitu: penyebaran keadaan iklim, penyebaran faktor edaphik, perpindahan flora yang besar pada masa lampau dan sekarang masih berlangsung; perpindahan tanaman terjadi pada fase tanaman itu dapat disebarkan (biji) dalam masa geologis perubahan iklim yang besar telah terjadi. Dalam masa itu juga telah terjadi perubahan dalam perbandingan daratan dan lautan.