A. RUANG LINGKUP ILMU PENGETAHUAN ALAM
1. Menjelaskan tentang alam semesta dan isinya (makrokosmos dan mikrokosmos).
2. Sebutkan dan jelaskan tentang teori terjadinya alam semesta.
3. Menyebutkan dan membedakan anggota sistem tata surya (bintang, matahari, planet, asteroid, komet, bulan, dan meteor).
4. Jelaskan bumi sebagai bagian dari sistem tata suryanya.
5. Sebutkan dan jelaskan lapisan-lapisan pada planet bumi dan fungsinya bagi kehidupan manusia.
6. Jelaskan teori tentang terjadinya bumi.
Jawaban :
1. Pengertian alam semesta mencakup tentang mikrokosmos dan makrokosmos. Mikrokosmos adalah benda-benda yang mempunyai ukuran yang sangat kecil, misalnya atom, elektron, sel, amuba, dan sebagainya. Sedangkan makrokosmos adalah benda-benda yang ukurannya sangat besar, misalnya bintang, planet, galaksi. Namun para ahli astronomi menggunakan istilah alam semesta dalam pengertian tentang ruang angkasa dan benda-benda langit yang ada didalamnya. Alam semesta atau universum dalam terminologi ilmu astronomi adalah ruang angkasa dengan segala zat dan energi yang ada didalamnya.
Konsep manusia mengenai apa yang dimaksud alam semesta telah berubah secara radikal sepanjang zaman. Pada mulanya, mereka meletakkan Bumi sebagai pusat alam semesta. Selanjutnya, mereka menemukan bahwa Bumi hanyalah sebuah planet, dan yakin bahwa mataharilah sebagai pusat. Kemudian mereka menyadari bahwa Matahari hanyalah sebuah bintang biasa, yang merupakan anggota dari sebuah gugusan bintang yang disebut galaksi dan meyakini bahwa galaksi inilah Alam Semesta. Setelah itu, mereka menemukan lagi bahwa galaksi ini hanyalah satu dari sedemikian banyak galaksi yang membentuk alam semesta. Kenyataan inilah yang kita yakini saat ini.
2. Teori Keadaan Tetap (Steady–state Theory)
Teori ini dikemukakan oleh Fred Hoyle, Herman Bondi, Thomas Gold ( 1948 ). Teori ini berdasarkan prinsip osmologi sempurna yang menyatakan bahwa alam semesta, dimana pun dan bilamanapun selalu sama. Berdasarkan prinsip tersebutlah alam semesta terjadi pada suatu saat tertentu dimasa yang telah lalu sampai sekarang. Segala sesuatu di alam semesta ini selalu tetap sama walaupun galaksi-galaksi saling bergerak menjauhi satu sama lain. Teori ini ditunjang oleh kenyataan, bahwa galaksi baru mempunyai jumlah yang sebanding dengan galaksi lama.Dengan kata lain bahwa tiap-tiap galaksi yang terbentuk, tumbuh, menjadi tua, dan akhirnya mati, jadi, teori ini beranggapan bahwa alam semesta itu tak terhingga besarnya dan tak terhingga tuanya ( Tanpa awal dan tanpa akhir ).
Teori Ledakan Besar (Big Bang Theory)
Teori ledakan ini bertolak dari asumsi adanya suatu massa yang sangat besar dan mempunyai berat jenis yang juga sangat besar. Kemudian massa tersebut meledak dengan hebat karena adanya reaksi inti (George Lemaitre, 1930). Massa itu kemudian berserak mengembang dengan sangat cepatnya menjauhi pusat ledakan. Setelah berjuta-juta tahun, massa yang berserak itu membentuk kelompok-kelompok galaksi yang ada sekarang. Mereka harus bergerak menjauhi titik pusatnya. Teori ini didukung oleh kenyataan dari pengamatan bahwa galaksi-galaksi itu memang bergerak menjauhi titik pusat yang sama. Selain itu, teori ini didukung oleh pakar astronomi Arno Penzias dan Robert Wilson yang menemukan radiasi gelombang mikro.
3. Anggota Sistem Tata Surya
Ø Bintang adalah benda langit luar angkasa yang memiliki ukuran besar dan memancarkan cahaya sebagai sumber cahaya. Bintang yang terdekat dengan bumi adalah matahari.
Ø Matahari adalah bintang yang letaknya paling dekat dengan bumi, yaitu sekitar 149.600.000 kilometer atau 92,26 juta mil, terbentuk dari komponen gas helium dan hidrogen dan terdiri dari enam lapisan. Matahari merupakan pusat dari tata surya kita.Matahari dikelilingi oleh planet-planet anggota tata surya seperti planet bumi, merkurius, venus, mars, jupiter, saturnus, uranus, neptunus dan jupiter.
Ø Planet adalah benda langit yang mengelilingi bintang sebagai pusat tata surya. Planet tidak dapat menghasilkan cahaya sendiri namun dapat memantulkan cahaya. Planet yang dekat dengan bumi dapat kita lihat setiap hari dengan mata telanjang seperti planet venus yang disebut orang sebagai bintang fajar.
Ø Asteroid adalah planet-planet kecil yang jumlahnya puluhan ribu, beredar mengelilingi matahari, letaknya di antara orbit Mars dan Jupiter. Para ahli astronomi menyatakan dalam sebuah teori bahwa asteroid adalah sisa-sisa planet yang meledak, sebelumnya mengorbit matahari di antara orbit-orbit Mars dan Jupiter. Ada sebuah teori lain menjelaskan bahwa asteroid adalah bongkahan-bongkahan benda-benda angkasa yang tidak pernah dapat membentuk planet pada waktu sistem tata surya terbentuk.
Ø Komet adalah benda langit yang mengelilingi matahari. Komet memiliki orbit garis edar sendiri yang bentuknya sangat lonjong. Komet biasa disebut sebagai bintang berekor karena sifatnya yang bercahaya terang dan memiliki ekor gas debu yang sangat panjang.
Ø Meteor adalah benda langit yang masuk ke dalam wilayah atmosfer bumi yang mengakibatkan terjadinya gesekan permukaan meteor dengan udara dalam kecepatan tinggi. Akibat adanya gesekan yang cepat tersebut menimbulkan pijaran api dan cahaya yang dari kejauhan kita melihatnya seperti bintang jatuh.
Perbedaan dari anggota sistem tata surya tersebut adalah ialah :
Ø Bintang dapat memancarkan cahaya sendiri sedangkan planet memantulkan cahaya dari bintang seperti bulan.
Ø Matahari adalah salah satu dari bintang hanya saja paling berbeda dari bintang yang lainnya dalam hal suhu, warna, ukuran, massa, dan komposisi gasnya. Selain itu, hanya matahari sebagai pusat dari tata surya kita.
Ø Pengertian dari planet sendiri adalah benda angkasa yang tidak menghasilkan cahaya sendiri, berbentuk bulatan, dan beredar mengelilingi bintang. Dalam Tata Surya, bintang yang dimaksud adalah matahari. Sebagian besar planet dalam Tata Surya orbitnya diikuti oleh satelit. Satelit ini beredar mengelilingi planet, dan bersama-sama planet mengelilingi pusatnya (matahari).
Ø Asteroid dapat dibedakan dengan komet melalui penampakannya, kalau komet memiliki ekor tetapi asteroid tidak memiliki ekor.
Ø Kedatangan komet ke bumi dapat diprediksi, tetapi kedatangan dari meteor tidak dapat diprediksi.
Ø Meteor tidak memiliki orbit seperti komet, asteroid dan planet.
4. Pada zaman dahulu, manusia beranggapan bahwa bentuk bumi adalah datar dan luasnya tak terhinggga. Namun pada abad ke-6 SM, seorang pemikir Yunani bernama Pythagoras beranggapan bahwa bentuk bumi menyerupai bola. Pada abad ke-4 SM, Aristoteles meyakini bahwa bentuk bumi itu bulat. Keyakinanya itu timbul setelah menagmati bayangan yang menutupi permukaan bulan pada waktu terjadi gerhana bulan. Bentuk bumi yang bulat menyebabkan benda-benda yang bergerak menjauhi seorang pengamat di permukaan bumi akan tampak seolah-olah tenggelam di balik ufuk. Bumi apabila dilihat dari angkasa luar akan tampak berwarna kebiru-biruan, sehingga disebut sebagai planet biru. Warna kebiru-biruan tersebut disebabkan oleh keadaan di bumi sendiri yaitu karena 70 % permukaan bumi berupa laut dan samudra. Selain itu, susunan dan ketebalanangkasanya juga menentukan ciri khas penampakannya.
Pada saat ini telah diketahui bahwa garis tengah bumi adalah 12.714 km dari kutub ke kutub dan 12. 757 km di sepanjang garis khatulistiwa.
Pada saat ini telah diketahui bahwa garis tengah bumi adalah 12.714 km dari kutub ke kutub dan 12. 757 km di sepanjang garis khatulistiwa.
Gerak Rotasi Bumi
Gerak bumi yang berputar mengitari porosnya sendiri disebut gerak rotasi bumi. waktu yang diperlukan bumi untuk berotasi satu kali mengitari porosnya adalah 1 hari atau 24 jam (tepatnya 23 jam, 56 menit 4,09 detik). Arah rotasi bumi adalah “arah timur” yaitu dari barat ke timur. Gerak rotasi bumi yang arahnya ke timur mengakibatkan pada siang hari matahari seolah-olah bergerak dari timur ke barat, demikian juga dengan bulan dan bintang di malam hari. Gerak benda-benda langit disebut gerak harian langit atau sering disebut gerak semu harian. Bintang dalam gerak hariannya akan kembali pada tempat yang sama di bola langit setelah menempuh waktu yang sama dengan periode rotasi bumi.Akibat rotasi bumi terhadap porosnya yaitu pergantian siang dan malam hari, gerak semu harian benda langit, pengembungan di khatulistiwa dan pemepatan di kedua kutub bumi, dan perbedaan waktu untuk tempat-tempat yang berbeda derajat bujurnya.
Revolusi Bumi
Satu kali bumi beredar mengelilingi matahari (berevolusi) diperlukan waktu 365,25 hari atau 1 tahun. Kecepatan rata-rata bumi dalam berevolusi adalah 30 km/s, sedangkan kecepatan berotasi adalah 464 m/s. Revolusi bumi menyebabkan beberapa peristiwa yaitu pergantian musim di bumi sepanjang tahun; perbedaan lamanya waktu siang dan malam; terlihatnya rasi bintang yang berbeda setiap bulan, hal ini karena setiap bulan posisi bumi berbeda dengan bulan sebelumnya sehingga langit di atas kepala kita pun berbeda akibatnya bintang-bintang yang tampak jadi berbeda. Kumpulan bintang dengan pola-pola tertentu disebut rasi bintang; dan adanya gerak semu tahunan matahari. Empat musim di bumi terjadi di daerah-daerah pada belahan bumi utara dan belahan bumi selatan, sedangkan di daerah khatulistiwa tidak ada pergantian musim.
5. Lapisan Atmosfer bumi adalah lapisan udara yang menyelubungi bumi dan mereka ikut bersama bumi melakukan rotasi dan berevolusi mengelilingi matahari. Komposisi udara yang berada dalam atmosfer adalah kombinasi dari berbagai jenis gas yang sangat dibutuhkan untuk kelangsungan hidup dimuka bumi. Lapisan atmosfer bumi memiliki peranan penting bagi kehidupan, karena ia dapat menjaga suhu dipermukaan bumi tetap hangat pada malam hari dan pula dapat menangkal radiasi berbahaya dari luar angkasa seperti sinar ultra violet yang berlebihan.
Lapisan atmosfer bumi tebagi menjadi beberapa bagian yang masing-masing memiliki ketebalan/ketinggian, suhu yang berbeda. Berikut adalah bagian dari atmosfer bumi.
5.1. Troposfer
Memiliki ketebalan 0 - 15 km dari permukaan bumi. Suhu pada lapisan ini berkisar antara 17 - minus 52 derajat C. Sekitar 80% gas yang ada pada atmosfer berada bada lapisan ini.
5.2. Statosfer
Memiliki ketinggian sekitar 15 - 40 km dari permukaan bumi. Suhu pada lapisan ini adalah minus 57 derajat C.
Pada lapisan ini terdapat lapisan Ozon, yang berguna untuk menahan sinar ultra violet.
5.3. Mesosfer
Ketebalan mesosfer sekitar 45 - 75 km diatas Statosfer.
Suhu pada lapisan ini sangat dingin, yaitu sekitar minus 140 derajat C.
Pada lapisan ini terdapat kristal-kristal es yang membentuk awan noctilucent.
5.4. Thermosfer
ketebalan thermosfer sekitar 75 - 100 km dan berada diatas mesosfer.
Suhu pada lapisan ini jauh lebih panas dari lapisan mesosfer, yaitu sekitar 80 derajat C.
5.5. Ionosfer
Memiliki Ketebalan sekitar 50 - 100 km diatas thermosfer.
Pada lapisan ini bersifat memantulkan gelombang radio, karena lapisan ini bermuatan listrik yang disebabkan oleh penyerapan radiasi sinar ultra violet, dan hal ini juga menyebabkan pada lapisan ini memiliki suhu yang sangat tinggi.
5.6. Eksosfer
Ketebalan eksosfer adalah 500 - 700 km dan berada diatas lapisan ionosfer.
Memiliki suhu jauh lebih rendah dari lapisan sebelumnya, yaitu sekitar minus 57 derajat C.
Pada lapisan ini tidak terdapat tekanan udara atau tekanan udaranya = 0 cmHg karena udara disini sangat-sangat tipis sekali.
6. Bumi terbentuk dimulai kurang lebih 4,56 milyar tahun yang lalu dan mengalami beberapa perkembangan. Bumi sebagai salah satu planet yang termasuk dalam sistem tata surya di alam semesta ini tidak diam melainkan melakukan perputaran pada porosnya (rotasi) dan bergerak mengelilingi matahari (revolusi) sebagai pusat sistem tata surya. Ilmu yang mempelajari tentang bumi disebut geologi. Sedangkan cabang ilmu yang mempelajari khusus mengenai materi dan proses pembentukannya baik permukaan atau di dalam bumi disebut geologi fisik. Proses terbentuknya bumi tidak terlepas dari proses terbentuknya tata surya kita. Dalam perkembangannya terciptalah beberapa hipotesa tentang pembentukan bumi yang berkesinambungan dengan hipotesa terbentuknya alam semesta.
B. KEHIDUPAN DI BUMI
1. Asal mula kehidupan di bumi :
a. Sebutkan macam-macam teori tentang asal-usul bumi beserta pencetus teori tersebut.
b. Jelaskan teori Abiogenesis dan Biogenesis.
Jawaban :
a.1. Teori Kabut Atau Yang Sering Disebut (Nebula)
Dari jaman sebelum masehi, para ahli sudah memikirkan bagaimana proses terjadinya bumi. Dan salah satunya adalah teori kabut atau yang disebut nebula yang diperkenalkan oleh Immanuel Kant pada tahun 1755 serta Piere de Laplace pada tahun 1796. Dimana mereka berdua terkenal dengan teori kabut kant laplace.Dalam teori tersebut mengatakan bahwa di dalam jagat raya terdapat gas yang berkumpul menjadi kabut atau nebula. Dimana gaya tarik menarik antara gas yang kemudian membentuk kumpulan kabut yang sangat besar serta berputar semakin cepat.Dimana proses perputaran yang sangat cepat ini, materi kabut dibagian khatulistiwa terlempar dan terpisah serta memadat yang disebabkan karena pendinginan.
Pada bagian yang terlempar ini menjadi planet – planet di dalam tata surya. Teori nebula terbagi menjadi beberapa tahap .Matahari beserta planet-planet yang masih berbentuk gas, dimana kabut yang masih sangat pekat dan besar.Kabut yang masih berputar serta berpilin dengan kuat dan pemadatan terjadi pada pusat lingkaran dan kemudian membentuk matahari.Lalu pada saat bersamaan materi lainnya membentuk menjadi massa yang lebih kecil dai pada matahari dan kemudian menjadi planet, serta bergerak memutari matahari.Kemudian materi tersebut semakin besar dan selalu melakukan gerakan yang teratur mengitari matahari dalam satu orbit yang tetap kemudian membentuk tingkatan keluarga matahari.
a.2. Teori Planetisima
Sejak awal abad 20, Forest Ray Moulton seorang ahli astronomi asal amerika serta rekannya Thomas C.Chamberlain ahli geologi, mengemukakan teori planestisimal hypothesis, bahwa matahari terbentuk dari massa gas yang bermassa sangat besar, disaat ada bintang lain yang melintas dan sangat dekat dan hampir terjadinya tabrakan. Terlalu dekatnya lintasan mempengaruhi antara gaya gravitasi dengan dua bintang yang mengakibatkan tertariknya gas serta materi ringan yang ada pada bagian tepi.
Pengaruh gaya gravitasi menyebabkan materi terlempar dan meninggalkan permukaan matahari serta permukaan bintang. Materi yang terlempar menyusut serta membuat gumpalam planestimal. Kemudian planestimal dingin dan memadat yang membentuk planet yang mengitari matahari.
a.3. Teori Pasang Surut Gas (Tidal)
Teori yang dikemukakan James Jeans dan Harold Jeffrey tahun 1918, bintang besar yang mendekati matahari dengan jarak pendek, yang pada akhirnya membuat pasang surut pada badan matahari, pada saat matahari dalam keadaan gas. Penyabab terjadinya pasang surut air laut adalah massa bulan serta jauhnya jarak antara bulan ke bumi 60 kali radius orbit di bumi.Namun jika bintang yang massanya mendekati masa besarnya dengan matahari mendekat, lalu akan membentuk semacam gunung gelombang pada badan matahari, yang terjadi karna gaya tarik bintang. Gunung-gunung tadi akan menjadi tinggi yang sangat luar biasa kemudian terbentuk semacam lidah pijar yang sangat besar, yang menjulur oleh massa matahari dan mengarah ke arah bintang besar. Lambat laun kolom-kolom ini akan pecah kemudian akan menjadi benda tersendirian.
Dalam lidah yang panas ini terjadi perapatan gas-gas dan akhirnya kolom-kolom ini akan pecah, lalu berpisah menjadi benda-benda tersendiri, yaitu planet-planet. Bintang besar yang menyebabkan penarikan pada bagian-bagian tubuh matahari tadi, melanjutkan perjalanan di jagat raya, sehingga lambat laun akan hilang pengaruhnya terhadap planet yang berbentuk tadi. Planet-planet akan mengelilingi matahari namun tetapi ketika mengelilingi planet-planet yang besar proses pendinginannya akan lambat sedangkan pada planet-planet kecil akan berjalan lebih cepat.
a.4. Teori Bintang Kembar
Teori yang dikemukakan seorang ahli astronomi R.A Lyttleton , teori ini menerangkan bahwa galaksi berawal dari kombinasi bintang kembar. Dimana satu dari bintang itu meledak membuat banyak material yang terlempar, sedangkan bintang yang tidak meledak itu disebut matahari dan bintang yang meledak itu menjadi planet-planet yang mengelilingi matahari.
a.5. Teori Big Bang
Teori big bang menjelaskan bahwa bumi berasal dari puluhan milyar tahun yang lalu. Dimana ada gumpalan kabut yang sangat besar berputar pada porosnya. Putaran itu memungkinkan bagian-bagian kecil terlempar sedangkan bagian besar menjadi satu dan menjadi pusat pembentukan cakram raksasa.Gumpalan raksasa itu meledak dan mebentuk galaksi dan nebula-nebula. Sekitar 4,6 miliyar tahun Pembekuan yang terjadi membuat nebula-nebula membentuk galaksi bernama galaksi bima sakti dan kemudian terbentuk sistem tata surya. Bagian ringan yang terlempar membentuk gumpalan-gumpalan yang memadat. Dan gumpalan itu membentuk planet-planet.
b.1 Teori Abiogenesis
Teori yang dikemukakan Aristoteles ini menyatakan bahwa makhluk hidup tercipta dari benda tak hidup yang berlangsung secara spontan (generatio spontanea). Misalnya cacing dari tanah, ikan dari lumpur, dan sebagainya. Teori ini dianut oleh banyak orang selama beberapa abad.
Aristoteles (384-322 SM), adalah seorang filsuf dan tokoh ilmu pengetahuan Yunani Kuno. Sebenarnya dia mengetahui bahwa telur-telur ikan yang menetas akan menjadi ikan yang sifatnya sama seperti induknya. Telur-telur tersebut merupakan hasil perkawinan dari induk-induk ikan. Walau demikian, Aristoteles berkeyakinan bahwa ada ikan yang berasal dari Lumpur.
Menurut penganut paham abiogenesis, makhluk hidup tersebut terjadi begitu saja secara spontan. Itu sebabnya, teori abiogenesis ini disebut juga generation spontanea. Bila pengertian abiogenesis dan generation spontanea digabung, maka konsepnya menjadi: makhluk hidup yang pertama kali di bumi berasal dari benda mati / tak hidup yang terjadinya secara spontan (sebenarnya ini adalah dua teori yang berbeda, tetapi orang sudah kadung salah kaprah).
Paham abiogenesis bertahan cukup lama, yaitu semenjak zaman Yunani Kuno (ratusan tahun sebelum Masehi) hingga pertengahan abad ke-17, dimana Antonie Van Leeuwenhoek menemukan mikroskop sederhana yang dapat digunakan untuk mengamati makhluk-makhluk aneh yang amat kecil yang terdapat pada setetes air rendaman jerami. Oleh para pendukung paham abiogenesis, hasil pengamatan Antonie Van Leeuwenhoek ini seolah-olah memperkuat pendapat mereka tentang abiogenesis. Hasil pengamatan Anthoni ditulisnya dalam sebuah catatan ilmiah yang diberi judul “Living in a drop of water“. Tokoh lain pendukung teori ini adalah John Needham.
b.2 Teori Biogenesis
Teori ini bertentangan dengan teori abiogenesis, karena menganggap bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup yang sudah ada sebelumnya. Tiga tokoh terkenal pendukung teori ini adalah Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani, dan Louis Pasteur.
1. Francesco Redi
Redi merupakan orang pertama yang melakukan eksperimen untuk membantah teori abiogenesis. Dia melakukan percobaan dengan menggunakan bahan daging segar yang ditempatkan dalam labu dan diberi perlakuan tertentu.
Labu I : diisi daging segar dan dibiarkan terbuka
Labu II : diisi daging segar dan ditutup dengan kain kasa
Labu III : diisi daging segar dan ditutup rapat
Ketiga labu diletakkan di tempat yang sama selama beberapa hari. Hasilnya adalah sebagai berikut:
Labu I : dagingnya busuk, banyak terdapat belatung
Labu II : dagingnya busuk, terdapat sedikit belatung
Labu III : dagingnya tidak busuk, tidak terdapat belatung
Percobaan Francesco Redi
Menurut Redi belatung yang terdapat pada daging berasal dari telur lalat. Labu ke III tidak terdapat belatung karena tertutup rapat sehingga lalat tidak bisa masuk. Sayangnya, meskipun tertutup rapat ternyata pada labu tersebut bisa muncul belatung. Ini disebabkan karena Redi tidak melakukan sterilisasi daging pada disain percobaannya.
2. Lazzaro Spallanzani
Spallanzani juga melakukan percobaan untuk membantah teori abiogenesis, tetapi menggunakan bahan kaldu. Disainnya sebagai berikut:
Labu I : diisi kaldu lalu dipanaskan dan dibiarkan terbuka
Labu II : diisi kaldu, lalu ditutup dengan gabus yang disegel dengan lilin, kemudian dipanaskan
Setelah dingin kedua labu diletakkan di tempat yang sama. Beberapa hari kemudian hasilnya sebagai berikut.
Labu I : berubah busuk dan keruh, banyak mengandung mikroba (bakteri)
Labu II : tetap jernih, tidak mengandung mikroba.
Menurut Spallanzani mikroba yang tumbuh dan menyebabkan busuknya kaldu berasal dari mikroba yang beraada di udara. Pendukung paham abiogenesis keberatan dengan disain Spallanzani karena menurut anggapan mereka, labu yang tertutup menyebabkan gaya hidup (elan vital) dari udara tidak dapat masuk, sehingga tidak memungkinkan munculnya makhluk hidup (mikroba).
3. Louise Pasteur
Jika labu dimiringkan, dan kaldu sedikit meluap menyentuh bagian pipa S maka mikroorganisme terbawa masuk ke dalam kaldu. Mikroorganisme yang tumbuh menyebabkan kaldu menjadi keruh Pasteur menyempurnakan percobaan Redi dan Spallanzani. Ia menggunakan kaldu dalam labu yang disumbat dengan gabus. Selanjutnya gabus tersebut ditembus dengan pipa berbentuk leher angsa (huruf S), kemudian dipanaskan. Setelah dingin dibiarkan beberapa hari kemudian diamati. Ternyata air kaldu tetap jernih dan tidak ditemukan mikroba.
Desain pipa yang berbentuk leher angsa tersebut memungkinkan masuknya gaya hidup dari udara, tetapi ternyata tidak didapati makhluk hidup dalam kaldu. Menurut Pasteur, mikroorganisme yang tumbuh dalam kaldu berasal dari udara. Mereka tidak bisa masuk karena terhambat oleh bentuk pipa. Hal ini bisa dibuktikan bila labu dimiringkan sedemikian rupa sehingga kaldu mengalir melalui pipa dan menyentuh ujung pipa, ternyata beberapa hari kemudian menyebabkan busuknya kaldu. Dengan demikian Pasteur telah membuktikan bahwa teori biogenesislah yang benar. Muncullah ungkapan : “ omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo, omne vivum ex vivo” yang artinya: makhluk hidup berasal dari telur, telur berasal dari makhluk hidup, makhluk hidup berasal dari makhluk hidup.
C. EVOLUSI
1. Menjelaskan teori evolusi yang terjadi pada makhluk hidup.
2. Membedakan perubahan pada makhluk hidup yang disebabkan adanya adaptasi dan
selesksi alam.
3. Menyebutkan contoh makhluk hidup (binatang) yang mengalami seleksi alam,
adaptasi, dan evolusi.
Jawaban :
1. Beberapa teori evolusi :
1.1. Charles Darwin (1809-1882)
Charles darwin yang berpendapat bahwa evolusi dapat terjadi karena seleksi alam. Seleksi alam Charles Darwin merupakan didasarkan pada hasil observasi yang dibuatnya yaitu lebih baik keturunan yang dihasilkan dari pada benar-benar mampu bertahan hidup. Dalam suatu spesies tidak ada individu yang identik (sama) karna selalu terjadi variasi dan beberapa individu yang memiliki sifat-sifat yang cocok dengan kondisi lingkungan yang ada dibandingkan individu yang lainnya.
Setiap populasi umumnya akan bertambah terus karna bereproduksi. Pertambahan populasi dibatasi faktor-faktor pembatas yang membuat kenaikan populasi tidak berjalan mulus. Adanya seleksi alam yang membuat setiap individu harus beradaptasi terhadap lingkungannya, dan yang berhasil hdup akan mewariskan sifat-sifat keturunannya. Dalam buku "The Origins of Spesies", Charles Darwin menulis 4 pokok pikiran mengenai evolusi. Isi 4 pikiran Charles Darwin adalah sebagai berikut :
a. Bentuk-bentuk tidaklah bersikap tetap tetapi mengalami perubahan secara bertahap dan terus menerus.
b. Spesies-spesies yang ada sekarang merupakan hasil evolusi dari spesies-spesies yang terdahulu
c. Spesies yang berkerabat dekat berevolusi dari keturunan yang sama
d. Seleksi salam merupakan mekanisme untuk terjadinya evolusi
1.2. Jean Baptise Lamarck (1744-1829)
Menurut Lamarck, Evolusi adalah perubahan yang terjadi pada suatu individu yang disebabkan oleh faktor lingkungan yang dapat diturunkan. Teori tersebut dikenal dengan Teori Lamarckisme. Contoh Teori Lamarck, Lamarck berpendapat bahwa jerapah dulunya memiliki leher pendek, namun akibat dari menggapai makanan yang ada diatas pohon yang menyebabkan leher jerapah tertarik atau teregang selama bertahun-tahun yang membuat leher jerapah menjadi panjang.
Dalam bukunya "Philosophic Zoologique" yang berisi bahwa organisme mikroskopis muncul spontan dari bahan tidak hidup yang kemudian berevolusi menjadi bentuk-bentk yang lebih kompleks. Lamarck mempercayai bahwa evolusi terjadi saat suatu organisme bagian tubuh itu berubah sepanjang hidupnya dan perubahan dapat diwariskan kepada keturunannya.
1.3. Erasmus Darwin (1731-1802)
Dalam bukunya yang berjudul "Zoonomia or The Laws of Organic Life, Evolusi terjadi pada sebuah makhluk hidup (Evolusi organic) termasuk manusia dan juga percaya bahwa karekteristik yang diperolah orang tua kepada keturunannya.
1.4. Aristoteles (384-322 SM)
Menurut Aristoteles, evolusi dapat terjadi yang didasarkan pada metafisika alam. Metafisika alam adalah mengubah organisme dan habitatnya dari bentuk sederhana ke bentuk yang lebih kompleks.
1.5. William Paley (1743-1805)
Dalam bukunya "Natural Thurology" yang berpendapat bahwa kekomplex makhluk hidup merupakan bukti kerja sama sang pencipta.
2. Adaptasi adalah kemampuan makhluk hidup untuk menyesuaikan diri dengan lingkungan hidupnya. Ada beberapa cara penyesuaian diri yang dapat dilakukan, yaitu dengan cara penyesuaian bentuk organ tubuh, penyesuaian kerja organ tubuh, dan tingkah laku dalam menanggapi perubahan lingkungan. Dari pengertian adaptasi tersebut, ada tiga macam bentuk adaptasi, yaitu:
a. Adaptasi fisiologi.
b. Adaptasi tingkah laku.
c. Adaptasi morfologi.
Adaptasi terlihat dari adanya perubahan bentuk luar atau dalam suatu makhluk hidup sesuai dengan situasi dan kondisi lingkungan tempat hidupnya. Perubahan ini bersifat tetap dan khas untuk setiap jenis sehingga bisa diwariskan kepada keturunannya.
a. Adaptasi Fisiologi
Adaptasi fisiologi adalah penyesuaian diri makhluk hidup melalui fungsi kerja organ-organ tubuh supaya bisa bertahan hidup. Adaptasi ini berlangsung di dalam tubuh sehingga sulit untuk diamati. Ikan air laut menghasilkan urine yang lebih pekat dibandingkan dengan ikan sungai. Ikan air laut menghasilkan urine lebih pekat dibandingkan dengan ikan sungai. Hal ini dikarenakan kadar garam air laut lebih tinggi dari pada kadar garam air tawar. Tingginya kadar garam menyebabkan ikan kekurangan air sehingga ikan harus banyak minum. Akibatnya, kadar garam dalam darahnya menjadi tinggi sehingga untuk mengurangi kepekatan cairan dalam tubuhnya, ikan mengeluarkan urine yang pekat.
Kekebalan serangga terhadap insektisida akan meningkat (menjadi kebal) karena penggunaan insektisida secara teruscmenerus. Hewan-hewan herbivor beradaptasi terhadap makanan secara fisiologis. Sapi, kambing, kerbau, dan domba merupakan hewan herbivor yang dapat mencerna zat makanan di dalam lambung. Rayap dan Teredo navalis yang hidup di kayu galangan kapal dapat mencerna kayu dengan bantuan enzim selulose.
Selain hewan, manusia dan tumbuhan dapat beradaptasi dengan lingkungannya secara fisiologi. Tubuh manusia mampu menambah jumlah sel darahmerah apabila berada di pegunungan yang lebih tinggi. Hal tersebut dapat mengikat oksigen lebih banyak untuk mencukupi kebutuhan sel-sel tubuh.
Mata manusia dapat menyesuaikan dengan intensitas cahaya yang diterimanya. Ketika di tempat gelap, maka pupil kita akan membuka lebar. Sebaliknya di tempat yang terang, pupil kita akan menyempit. Melebar atau menyempitnya pupil mata adalah upaya untuk mengatur intensitas cahaya. Jumlah sel darah merah orang yang hidup di daerah pantai lebih sedikit dibandingkan orang yang tinggal di daerah pegunungan. Hal ini disebabkan karena tekanan parsial oksigen di daerah pantai lebih besar dibandingkan daerah pegunungan. Jika tekanan parsial oksigen rendah, maka dibutuhkan lebih banyak sel darah merah untuk mengikat oksigen. Tekanan parsial oksigen adalah perbandingan kadar oksigen di udara dibandingkan dengan kadar gas lain di udara.
Bau yang khas pada bunga dapat mengundang datangnya serangga untuk membantu penyerbukan. Bunga jenis ini menghasilkan madu atau nectar, dan serbuk sarinya mudah melekat. Akar dan daun pada tumbuhan tertentu dapat menghasilkan zat kimia yang berbau khas yang dapat menghambat tumbuhan lain di dekatnya. Contoh di atas termasuk dalam adaptasi fisiologi.
b. Adaptasi Tingkah Laku
Adaptasi tingkah laku adalah penyesuaian diri terhadap lingkungan dengan mengubah tingkah laku supaya dapat mempertahankan kelangsungan hidupnya. Adaptasi tingkah laku dapat berupa hasil belajar maupun insting/naluri sejak lahir. Terdapat dua macam tingkah laku, yaitu sebagai berikut.
a. Tingkah laku sosial, untuk hewan yang hidup berkelompok.
b. Tingkah laku untuk perlindungan. Contohnya babi hutan akan menggali lubang persembunyian dengan kukunya ketika melihat singa, trenggiling akan menggulung tubuhnya bila bertemu musuh. Contoh lain adalah kamuflase, misalnya pada bunglon dan gurita.
Mimikri adalah kemampuan untuk meniru bentuk, suara, dan tingkah laku seperti hewan lain sehingga akan dikira predator atau hewan yang beracun atau berbahaya. Migrasi juga merupakan bentuk adaptasi tingkah laku dengan cara bergerak dari satu kawasan ke kawasan lain dan kemudian kembali lagi. Hewan bermigrasi dengan berbagai alasan antara lain memperoleh iklim yang baik, makanan yang cukup, tempat yang lebih aman, dan kepentingan perkembangbiakan.
Hewan yang hidup di daerah kutub atau daerah yang mengalami pergantian empat musim yang perbedaan suhunya ekstrim, biasanya melakukan hibernasi. Hibernasi adalah tidur dalam jangka waktu yang lama ketika suhu lingkungan rendah. Aktivitas tubuh seperti denyut jantung dan napas sangat pelan sehingga hanya memerlukan energi/makanan yang sedikit. Contohnya kelelawar, ular, dan beruang kutub. Selama hibernasi hewan menggunakan lemak dalam tubuh sebagai sumber energi.
Kucing mengincar mangsanya dengan cara mendekam. Ketika mangsa mendekat dan lengah, maka kucing akan meloncat dan menerkam mangsanya. Tingkah laku demikian untuk menghemat energi. Lain halnya dengan cicak. Cicak akan memutuskan ekornya pada saat berada
dalam ancaman. Paus naik ke permukaan air ketika akan mengambil oksigen untuk pernapasannya. Hewan rayap itu buta, untuk menemukan jalan dia membuat terowongan dari tanah yang dapat menuntunnya menuju ke tempat makanan atau sarangannya.
dalam ancaman. Paus naik ke permukaan air ketika akan mengambil oksigen untuk pernapasannya. Hewan rayap itu buta, untuk menemukan jalan dia membuat terowongan dari tanah yang dapat menuntunnya menuju ke tempat makanan atau sarangannya.
c. Adaptasi Morfologi
Adaptasi morfologi adalah penyesuaian makhluk hidup melalui perubahan bentuk organ tubuh yang berlangsung sangat lama untuk kelangsungan hidupnya. Adaptasi ini sangat mudah dikenali dan mudah diamati karena tampak dari luar. Meskipun hewan dapat bergerak bebas, hewan juga melakukan beragam adaptasi morfologi untuk menyesuaikan dengan tempat hidup dan jenis makanannya. Adaptasi morfologi berupa penyesuaian tubuh hewan seperti ukuran dan bentuk gigi, penutup tubuh, dan alat gerak hewan. Gigi disesuaikan dengan jenis makanannya, sehingga gigi hewan pemakan daging berbeda dengan hewan pemakan tumbuhan. Penutup tubuh seperti rambut, duri, sisik, dan bulu yang tumbuh dari kulit disesuaikan dengan kondisi lingkungannya sehingga dapat membantu hewan untuk tetap bertahan hidup. Contoh yang lain adalah variasi tulang belakang dan sirip pada ikan pari disebabkan perbedaan suhu saat pertumbuhannya, jenis kelamin kura-kura ditentukan oleh variasi temperatur saat inkubasi (pengeraman), serta bentuk paruh dan kaki burung bervariasi sesuai dengan jenis makanan dan habitatnya.
Burung kolibri memiliki paruh panjang dan runcing. Paruh ini digunakan untuk menghisap madu. Serangga juga beradaptasi dengan lingkungan melalui bentuk organ tubuhnya. Organ tubuh jangkrik dan belalang yang digunakan untuk beradaptasi adalah mulut. Mulut kedua hewan tersebut mempunyai rahang bawah dan atas yang kuat.
Selain hewan, tumbuhan juga beradaptasi dengan lingkungannya melalui bentuk tubuhnya, yaitu:
1) Tumbuhan Xerofit
Tumbuhan xerofit memiliki struktur fisik yang sesuai untuk bertahan hidup pada suhu yang ekstrim panas dan kekurangan air. Contohnya adalah kaktus dan sukulen. Kaktus dapat bertahan hidup dalam kondisi kering.
Bentuk adaptasinya yaitu daun tidak berbentuk lembaran sebagaimana tumbuhan lainnya, tetapi mengalami modifikasi menjadi duri atau sisik. Kaktus mampu menyimpan air pada batangnya. Seluruh permukaannya dilapisi oleh lilin untuk mengurangi penguapan. Sistem perakarannya panjang untuk mencapai tempat yang jauh yang mengandung air.
2) Tumbuhan Hidrofit
Tumbuhan hidrofit adalah tumbuhan yang hidup di air. Adaptasi morfologi yang dilakukan antara lain memiliki rongga udara di antara sel-sel tubuhnya sehingga dapat mengapung. Daunnya lebar dan stomata terletak di permukaan atas. Contoh tumbuhan hidrofit adalah kangkung, eceng gondok, dan teratai.
3) Tumbuhan Higrofit
Tumbuhan higrofit adalah tumbuhan yang hidup di lingkungan lembab dan basah. Adaptasinya yaitu mempunyai daun yang tipis dan lebar.
Seleksi Alam
Dalam kehidupan sehari-hari, seleksi berarti pemilihan, dan alam berarti segala sesuatu yang ada di sekitar makhluk hidup. Jadi, seleksi alam adalah pemilihan makhluk hidup yang dapat hidup terus dan tidak dapat hidup terus yang dilakukan oleh lingkungan sekitar dan terjadi secara alamiah. Bisa juga diartikan sebagai musnahnya beberapa makhluk hidup karena tidak dapat menyesuaikan diri.
1. Faktor penyeleksi alam
Seleksi alam ditentukan oleh beberapa faktor. Faktor-faktor tersebut adalah sebagai berikut.
a. Suhu lingkungan
Di daerah dingin dijumpai hewan-hewan mamalia yang berbulu tebal, sedangkan di daerah tropis hewan mamalianya berbulu tipis. Dalam hal ini, yang menjadi faktor penyeleksi adalah suhu lingkungan. Karena hewan mamalia yang berbulu tipis umumnya tidak akan bisa menyesuaikan diri pada lingkungan yang bersuhu sangat rendah sehingga hewan tersebut akan tereliminasi dan punah. Beruang kutub berbulu tebal untuk membuatnya tetap hangat. Selain bulunya, beruang kutub juga mempunyai lapisan lemak yang digunakan untuk
menghangatkan tubuhnya.
menghangatkan tubuhnya.
b. Makanan
Setiap makhluk hidup memerlukan makanan. Makanan adalah kebutuhan primer makhluk hidup. Makanan akan menjadi faktor penyeleksi jika terjadi perebutan makanan. Makhluk hidup yang kuat dan mempertahankan makanannya akan dapat berlangsung hidup, sebaliknya hewan yang lemah dan tidak mampu bersaing dalam perebutan makanan akan tereliminasi dan punah.
c. Cahaya matahari
Faktor matahari berhubungan dengan penyeleksian tumbuhan tingkat tinggi yang berklorofil. Karena tumbuhan menggunakan cahaya matahari untuk pembentukan makanan.
3. Contoh hewan yang mengalami evolusi, adaptasi, dan seleksi alam
3.1 Teori evolusi menurut Jean Baptiste de Lamarck
Menurut Lamarck, bagian tubuh makhluk hidup dapat berubah baik ciri, sifat, dan karakternya karena pengaruh lingkungan hidupnya. Jika bagian tubuh dari makhluk hidup selalu atau sering digunakan, maka bagian tersebut makin lama dapat berubah sehingga sesuai untuk digunakan pada lingkungan tersebut. Sebaliknya bagian tubuh yang tidak pernah atau jarang digunakan lagi makin lama akan menghilang (rudimenter). Bagian tubuh yang telah mengalami perubahan dan sudah sesuai dengan lingkungannya dikatakan bagian yang telah beradaptasi pada lingkungan. Bagian yang telah beradaptasi tersebut memiliki ciri atau karakter yang berbeda dengan aslinya. Bagian ini dinamakan ciri atau karakter atau sifat perolehan. Sifat perolehan tersebut akan diwariskan kepada keturunannya dari generasi ke generasi. Demikianlah seterusnya sehingga suatu saat nanti muncul makhluk hidup yang lebih maju daripada moyangnya. Teori yang dikemukakan Lamarck tersebut dikenal dengan ‘use and disuse’.
Pendapat Lamarck mengenai panjang leher jerapah
Lamarck mengambil contoh mengenai panjang leher jerapah. Menurutnya nenek moyang jerapah dahulu berleher pendek. Pada suatu ketika terjadilah bencana kekeringan sedemikian rupa sehingga jerapah hanya dapat memperoleh makanan dengan mengambil daun-daun yang ada di pepohonan. Karena sering mengambil daun-daun dipohon untuk dimakan, akibatnya leher jerapah tertarik, makin lama makin panjang. Akhirnya sifat perolehan yang baru yaitu leher panjang diwariskan pada generasi-generasi berikutnya sehingga jerapah sekarang berleher panjang.
3.2 Teori evolusi menurut Charles Darwin
Charles Darwin adalah seorang naturalis berkebangsaan Inggris. Ia menyatakan bahwa evolusi berlangsung karena adanya proses seleksi alam (natural selection). Yang dimaksud seleksi alam adalah: proses pemilihan yang dilakukan oleh alam terhadap variasi makhluk hidup di dalamnya. Hanya makhluk hidup yang memiliki variasi sesuai dengan lingkungan yang bisa bertahan hidup, sedang yang tidak sesuai akan punah. Organisme yang bisa hidup inilah yang selanjutnya akan mewariskan sifat-sifat yang sesuai dengan lingkungan pada generasi berikutnya.
Pendapat Darwin mengenai penjang leher jerapah
Sebagai pembanding dengan teori Lamarck, panjang leher jerapah dapat dijelaskan dengan teori Darwin sebagai berikut. Nenek moyang jerapah punya variasi panjang leher, ada yang berleher pendek dan ada yang berleher panjang. Karena terjadi bencana kekeringan, lingkunganpun berubah dan, berlangsunglah proses seleksi alam. Jerapah berleher pendek tidak dapat mencari makan dengan menjangkau daun-daun di pohon sehingga tidak bisa bertahan hidup. Sebaliknya jerapah berleher panjang tetap dapat memperoleh makanan dari daun-daun di pohon sehingga dapat bertahan hidup. Karena mampu bertahan hidup maka jerapah tersebut mampu berbiak dan mewariskan sifat adaptif yaitu leher panjang pada generasi berikut. Itulah sebabnya semua jerapah sekarang berleher panjang.
Teori yang di kemukakan Darwin sangat dipengaruhi oleh hal-hal berikut:
Ekspedisinya ke kepulauan Galapagos (Galapagos = kura-kura raksasa). Di tempat ini Darwin menemukan berbagai macam bentuk paruh burung Finch. Terjadinya keanekaragaman ini disebabkan oleh perbedaan jenis makanannya.
Pendapat Charles Lyell dalam bukunya “Principles of Geology“ yang menyatakan bahwa batuan, pulau, dan benua selalu mengalami perubahan. Menurut Darwin peristiwa ini kemungkinan dapat mempengaruhi makhluk hidup.
Pendapat Thomas Robert Malthus dalam bukunya “An Essay on the Principle of Population” yang menyatakan adanya kecenderungan kenaikan jumlah penduduk lebih cepat daripada kenaikan produksi pangan. Hal ini menurut Darwin menimbulkan terjadinya suatu persaingan untuk kelangsungan hidup.
Berdasarkan tiga hal tersebut akhirnya Darwin menulis bukunya “On the Origin of Species by Means of Natural Selection” yang berisi dua hal pokok:
spesies yang ada sekarang ini berasal dari spesies yang hidup di masa lampau, dan evolusi terjadi melalui proses seleksi alam
3.3 Percobaan August Weismann
Untuk membuktikan apakah lingkungan menyebabkan perubahan sifat yang menurun (teori Lamarck) Weismann melakukan percobaan dengan memotong ekor tikus, lalu mereka dikawinkan. Ternyata anak tikus yang lahir tetap berekor panjang. Lalu anak tikus tersebut dipotong lagi ekornya dan dikawinkan lagi, ternyata keturunan selanjutnya tetap berekor panjang. Langkah itu dilakukan sampai dengan 21 generasi dan keturunan yang lahir ternyata tetap berekor panjang. Dari apa yang dilakukan, Weismann mengambil kesimpulan bahwa perubahan sel tubuh karena pengaruh lingkungan tidak akan diwariskan kepada keturunannya. Evolusi adalah proses yang menyangkut seleksi alam terhadap faktor genetika. Individu yang memiliki variasi genetik yang sesuai dengan lingkungan yang akan lestari dan memiliki kesempatan mewariskan gen yang adaptif pada generasi berikut.
3.4 Kupu-kupu Biston betularia
Ada 2 jenis Biston betularia: bersayap terang dan bersayap gelap. Sekitar tahun 1850 yaitu masa sebelum berkembangnya revolusi industri di Inggris, kupu Biston berwarna cerah lebih banyak daripada yang berwarna gelap. Tetapi setelah berlangsungnya revolusi industri, ternyata kupu yang berwarna gelap lebih banyak daripada yang berwarna cerah. Hal ini dimungkinkan karena sebelum revolusi industri pohon di habitatnya masih bersih, sehingga kupu berwarna cerah lebih adaptif, akibatnya sulit untuk dilihat predator. Ketika berlangsung revolusi industri dan sesudahnya, pohon dan daun habitat kupu tersebut tertutup oleh jelaga. Ini berakibat kupu berwarna gelap lebih adaptif sehingga sulit dilihat predator.
3.5 Seleksi alam berdasarkan resistensi
Evolusi dan adaptasi tidak selamanya membutuhkan waktu yang relatif lama. Bakteri yang resisten terhadap penicillin misalnya, dapat terbentuk dengan cepat. Kejadiannya juga diterangkan berdasar konsep seleksi alam. Dimana dalam suatu koloni bakteri, hanya sedikit bakteri yang bertahan hidup ketika penicillin diberikan. Namun beberapa lama kemudian koloni bakteri yang resisten terhadap penicillin menjadi banyak. Pada peristiwa ini penicillin hanya merupakan faktor pengarah terhadap perkembangan populasi bakteri yang resisten terhadap antibiotik.
REFERENSI :
