BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Bernapas adalah hal yang harus terus menerus dilakukan oleh makhluk hidup baik tumbuhan, manusia maupun hewan agar dapat melanjutkan hidup. Pernapasan adalah pertukaran gas yang dibutuhkan untuk metabolisme dalam tubuh. Alat pernapasan pada setiap makhluk hidup pun berbeda tergantung habitat yang ditempati makhluk hidup. Seperti halnya pada hewan yang memiliki berbagai macam saluran pernapasan seperti paru-paru yang dimiliki mamalia, reptilian, amphibi. Anelidan dan ampibhia memiliki kulit yang juga berfungsi sebagai tempat pertukaran gas. Ikan mengambil oksigen dari air dengan menggunakan sistem insang. Meskipun demikian terdapat kelebihan dan kekurangan pada setiap mekanisme pernapasan yang dimiliki oleh makhluk hidup. Pada hewan vertebrata dan invertebarata memiliki saluran pernapasan yang berbeda. Adanya keaneragaman yang terjadi pada hewan dan dengan seiring pengembangan ilmu pengetahuan maka sangat pentinglah bagi kita umtuk mempelajari dan membahas tentang sistem pernapasan atau respirasi pada hewan. 1.2 Rumusan Masalah 1.2.1
Apa pengertian sistem respirasi ?
1.2.2
Apa fungsi sistem respirasi ?
1.2.3
Bagaimanakah proses transpor oksigen saat respirasi ?
1.2.4
Bagaimanakah proses transpor karbondioksida saat respirasi ?
1.2.5
Bagaimanakah mekanisme pengaturan respirasi ?
1.2.6
Bagaimanakah sistem respirasi pada hewan vertebrata ?
1.2.7
Bagaimanakah sistem respirasi pada hewan invertebrata ?
1.3 Tujuan 1.3.1
Mengetahui pengertian sistem pernapasan
1.3.2
Mengetahui fungsi sistem pernapasan
1.3.3
Mengetahui proses transport oksigen saat respirasi
1.3.4
Mengetahui transport karbindioksida saat respirasi
1.3.5
Mengetahui mekanisme pengaturan respirasi 1
1.3.6
Mengetahui sistem respirasi pada hewan vertebrata
1.3.7
Mengetahui sistem respirasi pada hewan invertebrata
2
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Sistem Respirasi Pernapasan
(Respirasi)
adalah
peristiwa
menghirup
udara
dari
luar
yang,mengandung (oksigen) serta menghembuskan udara yang banyak mengandung karbondioksida sebagai sisa dari oksidasi keluar dari tubuh. Pertukaran gas O2 dan CO2 dalam tubuh makhluk hidup disebut pernapasan atau respirasi. O2 dapat keluar masuk jaringan melalui difusi. Pada dasarnya metabolisme yang normal dalam sel-sel makhluk hidup memerlukan oksigen dan karbondioksida. Pada hewan vertebrata terlalu besar untuk dapat terjadinya interaksi secara langsung antara masing-masing sel tubuh dengan lingkungan luar tubuhnya. Untuk itu organ-organ tertentu yang bergabung dalam sistem pernapasan dikhususkan untuk melakukan pertukaran gas-gas pernapasan bagi keperluan seluruh tubuhnya. Ada dua tahap pernapasan, tahap pertama oksigen masuk ke dalam dan pengeluaran karbondioksida ke luar tubuh melalui organ-organ pernapasan disebut respirasi eksternal, dan pengangkutan gas-gas pernapasan dari organ-organ pernapasan ke jaringam tubuh atau sebaliknya dilakukan oleh sistem sirkulasi. Tahap kedua adalah pertukaran O2 dari cairan tubuh (darah) dengan CO2 dari sel-sel dalam jaringan, disebut respirasi internal. Difusi gas-gas pernapasan antara lingkungan dengan pembuluh darah yang terdapat di bawah pembuluh respiratoris dapat terjadi jika permukaan tempat terjadinya pertukaran gas harus cukup luas dan tipis, selalu basah dan permeabel terbadap gas-gas pernapasan, dan terdapat perbedaan konsentrasi gas-gas pernapasan antara medium dan di luar darah. 2.2 Fungsi Sistem Respirasi Sistem respirasi memiliki fungsi utama untuk memasok oksigen ke dalam tubuh serta membuang CO2 dari dalam tubuh. 2.3 Transpor Oksigen Transpor oksigen dalam darah terjadi dengan dua cara, yaitu dengan cara sederhana (terlarut dalam plasma darah ) atau dengan cara diikat oleh pigmen respirasi, yaitu senyawa khusus yang dapat mengikat dan melepas oksigen secara bolak-balik. 3
Beberapa hewan invertebrata sederhana mentranspor oksigen dengan cara melarutkannya dalam darah. Sebenarnya, cara semacam itu tidak efektif, namun masih dapat memenuhi kebutuhan tersebut karena invertebrata sederhana umumnya memiliki tingkat metabolisme yang tendah. Hewan yang memiliki tingkat perkembangan labih tinggi biasanya mempunyai aktifitas metabolisme yang lebih tinggi biasanya mempunyai aktifitas metabolisme yang lebih tinggi dan ukuran tubuh lebuh besar. Mereka memerlukan oksigen dalam jumlah yang lebih besar pula. Oleh karena itu, hewan tingkat tinggi memerlukan cara pengangkutan oksigen yang lebih efektif, yakni dengan bantuan pigmen respirasi. Pigmen respirasi merupakan protein dalam darah (dalam sel darah atau plasma) yangg memiliki afinitas/ daya gabung tinggi terhadap oksigen. Pigmen respirasi sangat diperlukan oleh darah / cairan tubuh untuk meningkatkan kapasitas pengangkutan oksigen. Ada beberapa macam pigmen respirasi yang dapat ditemukan pada berbagai hewan. Keberadaan pigmen respirasi dalam darah/ cairan tubuh benar-benar dapat meningkatkan kapasitas pengangkutan oksigen secara bermakna. Sebagai contoh, keberadaan pigmen hemoglobin dalam darah mamalia dapat meningkatkan kapasitas pengangkutan O2 oleh darah sebesar 20 kali lipat sehingga setiap 100 ml darah dapat membawa 20 ml oksigen. Tanpa hemoglobin, darah hanya dapat mengangkut oksigen sebanyak 1 ml per 100 ml darah.
Nama
Jenis
pigmen
logam
hemosianin
Cu++
Warna pigmen lokasi
plasma
teroksigenasi
biru
Tak
Contoh hewan
teroksigenasi Tak berwarna
Ketam, udang laut, siput (gastropoda), cephalopoda Cacing, polikhaeta
klorokruorin
Fe++
plasma
hijau
hijau
(pada ke-4 familinya)
hemeritin
Fe++
Plasma
merah
Kuning
Sipunkulid,
4
dan sel
hemoglobin
Fe++
pucat
brakhiopoda,
darah
beberapa annelida
Plasma
Beberapa cacing
darah
merah
dan sel
keunguan
darah
pipih, beberapa moluska, hampir semua vertebrata
Pada daerah yang memiliki tekanan/konsentrasi oksigen tinggi seperti pada permukaan alveoli paru-paru, Hb akan sangat mudah untuk berikatan dengan oksigen dan membentuk oksihemoglobin. Sementara pada daerah yang memiliki tekanan oksigen rendah atau pH rendah, oksihemoglobin sangat mudah terurai dan membebaskan oksigen. Oksigen akan berikatan dengan hemin (Fe++) dengan ikatan yang longgar/lemah, yang akan menghasilkan HbO2 ataupun proses kenalikannya, (lihat gambar 2, bagaimana hemoglobin mengikat oksigen). Untuk selanjutnya oksigen di antar oleh darah ke seluruh sel-sel tubuh untuk kelangsungan metabolisme tubuh. 2.4 Transpor Karbondioksida Aktivitas metabolisme sel akan menghasilkan zat sisa, antara lain CO2 dan air (air metabolik). Keberadaan air metabolik didalam tubuh tidak menimbulkan masalah yang rumit karena masih dapat dimanfaatkan oleh sel tubuh. Namun, keberadaan CO2 dapat meninbulkan gangguan fisiologis yang penting, sebab itu CO2 yang terbentuk harus segara diangkut dan dikeluarkan dari tubuh. Darah mengangkut CO2 dalam berbagai bentuk, yaitu sebagai senyawa karbamino (ikatan antara CO2 dan Hb), CO2 terlarut dalam plasma darah, sebagai asam karbonat/H2CO3 (hasil reaksi antara CO2 dengan air), ion bikarbonat (HCO3-), dan senyawa bikarbonat (NaHCO3, KHCO3). Pengangkutan CO2 dalam bentuk senyawa bikarbonat merupakan cara untuk mempertahankan
keseimbangan
pH
(mekanisme
buffering),
mempertahankan
keseimbangan pH merupakan tugas tambahan bagi sistem respirasi, diluar tugas utamanya untuk mentranspor oksigen dan karbondioksida. Sistem respirasi juga memiliki fungsi lain yaitu menjaga keseimbangan elektrik dalam darah, yaitu dengan mekanisme HCO3-/Cl- transporter atau chloride shift atau 5
pertukaran HCO3-/Cl-, mekanisme mengatur perpindahan ion Cl- ke arah tertentu (ke dalam atau luar sel) sebagai imbangan bagi kepindahan ion HCO3- . 2.5 Pengaturan Respirasi Pengaturan respirasi dapat berlangsung secara kimiawi maupun secara sarafi. Pada dasarnya pengaturan tersebut dimaksudkan untuk menjaga keseimbangan kadar oksigen dan karbondioksida di dalam darah. Pada saat kadar karbondioksida meningkat, kemoreseptor di medula (pusat respirasi) terangsang. Hal ini akan menyebabkan impuls saraf dijalankan sepanjang serabut eferen ke organ efektor (otot dada, jantung, dan pembuluh darah). Impuls yang sampai pada organ efektor terebut menimbulkan proses kompleks yang menyebabkan peningkatan laju ventilasi dan pelepasan karbondioksida. Impuls yang sampai ke jantung dan pembuluh darah pada jaringan yang mengalami penimbunan karbondioksida akan mendorong timbulnya respon yang mempermudah pelepasan karbondioksida dari tubuh, sekaligus meningkatkan pemasukan oksigen ke dalam tubuh. Pangaturan respirasi secara sarafi dilakukan oleh sekelompok sel saraf pada pons varoli dan medula oblongata. Pada pons bagian atas terdapat pneumotaxic centre yaitu pusat pernapasan yang berfungsi mengatur kerja pusat saraf yang lebih rendah yang terdapat pada medula oblongata. Pusat saraf yang lebih rendah tersebut ialah pusat inspiratori dan pusat ekspiratori yang mengendalikan inspirasi dan ekspirasi pada hewan. Selain ketiga pusat tersebut, pengaturan respirasi juga dilakukan oleh stretch receptor (reserptor regangan) dan saraf vagus, yang membawa membawa rangsangan dari organ saraf ke pusat ekspiratori. Stretch receptor yaitu reseptor yang terdapat pada bronkus dan jaringan paru-paru, berfungsi untuk memantau keadaan paru-paru. Reseptor ini terangsang pada saat paru-paru meregang maksimal (saat inspirasi). 2.6 Sistem Respirasi pada Hewan Vertebrata 2.6.1
Sistem Respirasi pada Pisces (Ikan) Ikan bernapas pada insang yang terdapat di sisi kanan dan kiri kepala (kecuali ikan Dipnoi yang bernapas dengan paru-paru). Selain berfungsi sebagai alat pernapasan, insang juga berfungsi sebagai alat ekskresi dan transportasi garam-garam. Oksigen dalam air akan berdifusi ke dalam sel-sel insang. Darah di dalam pembuluh darah pada insang mengikat oksigen dan membawanya beredar 6
ke seluruh jaringan tubuh, darah akan melepaskan dan mengikat karbondioksida serta membawanya ke insang. Dari insang, karbondioksida keluar dari tubuh ke air secara difusi. Insang (branchia) tersusun atas bagian-bagian berikut ini: 1. Organ Respirasi
a. Tutup insang (operculum). Hanya terdapat pada ikan bertulang sejati, sedangkan pada ikan bertulang rawan, tidak terdapat tutup insang. Operculum
berfungsi
melindungi
bagian
kepala
dan
mengatur
mekanisme aliran air sewaktu bernapas, b. Membrane brankiostega (selaput tipis di tepi operculum), berfungsi sebagai katup pada waktu air masuk ke dalam rongga mulut, c. Lengkung insang (arkus brankialis), sebagai tempat melekatnya tulang tapis insang dan daun insang, mempunyai banyak saluran-saluran darah dan saluran syaraf d. Tulang tapis insang, berfungsi dalam sistem pencernaan untuk mencegah keluarnya organisme makanan melalui celah insang e. Daun insang, berfungsi dalam sistem pernapasan dan peredaran darah, tempat terjadinya pertukaran gas O2 dengan CO2 f. Lembaran (filamen) insang (holobran kialis) berwarna kemerahan g. Saringan insang (tapis insang) berfungsi untuk menjaga agar tidak ada benda asing yang masuk ke dalam rongga insang. Insang berbentuk lembaran-lembaran tipis berwarna merah muda dan selalu lembab. Bagian terluar dari insang berhubungan dengan air, sedangkan bagian dalam berhubungan erat dengan kapiler-kapiler darah. Tiap lembaran insang terdiri dari sepasang filamen, dan tiap filamen mengandung banyak lapisan tipis (lamela). Pada filamen terdapat pembuluh darah yang memiliki banyak kapiler sehingga memungkinkan O2 berdifusi masuk dan CO2 berdifusi keluar. Insang pada ikan bertulang sejati ditutupi oleh tutup insang yang disebut operculum, sedangkan insang pada ikan bertulang rawan tidak ditutupi oleh operculum.
7
Insang tidak saja berfungsi sebagai alat pernapasan tetapi dapat pula berfungsi sebagai alat ekskresi garam-garam, penyaring makanan, alat pertukaran ion, dan osmoregulator. Beberapa jenis ikan mempunyai labirin yang merupakan perluasan ke atas dari insang dan membentuk lipatan-lipatan sehingga merupakan rongga-rongga tidak teratur. Labirin ini berfungsi menyimpan cadangan O2 sehingga ikan tahan pada kondisi yang kekurangan O2. Contoh ikan yang mempunyai labirin adalah ikan gabus dan ikan lele. Untuk menyimpan cadangan O2, selain dengan labirin, ikan mempunyai gelembung renang yang terletak di dekat punggung. 2. Mekanisme Pernapasan pada Pisces (Ikan)
a. Mekanisme pernapasan pada ikan bertulang sejati Salah satu contoh ikan bertulang sejati yaitu ikan mas. Insang ikan mas tersimpan dalam rongga insang yang terlindung oleh tutup insang (operkulum). Insang ikan mas terdiri dari lengkung insang yang tersusun atas tulang rawan berwarna putih, rigi-rigi insang yang berfungsi untuk menyaring air pernapasan yang melalui insang, dan filamen atau lembaran insang. Filamen insang tersusun atas jaringan lunak, berbentuk sisir dan berwarna merah muda karena mempunyai banyak pembuluh kapiler darah dan merupakan cabang dari arteri insang. Di tempat inilah pertukaran gas CO2 dan O2 berlangsung.
8
Gas O2 diambil dari gas O2 yang larut dalam air melalui insang secara difusi. Dari insang, O2 diangkut darah melalui pembuluh darah ke seluruh jaringan tubuh. Dari jaringan tubuh, gas CO2 diangkut darah menuju jantung. Dari jantung menuju insang untuk melakukan pertukaran gas. Proses ini terjadi secara terus-menerus dan berulang-ulang. Mekanisme pernapasan ikan bertulang sejati dilakukan melalui mekanisme inspirasi dan ekspirasi. 1) Fase inspirasi
Gerakan tutup insang ke samping dan selaput tutup insang tetap menempel pada tubuh mengakibatkan rongga mulut bertambah besar, sebaliknya celah belakang insang tertutup. Akibatnya, tekanan udara dalam rongga mulut lebih kecil daripada tekanan udara luar. Celah mulut membuka sehingga terjadi aliran air ke dalam rongga mulut. Perhatikan gambar di samping.
2) Fase ekspirasi
Setelah air masuk ke dalam rongga mulut, celah mulut menutup. Insang kembali ke kedudukan semula diikuti membukanya celah insang. Air dalam mulut mengalir melalui celah-celah insang dan menyentuh lembaran-lembaran insang. Pada tempat ini terjadi pertukaran udara pernapasan. Darah melepaskan CO2 ke dalam air dan mengikat O2 dari air.
9
Pada fase inspirasi, O2 dan air masuk ke dalam insang, kemudian O2 diikat oleh kapiler darah untuk dibawa ke jaringan-jaringan yang membutuhkan. Sebaliknya pada fase ekspirasi, CO2 yang dibawa oleh darah dari jaringan akan bermuara ke insang, dan dari insang diekskresikan keluar tubuh. b. Mekanisme pernapasan pada ikan bertulang rawan Insang ikan bertulang rawan tidak mempunyai tutup insang (operkulum) misalnya pada ikan hiu. Masuk dan keluarnya udara dari rongga mulut, disebabkan oleh perubahan tekanan pada rongga mulut yang ditimbulkan oleh perubahan volume rongga mulut akibat gerakan naik turun rongga mulut. Bila dasar mulut bergerak ke bawah, volume rongga mulut bertambah, sehingga tekanannya lebih kecil dari tekanan air di sekitarnya. Akibatnya, air mengalir ke rongga mulut melalui celah mulut yang pada akhirnya terjadilah proses inspirasi. Bila dasar mulut bergerak ke atas, volume rongga mulut mengecil, tekanannya naik, celah mulut tertutup, sehingga air mengalir ke luar melalui celah insang dan terjadilah proses ekspirasi CO2. Pada saat inilah terjadi pertukaran gas O2 dan CO2. c. Mekanisme pernapasan pada ikan paru-paru Pernapasan ikan paru-paru menyerupai pernapasan pada Amphibia. Selain mempunyai insang, ikan paru paru mempunyai satu atau sepasang gelembung udara seperti paru-paru yang dapat digunakan untuk membantu 10
pernapasan, yaitu pulmosis. Pulmosis banyak dikelilingi pembuluh darah dan dihubungkan dengan kerongkongan oleh duktus pneumatikus. Saluran ini merupakan jalan masuk dan keluarnya udara dari mulut ke gelembung dan sebaliknya, sekaligus memungkinkan terjadinya difusi udara ke kapiler darah. Ikan paru-paru hidup di rawa-rawa dan di sungai. Ikan ini mampu bertahan hidup walaupun airnya kering dan insangnya tidak berfungsi, karena ia bernapas menggunakan gelembung udara. Ada tiga jenis ikan paru-paru di dunia, yaitu ikan paru-paru afrika, ikan paru paru amerika selatan, dan ikan paru - paru queensland (Australia). Pada beberapa jenis ikan, seperti ikan lele, gabus, gurami, dan betok memiliki alat bantu pernapasan yang disebut labirin. Labirin merupakan perluasan ke atas dalam rongga insang, dan membentuk lipatan-lipatan sehingga merupakan rongga-rongga tidak teratur. Rongga labirin berfungsi menyimpan udara (O2), sehingga ikan-ikan tersebut dapat bertahan hidup pada perairan yang kandungan oksigennya rendah. Selain dengan labirin, udara (O2) juga disimpan di gelembung renang yang terletak di dekat punggung.
2.6.2
Sistem Respirasi pada Amphibi (Katak) Pada katak, oksigen berdifusi lewat selaput rongga mulut, kulit, dan paruparu. Kecuali pada fase berudu bernapas dengan insang karena hidupnya di air. Selaput rongga mulut dapat berfungsi sebagai alat pernapasan karma tipis dan banyak terdapat kapiler yang bermuara di tempat itu. Pada saat terjadi gerakan rongga mulut dan faring, Iubang hidung terbuka dan glotis tertutup sehingga udara berada di rongga mulut dan berdifusi masuk melalui selaput rongga mulut yang tipis. Selain bernapas dengan selaput rongga mulut, katak bernapas pula 11
dengan kulit, ini dimungkinkan karma kulitnya selalu dalam keadaan basah dan mengandung banyak kapiler sehingga gas pernapasan mudah berdifusi. Oksigen yang masuk lewat kulit akan melewati vena kulit (vena kutanea) kemudian dibawa ke jantung untuk diedarkan ke seluruh tubuh. Sebaliknya karbon dioksida dari jaringan akan di bawa ke jantung, dari jantung dipompa ke kulit dan paruparu lewat arteri kulit pare-paru (arteri pulmo kutanea). Dengan demikian pertukaran oksigen dan karbon dioksida dapat terjadi di kulit. Selain bernapas dengan selaput rongga mulut dan kulit, katak bernapas juga dengan paru-paru walaupun paru-parunya belum sebaik paru-paru mamalia. Katak mempunyai sepasang paru-paru yang berbentuk gelembung tempat bermuaranya kapiler darah. Permukaan paru-paru diperbesar oleh adanya bentukbentuk seperti kantung sehingga gas pernapasan dapat berdifusi. Paru-paru dengan rongga mulut dihubungkan oleh bronkus yang pendek. Dalam paru-paru terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat mulut tertutup.
1. Fase inspirasi
Fase inspirasi adalah saat udara (kaya oksigen) yang masuk lewat selaput rongga mulut dan kulit berdifusi pada gelembung-gelembung di paru-paru. Mekanisme inspirasi adalah sebagai berikut. Otot
Sternohioideus
berkonstraksi sehingga rongga mulut membesar, akibatnya oksigen masuk melalui koane. Setelah itu koane menutup dan otot rahang bawah dan otot 12
geniohioideus berko ntraksi sehingga rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut mendorong oksigen masuk ke paru-paru lewat celah-celah. Dalam paru-paru terjadi pertukaran gas, oksigen diikat oleh darah yang berada dalam kapiler dinding paru-paru dan sebaliknya, karbon dioksida dilepaskan ke lingkungan. 2. Fase ekspirasi
Fase ekspirasi adalah sebagai berikut. Otot-otot perut dan sternohioideus berkontraksi sehingga udara dalam paru-paru tertekan keluar dan masuk ke dalam rongga mulut. Celah tekak menutup dan sebaliknya koane membuka. Bersamaan dengan itu, otot rahang bawah berkontraksi yang juga diikuti dengan berkontraksinya geniohioideus sehingga rongga mulut mengecil. Dengan mengecilnya rongga mulut maka udara yang kaya karbondioksida keluar. 2.6.3
Sistem Respirasi pada Reptilia Pada umumnya hewan kelas Reptilia bernapas dengan paru-paru. Selain dengan paru-paru, kura-kura dan penyu pengambilan oksigen dibantu oleh lapisan kulit tipis dengan banyak kapiler darah yang ada di sekitar kloaka. Kloaka merupakan muara bersama saluran reproduksi, saluran ginjal, dan saluran pencernaan makanan. Pada reptilia pada umumnya udara luar masuk melalui lubang hidung, lalu trakea, bronkus, dan akhirnya ke paru-paru. Lubang hidung terdapat di ujung kepala atau moncong. Keluar masuknya udara dari dan ke dalam paru-paru terjadi karena ada kontraksi otot pada tulang rusuk. Paru-paru tersusun atas gelembung – gelembung berisi kapiler darah. Pertukaran gas terjadi di kapiler darah . pertukaran gas terjadi di kapiler ini, oksigen diambil dan karondioksida bersama uap air dikeluarkan. Pada beberapa jenis reptilia yang hidup di air, lubang hidungnya dapat ditutup oleh klep, misalnya pada buaya. Selain itu pada buaya, saat menyelam, lubang batang tenggorokannya dapat ditutup oleh lipatan kulit, sehingga air tidak masuk ke dalam paru-paru pada pangkal tenggorokan. Cicak dan tokek terdapat pita suara.
13
Paru-paru reptilia berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh tulang rusuk. Paru-paru reptilia lebih sederhana, hanya dengan beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar permukaan pertukaran gas. Pada reptilia pertukaran gas tidak efektif. Pada kadal, kura-kura, dan buaya paru-paru lebih kompleks, dengan beberapa belahan yang membuat paru – parunya bertekstur seperti spon. Paruparu pada beberapa jenis kadal misalnya bunglon Afrika mempunyai pundi – pundi hawa cadangan yang memungkinkan hewan tersebut melayang di udara.
2.6.4
Sistem Respirasi pada Aves (Burung) Burung adalah hewan berdarah panas, sama seperti mamalia, sehingga suhu pada tubuh burung bersifat stabil. Karena burung memiliki reseptor pada bagian otak yang dapat mengatur suhu tubuh sehingga burung dapat melakukan aktivitas pada suhu lingkungan yang berbeda. Burung menggunakan paru-paru dan pundi hawa (pundi-pundi udara) sebagai alat pernapasannya. Burung memiliki dua lubang hidung yaitu lubang hidung luar terletak pada bagian pangkal paruh bagian atas dan lubang hidung dalam terletak pada langit-langit rongga mulut. Alat pernapasan pada burung adalah paru-paru. Ukuran paru-paru relativ kecil dibandingkan ukuran tubuh burung. Paru-paru burung terbentuk oleh bronkus primer, bronkus sekunder, dan pembuluh bronkiolus. Bronkus primer berhubungan dengan mesobronkus. Mesobronkus merupakan bronkiolus terbesar. Mesobronkus bercabang menjadi dua set bronkus sekunder arterior dan posterior yang disebut ventrobronkus dan dorsobronkus dihubungkan oleh parobronkus. Paru-paru burung memiliki ±1000 buah parabronkus yang bergaris tengah ±0,5 mm. Paru-paru burung memiliki perluasan yang disebut kantong udara yang 14
mengisi daerah selangka dada atas, dada bawah, daerah perut, daerah tulang humerus dan daerah leher. 1. Organ Respirasi Berturut-turut dari luar ke dalam. Susunan alat pernapasan burung adalah sebagai berikut: 1) Dua pasang lubang hidung yang terdapat pada pangkal paruh sebelah atas dan pada langit-langit rongga mulut. 2) Celah tekak yang terdapat pada dasar hulu kerongkongan atau faring yang menghubungkan rongga mulut dengan trakea. 3) Trakea, berupa pipa dengan penebalan tulang rawan berbentuk cincin yang tersusun di sepanjang trakea. 4) Siring (alat suara), terletak di bagian bawah trakea. Dalam siring terdapat otot sternotrakealis yang menghubungkan tulang dada dan trakea, serta berfungsi untuk menimbulkan suara. Selain itu terdapat juga otot siringialis yang menghubungkan siring dengan dinding trakea sebelah dalam. Dalam rongga siring terdapat selaput yang mudah bergetar. Getaran selaput suara tergantung besar kecilnya ruangan siring yang diatur oleh otot sternotrakealis dan otot siringalis. 5) Sepasang paru-paru berwarna merah muda yang terdapat dalam rongga dada. Bagian ini meliputi bronkus kanan dan bronkus kiri yang merupakan cabang bagian akhir dari trakea. Dalam bronkus pada pangkal trakea, terdapat sirink (siring), yang pada bagian dalamnya terdapat lipatan-lipatan berupa selaput yang dapat bergetar dan dapat menimbulkan suara. Bronkus bercabang lagi menjadi mesobronkus, yang merupakan bronkus sekunder, dan dapat dibedakan menjadi ventrobronkus (bagian ventral) dan dorsobronkus (bagian dorsal). Ventrobronkus dihubungkan dengan dorsobronkus oleh banyak parabronkus (100 atau lebih). Parabronkus berupa tabung kecil. Di parabronkus bermuara banyak kapiler, sehingga memungkinkan udara berdifusi. 6) Pundi-pundi hawa atau kantung udara (saccus pneumaticus) yang menyebar sampai ke perut, leher, dan sayap. Kantung-kantung udara ini 15
terdapat pada pangkal leher (saccus cervicalis), rongga dada (saccus thoracalis anterior dan posterior), antara tulang selangka atau korakoid (saccus interclavicularis), ketiak (saccus axillaris), dan di antara lipatan usus atau rongga perut (saccus abdominalis). Kantung udara berhubungan dengan paru-paru, berselaput tipis, tetapi tidak terjadi difusi udara pernapasan. Adanya kantung udara mengakibatkan, pernapasan pada burung menjadi efisien. Kantung udara memiliki beberapa fungsi berikut. 1) Membantu pernapasan, terutama pada waktu terbang, karena menyimpan oksigen cadangan. 2) Membantu mempertahankan suhu badan dengan mencegah hilangnya panas badan secara berlebihan. 3) Membantu memperkeras suara dengan memperbesar ruang siring. 4) Mengatur berat jenis (meringankan) tubuh pada saat burung terbang.
2. Mekanisme Pernapasan pada Aves a. Pernapasan saat burung tidak terbang 1) Fase inspirasi Tulang rusuk bergerak ke depan – volume rongga dada membesar – tekanan mengecil – udara akan masuk melalui saluran pernapasan. Saat inilah sebagian oksigen masuk ke paru-paru, dan okseigen berdifusi ke dalam darah kapiler, dan sebagian udara dilanjutkan masuk ke dalam kantong-kantong udara. 16
2) Fase ekspirasi Tulang rusuk kembali ke posisi semula – rongga dada mengecil – tekanan membesar, pada saat ini udara dalam alveolus dan udara dalam pundi-pundi udara bersama-sama keluar melalui paru-paru. Pada saat melewati alveolus oksigen diidikat oleh darah kapiler alveolus, dan darah nelepas CO2. Dengan demikian , pertukaran gas CO2 dan O2 dapat berlangsung saat inspirasi dan ekspirasi.
b. Pernapasan burung saat terbang Pundi hawa sangat berperan penting ketika burung mulai terbang, dikarenakan burung yang terbang tidak dapat menggerakkan tulang rusuknya, sehingga pundi hawalah yang dipergunakan oleh burung untuk bernapas. Inspirasi dan ekspirasinya dilakukan secara bergantian oleh pundi-pundi hawa. 1) Inspirasi Pada saat sayap diangkat, pundi hawa antar tulang korakoid terjepit, sehingga pundi hawa ketiak mengembang, akibatnya udara masuk ke pundi hawa ketiak melewati paru-paru terjadilah inspirasi. Saat melewati paru-paru akan terjadi pertukaran gas O2 dan CO2. 2) Ekspirasi Sebaliknya saat sayap diturunkan, pundi hawa ketiak terjepit, sedangkan pundi hawa antar tulang korakoid mengembang, sehingga 17
udara mengalir ke luar dari pundi hawa melewati paru-paru sehingga terjadilah ekspirasi. Saat melewati paru-paru akan terjadi pertukaran gas O2 dan CO2. Dengan cara inilah inspirasi dan ekspirasi udara dalam paru-paru burung saat terbang. Jadi pertukaran gas pada burung saat terbang juga berlangsung saat inspirasi dan ekspirasi. 2.6.5
Sistem Respirasi pada Mamalia Hewan yang menyusui anaknya disebut mamalia. Mamalia ada yang hidup di darat dan ada yang hidup di air. Mamalia yang hidup di darat mempunyai alat pernafasan mirip dengan manusia, yaitu hidung, pangkal tenggorok, batang tenggorok, dan paru-paru. Mamalia yang hidup di air juga bernapas dengan paruparu, tetapi pada hidungnya dilengkapi katup. Katup itu akan menutup pada saat menyelam dan akan terbuka pada saat muncul dipermukaan air. Pada saat muncul di permukaan, air mamalia yang hidup di air mengambil oksigen serta mengeluarkan karbondioksida dan uap air. Contoh mamalia yang hidup di air adalah paus, lumba-lumba dan duyung. 1. Organ Respirasi
a. Hidung Struktur berongga yang disebut dengan rongga hidung (cavum nasalis). Memiliki rambut pendek dan tebal untuk menyaring udara dan menangkap kotoran yang masuk bersama udara. Bagian dalam hidung mengandung membrane mukosa. Permukaan membrane mukosa akan menghasilkan lender yang berfungsi melembabkan dan menghangatkan udara yang masuk ke paru-paru. 18
b. Faring Tempat persimpangan antara saluran pernapasan pada bagian depan (anterior) dan saluran pencernaan pada bagian belakang (posterior). Pada percabangan tersebut terdapat epiglotis yang menjaga agar makanan tidak masuk ke saluran pernapasan. c. Laring Laring atau tekak (jakun) terdapat di bagian belakang (posterior) faring. Organ ini terdiri atas 9 susunan tulang rawan (kartilago) yang berbentuk kotak. d. Trakea Trakea merupakan saluran udara ke paru-paru. Mendorong keluar debudebu dan bakteri dengan gerakan silia-silia di trakea. e. Bronkus Ujung trakea bercaband dua, ke kanan dan ke kiri. Setiap percabngannya disebut bronkus. f. Paru-paru 1) Bronkiolus, yaitu percabangan dari bronkus. 2) Alveolus, yaitu ujung dari bronkiolus yang berupa gelembung halus. Setiap alveolus diselubungi pembuluh darah kapiler. Pada bagian inilah terjadi pertukaran gas antara oksigen dengan karbondioksida secara difusi.
19
2. Mekanisme Pernapasan a. Pernapasan dada 1) Fase inspirasi Otot antar tulang rusuk (muskulus intercostalis eksternal) berkontraksi --> tulang rusuk terangkat (posisi datar) --> Paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam paru-paru menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar --> udara luar masuk ke paru-paru. 2) Fase ekspirasi Otot antar tulang rusuk relaksasi --> tulang rusuk menurun --> paru-paru menyusut --> tekanan udara dalam paru-paru lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara luar --> udara keluar dari paru-paru. b. Pernapasan perut 1) Fase inspirasi Sekat rongga dada (diafraghma) berkontraksi --> posisi dari melengkung menjadi mendatar --> paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam paru-paru lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar --> udara masuk. 2) Fase ekspirasi otot diafraghma relaksasi --> posisi dari mendatar kembali melengkung --> paru-paru mengempis --> tekanan udara di paruparu lebih besar dibandingkan tekanan udara luar --> udara keluar dari paru-paru. 2.7 Sistem Respirasi pada Invertebrata 2.7.1
Respirasi pada Protozoa Respirasi dengan cara aerob atau anaerob. Pada respirasi aerob terjadi oksidasi dengan O2 yang masuk dalam tubuh dengan cara difusi dan osmosis melalui seluruh permukaan tubuh, sedang pada anaerob terjadi pembongkaran zat yang kompleks menjadi zat yang sederhana dengan menggunakan enzim-enzim tanpa memerlukan oksigen. Hasil kedua peristiwa itu akan sama yakni dihasilkan 20
energi dan zat sisa-sisa yang akan ditampung dalam vakuola kontraktil sebagai zat ekskresi. 2.7.2
Respirasi pada Porifera Sebetulnya spons tidak mempunyai alat atau organ pernafasan khusus, kendati demikian mereka dalam hal respirasi bersifat aerobik. Dalam hal ini yang bertugas menangkap/mendifusikan oksigen yang terlarut di dalam air medianya bila di jajaran luar adalah sel-sel epidermis (sel-sel pinakosit), sedangkan pada jajaran dalam yang bertugas adalah sel-sel leher (khoanosit) selanjutnya oksigen yang telah berdifusi ke dalam kedua jenis sel tersebut diedarkan ke seluruh tubuh oleh amoebosit. Berhubung hewan spons bersifat sesil artinya tidak mengadakan perpindahan tempat sedangkan hidupnya sepenuhnya tergantung akan kaya tidaknnya kandungan material (oksigen, partikel makanan) dari air yang merupakan medianya, maka ketika Porifera masih dalam fase larva yang sanggup mengadakan pergerakan yaitu berenang-renang mengembara kian kemari dengan bulu-bulu getarnya, ia akan memilih tempat yang strategis dalam arti yang kaya akan kandungan material yang dibutuhkan untuk kepentingan hidup.
2.7.3
Respirasi pada Coelenterata Hewan Hydra “pertukaran gas pada hydra terjadi secara langsung pada permukaan tubuhnya. Hal ini karena Hydra tidak mempunyai organ khusus untuk pernafasan, pembuangan hasil ekskresi, dan juga tidak mempunyai darah serta sistem peredaran darah. Semua organ-organ itu bagi Hydra tidak diperlukan, sebab tubuhnya tersusun atas deretan sel-sel yang sebagian besar masih bebas bersentuhan langsung dengan air yang ada di sekitarnya. Di samping itu dinding tubuh Hydra merupakan dinding yang tipis, oleh sebab itu pertukaran gas oksigen dan karbondioksida maupun zat-zat sampah dari bahan nitrogen tidak menjadi persoalan bagi tubuh Hydra. Pertukaran zat tersebut berlangsung secara langsung dengan dunia luar secara difusi dan osmosis melalui membran dari masing-masing sel. Dengan perkataan lain proses pernafasan maupun pembuangan sisa metabolisme dilakukan secara mandiri oleh masing-masing sel yang bersangkutan.
21
Hewan Scypozoa “seperti halnya hydra, ubur-ubur ini tidak mempunyai alat respirasi maupun ekskresi yang khusus. Kedua proses tersebut dilakukan secara langsung melalui seluruh permukaan tubuhnya. Dalam hal ini sistem saluran air dan sistem saluran gastrovaskular sangat membantu dalam memperlancar proses respirasi maupun ekskresi. Gas-gas O2 yang terlarut di dalam air akan masuk secara difusi masuk kedalam lapisan epidermis maupun gastrodermis tubuh ubur-ubur. Sebaliknya gas-gas O2 yang dihasilkan dari proses respirasi akan dikeluarkan dari tubuhnya secara difusi. Demikian halnya dengan zat-zat sampah, terutama yang berupa zat-zat nitrogen sebagai sisa-sisa metabolisme, akan dibuang secara langsung oleh sel-sel epidermis maupun gastrodermis ke lingkungan luar tubuh. Hewan Anthozoa “seperti halnya Coelenterata yang lain, tidak mempunyai alat khusus untuk pernafasan maupun pembuangan hasil ekskresi. Dalam hal ini pernafasan baik pemasukan oksigen yang terlarut di dalam air laut, maupun pengeluaran gas karbondioksida berlangsung secara difusi-osmosis secara langsung melalui semua permukaan tubuhnya. Yang dimaksud dengan permukaan tubuh ialah baik permukaan epidermis maupun permukaan gastrodermis yang menghadap kearah liang atau rongga gastrovaskuler. Dalam hal ini, aliran air yang timbul di dalam saluran gastrovaskuler disebabkan oleh gerak sapu dari rambut-rambut getar yang berjajar-jajar di bagian dinding stomodeum maupun dinding gastrovaskular (coelenteron). Gerak rambut getar yang ada pada dinding gastrovaskular menimbulkan aliran air ke luar. Kedua mekanisme ini sangat membantu dalam hal pertukaran gas maupun sisa-sisa metabolisme lainnya. 2.7.4
Respirasi pada Platyhelminthes Cacing pipih belum memiliki alat pernafasan khusus. Pengambilan oksigen bagi anggota yang hidup bebas dilakukan secara difusi melalui permukaan tubuh. Sementara anggota yang hidup sebagai endoparasit bernafas secara anaerob, artinya respirasi berlangsung tanpa oksigen. Hal ini terjadi karena cacing endoparasit hidup pada lingkungan yang kekurangan oksigen.
2.7.5
Respirasi pada Nemathelminthes
22
Cacing Ascaris tidak mempunyai alat respirasi. Respirasi dilakukan secara anaerob. Energi diperoleh dengan cara mengubah glikogen menjadi CO2 dan asam lemak yang diekskresikan melalui kutikula. Namun sebenarnya Ascaris dapat mengkonsumsi oksigen kalau di lingkungannya tersedia. Jika oksigen tersedia, gas itu diambil oleh hemoglobin yang ada di dalam dinding tubuh dan cairan pseudosoel. 2.7.6
Respirasi pada Anelida Salah satu contoh dari filum anelida yaitu cacing tanah. Cacing tanah melakukan pernapasan melalu permukaan kuli. Karena pada permukaan kulit cacing tanah terdapat banyak sekali pembuluh darah dan menghasilkan lendir. Kondisi kulit yang selalu lembab inilah yang membuat proses penyerapaan oksigen berlangsung dengan lebih baik atau dalam kata lain proses bernapas. Oksigen yang di serap oleh kulit kemudian akan diikat langsung oleh hemoglobin yang terdapat dalam darah cacing tanah itu sendiri baru kemudian di edarkan ke seluruh tubuhnya. Sementara gas haisl respirasi yakni karbondioksida juga di keluarkan kembali melalui permukaan kulit. Karena poses pernapasan cacing tanah di lakuka melalui permukaan kulitnya (integument), maka dari itu proses pernapasan pada cacing tanah di sebut juga dengan respirasi integumenter. Pernapasan dengan permukaan kulit juga merupakan suatu proses adaptasi penyesuaian dengan lingkungan yang merupakan habitat bagi cacing tanah. Mengunakan kulit lebih efektif dari pada sisterm pernapasan khusus.
2.7.7
Respirasi pada Moluska Sebagian besar Mollusca organ respirasinya adalah insang. Insang diadaptasikan untuk pertukaran gas oksigen dan kabondioksida dalam air melalui permukaan insang yang luas dan berbentuk membran yang tipis. Pada Mollusca, insang disebut juga ktinidium (Yunani : kteis; sebuah sisir). Ktenidia terdiri atas sebuah filamen (= lamela) yang ditutupi silia. Gerakan silia menyebabkan air melintasi permukaan filamen, oksigen berdifusi melintasi membran menuju ke darah, dan karbondioksida berdifusi keluar. Pada beberapa Mollusca seperti remis dan bivalvia lain, silia pada insang juga berperan menyaring partikel makanan, kemudian mengirimnya ke mulut dalam bentuk benang lendir. Setelah insang 23
aliran air biasanya menuju anus dan saluran keluar ginjal sambil membawa bahan yang akan dibuang. Pada beberapa Mollusca, air masuk melalui incurent siphon dan keluar melalui excurent siphon. Sebelum mencapai insang aliran air yang masuk dideteksi oleh organ sensorik (osphradium) yang dapat berfungsi mendeteksi endapan lumpur, makanan atau predator. 2.7.8
Respirasi pada Serangga Sistem pernafasan pada serangga mengenal dua sistem, yaitu sistem terbuka dan sistem tertutup. Digunakan alat atau organ yang disebut spirakulum (spiracle), juga tabung-tabung trakhea dan trakheola. Tekanan total dari udara sebenarnya merupakan jumlah tekanan gas N2, O2, CO2 dan gas-gas lain. O2 sendiri masuk ke dalam jaringan dengan satu proses tunggal yaitu adanya tekanan udara dalam jaringan. Tekanan O2 dengan demikian harus lebih besar daripada tekanan udara dalam jaringan, sebaliknya tekanan CO2 dalam jaringan harus lebih besar dibanding yang ada di udara. Pada umumnya serangga akuatik kecil luas permukaan tubuhnya lebih besar daripada volumenya, sehingga diffusi O2 dapat berjalan dengan baik berhubung luas permukaan yang cukup untuk akomodasi aliran O2 dari luar tubuh. Sebaliknya pada serangga yang ukurannya lebih besar, harus dibantu dengan menggunakan kantung udara (air-sacs), yang mengumpulkan udara dengan mekanisme kontraksi, yang harus didukung oleh suatu sistem pemanfaatan energi. Contohnya pada beberapa jenis belalang yang mampu hidup di dalam air. Sistem respirasi terbuka banyak digunakan oleh serangga-serangga darat dan beberapa jenis serangga air, sedang sistem tertutup digunakan oleh serangga air, yang tidak menggunakan spirakulum, antara lain untuk mencegah supaya jangan terjadi evapotranspirasi. Pada kepik air (Belastomatidae) digunakan apa yang disebut “insang fisis” atau physical gill digunakan untuk mengumpulkan gelembung, dan jaringan mengambil O2 dari dalam gelembung-gelembung udara yang disimpan. Jika tekanan parsial O2 menurun, tekanan udara di dalam air menjadi lebih besar, akan 24
ada gerakan udara dari dalam air ke dalam tubuh serangga, sehingga terkumpullah gelembung-gelembung udara. Apabila di dalam gelembung udara yang disaring tersebut sudah terkandung terlalu banyak N2, maka serangga akan muncul ke permukaan dan membuka mulut. Sebaliknya terdapat juga serangga yang mampu tinggal lama di dalam air dengan bantuan suatu organ yang disebut plastron, suatu filamen udara. Dengan alat ini maka CO2 yang terbentuk dibuang, dan O2 yang terlarut diambil langsung. Bangunan ini sering juga disebut sebagai insang fisis khusus (special physical gill). Karenanya serangga mampu bertahan di dalam air dalam jangka waktu yang lebih lama. Serangga air juga ada yang memanfaatkan insang trakheal (tracheal gill). 2.7.9
Sistem Respirasi pada Echinodermata Organ respirasi pada Asterias adalah insang, atau papula dan kaki tabung. Papula merupakan organ respirasi utama. Mereka adalah sederhana, kontraktil, transparan, hasil pertumbuhan dari dinding tubuh pada permukaan aboral mempunyai ephithelium bersilia pada permukaan sebelah luar dan sebelah dalamnya. Itu merupakan derivat atau perubahan lanjut dari coelom dan sisa lumennya berhubungan langsung dengan coelom. Pertukaran O2 dan CO2 terjadi di antara air laut dan cairan tubuh dari insang-insangnya. Silia pada epithelium mempunyai peranan vital dalam menggerakkan cairan coelom dan dalam menciptakan air untuk pernapasan keluar masuk di dalam air laut. Di samping dindingnya tipis, kaya akan percabangan dan bagia-bagian tubuh lembab, juga bertindak sebagai organ-organ respirasi.
25
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Pernapasan (Respirasi) adalah peristiwa menghirup udara dari luar yang mengandung (oksigen) serta menghembuskan udara yang banyak mengandung karbondioksida sebagai sisa dari oksidasi keluar dari tubuh. Sistem respirasi memiliki fungsi utama untuk memasok oksigen ke dalam tubuh serta membuang CO2 dari dalam tubuh. 3.2 Saran Saya menyadari bahwa makalah yang saya susun masih jauh dari sempurna, demi kemajuan untuk pembuatan makalah selanjutnya mohon kritik dan sarannya.
26