Sistem Pernafasan/Respirasi Pada Hewan Vertebrata Dan Invertebrata

RESPIRASI PADA HEWAN VERTEBRATA DAN INVERTEBRATA

Oksigen diperlukan oleh semua organisme karena berfungsi sebagai akseptor hidrogen dan akseptor elektron terakhir dalam proses pernafasan sel, bagi organisme yang aerob tanpa oksigen produksi energi akan terhenti. Karbondioksida merupakan salah satu sampah metabolisme terbesar yang berasal dari oksidasi karbohidrat, lemak dan protein yang harus dibuang dari dalam tubuh organisme.

Hewan bernafas dengan mengambil O2 dari lingkungannya dan mengeluarkan CO2 sebagai sampah dari metabolisme selnya. Protozoa dan hewan rendah lainnya kecuali Cephalopoda proses respirasinya cukup dengan difusi artinya regulasi pengambilan O2 dan penggunaannya masih belum memadai.

Difusi pasif pada respirasi tergantung pada :

- Konsentrasi O2

- Sifat-sifat dari permukaan tempat berdifusi

- Suhu lingkungan.

Kecepatan pengambilan O2 dari lingkungan tergantung pada kecepatan penggunaan O2 pada proses pernafasan sel, artinya jika oksidasi bertambah O2 banyak diperlukan akibatnya sel selalu kekurangan O2, terjadilah difusi O2 dari lingkungan. Sebaliknya CO2 selalu bertambah didalam sel akibat dari proses oksidasi, dan konsentrasi CO2 dalam sel lebih besar dibandingkan dengan konsentrasi CO2 di lingkungannya. Biasanya difusi CO2 ke lingkungannya lebih cepat dari pada difusi O2 dari lingkungan ke tubuhnya.

Ventilasi(rongga aliran udara/air) agar selalu memperoleh udara atau air yang segar terjadi dengan berbagai cara, misalnya dengan menggunakan silia, dan kontraksi kaki ambulakral (Echinodermata). Pada Annelida sistem pembuluh darah telah sangat berkembang dan mempunyai pigmen pernafasan, O2 diambil oleh kulit atau struktur semacam insang. Cacing laut membuat lubang mempunyai mekanisme untuk mengalirkan air sepanjang tubuhnya.

1. Respirasi Pada Mollusca

Mollusca hidup di berbagai habitat seperti di laut, air payau, air tawar atau di darat. Sehingga memiliki berbagai mekanisme respirasi. Mollusca yang hidup di laut bernafas dengan insang. Aliran air arahnya berlawanan dengan arah aliran darah, hal ini menyebabkan peng-ambilan O2 oleh insang menjadi lebih efisien.

Siput pulmonata air tawar tidak mempunyai insang tetapi mempunyai rongga mantel yang dimodifikasi menjadi paru-paru. Mollusca yang hidup di pantai juga bernafas dengan udara, tetapi masih dapat bernafas dengan air.

Gastropoda yang hidup di daerah pasang surut pada waktu air pasang dapat menyimpan udara dengan mantelnya sehingga dapat bernafas terus sedang insang tidak berfungsi kecuali pada air yang mengalir. Pada Gastropoda yang hidup di pantai, untuk menghindari penguapan ketika air surut, dilengkapi operkulum yang dapat menutup rapat lubang rumahnya jika tubuhnya ditarik ke dalam.

2. Respirasi Pada Arthropoda (Chelicerata dan Insecta)

Arthropoda merupakan golongan hewan yg berhasil menghuni daratan, karena memiliki eksoskeleton yang tidak dpt ditembus oleh air melindungi dirinya dari kekeringan. Chelicerata tingkat rendah yang hidup di air (Limulus) bernafas dengan insang buku, sedangkan yang tingkat tinggi (bangsa laba-laba atau Arachnida) bernafas dengan paru-paru buku.

Insang buku (book gills) terjadi karena eksvaginasi dari permukaan luar tubuhnya (kiri-kanan tubuhnya) masing-masing terdiri atas 100 lembaran tipis. Ventilasi disebabkan karena gerakan otot yang menggerakkan insang secara ritmis. Paru-paru buku (book lungs) merupakan invaginasi dari permukaan tubuh dan di dalamnya membentuk helaian-helaian dalam sebuah rongga, yang memiliki lubang keluar (spirakel). Pada beberapa jenis spirakel dapat membuka dan menutup untuk mencegah kehilangan air pada beberapa jenis yang lain otot dapat menggerakkan paru-paru buku sehingga terjadi ventilasi udara.

Pernafasan pada Arachnida hanya dilakukan oleh paru-paru buku, sehingga jika paru-paru buku dipotong pernafasan akan berhenti. Beberapa jenis Arachnida seperti serangga mempunyai sistem pernafasan dengan trakea. Sistem trakea merupakan sistem untuk mengambil O2 dari udara, mendistribusikan-nya keseluruh tubuh dan mengeluarkan CO2.

Beberapa jenis larva serangga yang hidup di air mempunyai insang trakea (tracheal gills) atau insang rektum (rectal gills). Serangga yang habitatnya air di sekitar spirakel terdapat plastron (daerah yang berserabut halus tempat menyimpan lapisan udara).

3. RESPIRASI PADA ARTHROPODA (Crustacea)

Crustacea bernafas dengan insang yang sangat efisien dilengkapi dengan mekanisme untuk ventilasi air yang konstan. Insang udang merupakan insang luar yang banyak mengandung pembuluh darah dengan selaput yang tipis sehingga mudah terjadi pertukaran gas secara difusi. Biasanya insang terletak pada ruangan (branchial chamber) yang dilengkapi dengan penutup (karapaks).

Modifikasi insang tergantung pada lingkungannya, semakin tinggi kemmpuan hidup di darat insang akan direduksi. Contoh:

- kepiting yang hidup di daerah low tidal mempunyai 26 buah insang, di zona intertidal mempunyai 18 buah insang, sementara yang hidup di pantai 12 buah insang.

Pada beberapa kepiting darat terjadi sirkulasi udara pada rongga insang dan insang merupakan tonjolan pada rongga insang yang berfungsi untuk pertukaran gas. Kecepatan ventilasi berbeda-beda tergantung kepada jenis dan lingkungannya. konsentrasi CO2 akan menaikkan ventilasi pada beberapa jenis udang, tapi pada jenis yang lain ventilasi akan menjadi berkurang.

Berikut adalah Sistem Respirasi Hewan Vertebrata :

1. Pada pisces (ikan),

Organ respirasinya adalah insang, insang juga berfungsi untuk ekskresi dan transpor garam-garam. Tapi beberapa ikan dapat bernafas dengan kulit. Oksigen yang larut dalam air sangat rendah, sehingga diperlukan banyak air melalui insang. Aliran air pada insang berlawanan dengan aliran darah. Darah mengalir masuk dasar filamen insang melalui sebuah arteri dan mengalir melalui lamel sekunder dalam pembuluh kapiler. Keadaan ini sangat bermanfaat karena darah dapat mengabsorpsi O2 semaksimal mungkin.

Pada Chondrichthyes ventilasi disebabkan karena tekan-an dimuka insang dan tarikan dari belakang insang. Mekanisme ventilasi pada ikan yang selalu berenang disebabkan arus air masuk ke mulut yang disalurkan ke belakang. Cara ini dapat terlihat pula pada ikan Hiu dan Tuna.

Ikan lain misalnya gabus, lele, dan ikan betok mempunyai alat tambahan yang memungkinkan pertukaran gas dari udara. Ikan-ikan ini dapat hidup di air yang kotor dan mengambil udara untuk mencukupi kebutuhan O2.

2. Pada Amphibia,

Pada stadium larva pernafasan berlangsung melalui insang yang terbentuk dari perluasan epithelium pharynk. Pada katak dewasa bernafas dengan paru-paru, tapi belum sebaik paru-paru mamalia. Katak juga dapat bernafas dengan kulitnya, dengan syarat kulit dalam keadaan basah.

3. Pada Reptilia

Kebanyakan reptil mempunyai paru-paru yang masih sederhana. Pembuluh trakea mempunyai penebalan sirkuler dari tulang rawan. Pada sejenis bunglon terdapat kantung udara pada rongga tubuhnya yang berhubungan dengan paru-parunya seperti pada aves, sehingga tubuh bunglon dapat membesar.

Seperti amphibi, reptil mempunyai tipe respirasi sbb:

- Pernafasan paru-paru

- Pernafasan kulit (untuk yang hidup di air)

Ventilasi paru-paru pada reptil sangat penting dalam proses pertukaran gas. Udara masuk karena rongga dada membesar dengan bantuan tulang rusuk. Jadi inspirasi dilakukan secara aktif sedang ekspirasi secara pasif karena paru-paru sifatnya elastis.

Pada jenis bunglon, bernafas mulai dari ekspirasi, jika udara didorong ke luar paru-paru, kemudian diikuti oleh inspirasi yang cepat. Paru-paru mengembang, dan dibiarkan sementara, kemudian terjadi proses pernafasan berikutnya.

4. Pada aves (burung),

Burung merupakan hewan yang metabolismenya sangat tinggi, karena itu konsumsi O2nya sangat tinggi.untuk mengimbanginya burung mempunyai cara ventilasi yang sangat efisien karena mempunyai struktur paru-paru yang berkembang. Salah satu perbandingannya adalah mempunyai kantung udara yang mengisi berbagai bagian tubuh yaitu di antara rongga tubuh, otot dan bahkan dalam tulang anggota.

Kantung udara merupakan pelebaran dari bronki yang mengisi kira-kira 80 % rongga tubuh. Trakea mempunyai penebalan sel rawan berupa cincin. Jika otot interkosta luar berkontraksi, tulang rusuk bergerak ke luar (ke depan) sedangkan tulang dada bergerak ke bawah, hal ini menyebabkan rongga dada bertambah besar. Tekanan di rongga dada-perut turun dan terjadi pengisapan udara masuk paru-paru dan kantung udara.

Paru-paru burung tidak mempunyai alveoli. Paru-paru dibentuk oleh pembuluh-pembuluh bronkial, yang terbesar satu buah disebut mesobronkus. Mesobronkus berhubungan dengan bronkus primer. Dari mesobronkus keluar dua set bronki sekunder yaitu bronkus sekunder anterior dan bronkus sekunder posterior. Bronki sekunder membentuk paru-paru burung dan dibangun sejumlah besar parabronki (± 1000 buah) dengan diameter ± 0,5 mm. Pada parabronki terdapat kapiler dan disinilah tempat terjadinya pertukaran gas. Udara mengalir melalui parabronki baik pada waktu inspirasi atau pada ekspirasi, karena itu paru-paru burung lebih efisien dari paru-paru mamalia.

Udara pada parabronki dengan mudah O2 nya berdifusi ke pembuluh darah. Sewaktu burung terbang membutuhkan udara lebih banyak O2. Gerakan sternum secara ritmis pada waktu terbang membantu menambah ventilasi udara. Jadi secara otomatis burung pada waktu terbang paru-parunya dapat menyerap O2 lebih banyak daripada waktu tidak terbang.

5. Pada mamalia

Adanya diafragma merupakan sumbangan yang besar untuk pernafasan mamalia yang memerlukan banyak O2 karena aktivitas dan kecepatan metabolismenya tinggi. Paru-paru mammalia terletak di rongga dada di dalam selaput pleura. Jika otot radial dan otot melingkar diafragma berkontraksi, diafragma turun dan volume rongga dada bertambah besar.

Pada mammalia udara masuk paru-paru melalui lubang hidungyang berfungsi sebagai saringan dan juga memanaskan udara pernafasan. Dari rongga hidung masuk faring dan juga terbuka ke rongga mulut. Dari faring masuk trakea. Epiglotis melindungi agar makanan tidak masuk ke laring dan trakea pada waktu menelan. Laring merupakan pangkal tenggorok dan dapat menghasilkan suara karena terjadi getaran pada selaput suara (vocal cord).

· Inspirasi

Selama inspirasi rongga intratoraks bertambah besar. Gerakan diafragma menyebabkan 75 % bertambah besar pada nafas biasa. Pada manusia waktu inspirasi diafragma turun 1-5 cm menyebabkan rongga dada bertanbah dan terjadi perbedaan tekanan lebih besar antara udara luar dan rongga intratoraks. Karena itu paru-paru mengembang karena menghisap udara ± 500 ml. Pernafasan dengan penggunakan diafragma disebut pernafasan perut. Membesarnya rongga dada dapat pula dengan kontraksi otot interkosta. Yang menyebabkan tulang rusuk terangkat. Dengan demikian rongga dada akan bertambah volumenya. Pernafasan ini disebut pernafasan dada.

· Ekspirasi

Tekanan intratoraks bertambah karena diafragma dan tulang rusukkembali kepada kedudukan semula. Hal ini menyebabkan udara di paru-paru didorong keluar karena tekanan intratoraks bertambah dan elastisitas, paru-paru itu sendiri.