Pernapasan Pada Hewan

1.1  Sistem respirasi pada Hewan

Respirasi bertujuan untuk menghasilkan energi. Energi hasil respirasi tersebut sangat diperlukan untuk aktivitas hidup seperti mengatur suhu tubuh, pergerakan, pertumbuhan, dan reproduksi. Jadi, kegiatan pernapasan dan respirasi tersebut saling berhubungan karena pada proses pernapasan dimasukkan oksigen dari luar, kemudian oksigen digunakan untuk proses respirasi guna memperoleh energi. Selanjutnya sisa respirasi berupa gas CO2 dikeluarkan melalui proses pernapasan. Oleh karena hewan tingkat rendah tidak memiliki alat pernapasan khusus sehingga O2 dapat langsung masuk dengan cara difusi. Istilah pernapasan disamakan dengan istilah respirasi.

Untuk pernapasan hewan-hewan tertentu memiliki alat pernapasan. Alat-alat pernpasan tersebut berperan dalam proses pemasukan oksigen dari lingkungan luar dalam tubuh serta pengeluaran karbondioksida dari tubuh ke lingkungan luar. Alat-alat pernapasan pada hewan berbeda-beda sesuai dengan perkembangan struktur tubuh dan tempat hidupnya.

1.2                         Alat dan Sistem Respirasi berbagai Hewan

Alat respirasi pada hewan bervariasi antara hewan yang satu dengan hewan yang lain, ada yang berupa paru-paru, insang, kulit, trakea, dan paru-paru buku, bahkan ada beberapa organisme yang belum mempunyai alat khusus sehingga oksigen berdifusi langsung dari lingkungan ke dalam tubuh, contohnya pada hewan bersel satu, porifera, dan coelenterata. Pada ketiga hewan ini oksigen berdifusi dari lingkungan melalui rongga tubuh. Berikut ini akan diuraikan system dan alat pernapasan pada hewan invertebrata:

1.    Alat Pernapasan pada protozoa

Amoeba atau paramecium tidak mempunyai alat pernapasan khusus. Demikian pula yang lain. Pernapasan dilakukan melalui seluruh permukaan selnya. Oksigen dan karbondioksida masuk dan keluar melalui membrane sel secara difusi. Oksigen dan karbondioksida tersebut merupakan gas-gas yang terlarut di dalam air.

2.    Alat pernapasan pada Porifera dan Cnidaria

Tubuh hewan filum Porifera tersusun atas banyak sel dan memiliki jaringan yang sangat sederhana. Hewan ini banyak ditemukan di pantai atau di laut porifera tidak memiliki alat pernapasan khusus. Udra pernapasan berlangsung di sel-sel permukaan tubuh atau sel-sel leher yang bersentuhan dengan air. Oksigen yang diambil oleh porifera berasal dari oksigen yang terlarut di dalam iar. Hewan filum Cnidaria yang meliputi golongan hewan karang, ubur-ubur, hydra, dan anemone laut, tubuhnya tersusun atas banyak sel dan memiliki jaringan. Cnidaria tidak memili alat pernapasan yang lengkap atau khusus. Sel-sel di bagian permukaan tubuhya dapat melakukan pertukaran gas dengan lingkungannya.

3.     Alat Pernapasan pada cacing

Pada cacing pipih, misalnya planaria, pernpasan terjadi diseluruh permukaan tubuh melalui difusi. Demikian pula cacing gilik, misalnya cacing perut, tidak memiliki alat pernapasan khusus. Cacing ini hidup di dalam usus manusia, sehingga toleran terhadap kadar oksigen rendah .oksigen masuk ke dalam jaringan tubuh cacing melalui difusi lewat permukaan tubuhnya. Cacing gilik bersegmen, misalnya cacing tanah, tidak memiliki cacing tanah,tidak memiliki alat pernapasan khusus. Pernapasan cacing dilakukan melalui permukaan kulit yang selalu basah oleh cairan mucus. Hewan avertebrarata mulai dari filum protozoa, porifera, cnidaria, platyhelminthes, nematode, sampai annelid, tidak memiliki alat pernapasan khusus, sebagai pernpasan berlangsung secara difusi melalui permukaan tubuh

4.     Alat pernapasan pada Mollusca dan Echinodermata

Hewan anggota filum Mollusca ada yang hidup di darat dan ada yang hidup di air. Mollusca yang hidup di darat atau air dan bernapas dengan paru-paru (pulmo) digolongkan ordo Pulmonata, contohnya bekicot (Achatina fulica). Mollusca yang hidup di air, yakni dari kelas Bivalvia atau kerang-kerangan, bernapas dengan insang. Hewan- hewan Echinodermata hidup di air laut, dengan ciri tubuh berkulit duri, misalnya bintang laut. Hewan-hewan ini bernapas dengan menggunakan insang dan disebut dengan insang dermal atau insang kulit.

5.     Alat pernapasan pada Arthropoda

Hewan yang termasuk dalam anggota filum Arthropoda adalah Crustacea (golongan udang dan kepiting), Myriapoda (golongan lipan Liwung ), Arachida (golongan laba-laba dan kalajengking), dan Insekta (golongan serangga). Hewan anggota filum Arthropoda tersebut mempunyai cara dan alat pernapasan yang bervariasi. Hewan yang hidup di air bernapas dengan menggunakan insang, sedangkan yang hidup di darat dengan menggunakan trakea atau paru-paru buku. Trakea adalah saluran udara yang berguna untuk mengedarkan oksigen ke seluruh tubuh. Sebagai contoh, Crustacea bernapas dengan insang, Myriapoda dan insect bernapas dengan trakea, sedangkan Arachnida bernapas dengan paru-paru buku. Pernapasan pada Insecta dilakukan dengan menngunakan system trakea. Udara keluar-masuk tidak melalui mulut melainkan melalui lubang-lubang sepanjang kedua sisi tubuhnya. Lubang- lubang pernapasan tersebut dinamakan stigma atau spirakel. Pada tiap-tiap ruas tubuh terdapat sepasang stigma, sebuah di sebelah kiri dan sebelah kanan. Stigma selalu terbuka dan dan merupakan lubang menuju ke pembuluh trakea. Trakea bercabang-bercabang sampai ke pembuluh halus yang mencapai seluruh bagian tubuh. Udara masuk melalui stigma, kemudian menyebar mengikuti trakea dengan cabang-cabangya . jadi oksigen diedarkan tidak melalui darah melainkan langsung dari pembuluh trakea ke sel-sel yang da di sekitarnya. Dengan demikian cairan tubuh serangga atau darah serangga tidak berfungsi mengangkutudara pernapasan tetapi hanya berfungsi mengedarkan sari-sari makanan dan hormon.

Proses pernapasan serangga terjadi karena otot-otot yang bergerak secara teratur. Kontraksi otot- otot tubuh mengakibatkan pembukuh trakea mengembang dan menghempis, sehingga udara keluar masuk melalui stigma, selanjutnya masuk ke dalam trakea, lalu ke dalam trakeolus dan akhirnya masuk ke dalam sel-sel tubuh. Oksigen berdifusi ke dalam sel-sel tubuh. Karbondioksida hasil pernapasan dikeluarkan melalui system trakea yang akhirya dikeluarkan melalui stigma pada waktu trakea yang khirnya dikeluarkan meelalui stigma pada waktu trakea mengempis.

Pada serangga yang hidup di air, misalnya tahap nimfa serangga, terdapat insang trakea alat ini mempunyai permukaan yang sangat halus untuk memperoleh oksigen di dalam iar secara difusi. Bagi serangga yang hidupnya di air, insang tersebut hanya berfungsi pada masa larva, kemudian akan teredusi atau hilang pada saat dewasa dan berpindah ke darat.

Oksigen dari luar masuk lewat spirakel. Kemudian udara dari spirakel menuju pembuluh-pembuluh trakea dan selanjutnya pembuluh trakea bercabang lagi menjadi cabang halus yang disebut trakeolus sehingga dapat mencapai seluruh jaringan dan alat tubuh bagian dalam. Trakeolus tidak berlapis kitin, berisi cairan, dan dibentuk oleh sel yang disebut trakeoblas. Pertukaran gas terjadi antara trakeolus dengan sel-sel tubuh. Trakeolus ini mempunyai fungsi yang sama dengan kapiler pada sistem pengangkutan (transportasi) pada vertebrata. Mekanisme pernapasan pada serangga, misalnya belalang, adalah sebagai berikut :

Jika otot perut belalang berkontraksi maka trakea mexrupih sehingga udara kaya COZ keluar. Sebaliknya, jika otot perut belalang berelaksasi maka trakea kembali pada volume semula sehingga tekanan udara menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan di luar sebagai akibatnya udara di luar yang kaya 02 masukke trakea.

Sistem trakea berfungsi mengangkut OZ dan mengedarkannya ke seluruh tubuh, dan sebaliknya mengangkut C02 basil respirasi untuk dikeluarkan dari tubuh. Dengan demikian, darah pada serangga hanya berfungsi mengangkut sari makanan dan bukan untuk mengangkut gas pernapasan. Di bagian ujung trakeolus terdapat cairan sehingga udara mudah berdifusi ke jaringan. Pada serangga air seperti jentik nyamuk udara diperoleh dengan menjulurkan tabung pernapasan ke perxnukaan air untuk mengambil udara.

Serangga air tertentu mempunyai gelembung udara sehingga dapat menyelam di air dalam waktu lama. Misalnya, kepik Notonecta sp. mempunyai gelembung udara di organ yang menyerupai rambut pada permukaan ventral. Selama menyelam, O2 dalam gelembung dipindahkan melalui sistem trakea ke sel-sel pernapasan. Selain itu, ada pula serangga yang mempunyai insang trakea yang berfungsi menyerap udara dari air, atau pengambilan udara melalui cabang-cabang halus serupa insang. Selanjutnya dari cabang halus ini oksigen diedarkan melalui pembuluh trakea.

6.     Alat Pernapasan pada Kalajengking dan Laba-laba

Kalajengking dan laba-laba besar (Arachnida) yang hidup di darat memiliki alat pernapasan berupa paru-paru buku, sedangkan jika hidup di air bernapas dengan insang buku. Paru-paru buku memiliki gulungan yang berasal dari invaginasi perut. Masing-masing paru-paru buku ini memiliki lembaran-lembaran tipis (lamela) yang tersusun berjajar. Paruparu buku ini juga memiliki spirakel tempat masuknya oksigen dari luar. Keluar masuknya udara disebabkan oleh gerakan otot yang terjadi secara teratur.             

Baik insang buku maupun paru-paru buku keduanya mempunyai fungsi yang sama seperti fungsi paru-paru pada vertebrata.

7.     Alat Pernapasan pada Ikan

Ikan adalah hewan yang hanya dapat hidup di air ikan akan bernapas dengan insang yang terdapat pada sisi kiri dan kanan kepala. Ikan yang bertulang sejati, misalnya ikan mas dan ikan mujair, mempunyai tutup insang atau operculum. Ikan bertuang rawan, misalnya ikan pari,tidak memiliki operculum. Insang mempunyai lembaran-lembaran halus yang banyak mengandung kapiler darah. Insang dimiliki oleh jenis ikan (pisces). Insang berbentuk lembaran-lembaran tipis berwarna merah muda dan selalu lembap. Bagian terluar dare insang berhubungan dengan air, sedangkan bagian dalam berhubungan erat dengan kapiler-kapiler darah. Tiap lembaran insang terdiri dare sepasang filamen, dan tiap filamen mengandung banyak lapisan tipis (lamela). Pada filamen terdapat pembuluh darah yang memiliki banyak kapiler sehingga memungkinkan OZ berdifusi masuk dan CO2 berdifusi keluar. Insang pada ikan bertulang sejati ditutupi oleh tutup insang yang disebut operkulum, sedangkan insang pada ikan bertulang rawan tidak ditutupi oleh operkulum. 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 02 sehingga ikan tahan pada kondisi yang kekurangan 02. Contoh ikan yang mempunyai labirin adalah: ikan gabus dan ikan lele. Untuk menyimpan cadangan 02, selain dengan labirin, ikan mempunyai gelembung renang yang terletak di dekat punggung.

Mekanisme pernapasan pada ikan melalui 2 tahap, yakni inspirasi dan ekspirasi. Pada fase inspirasi, 02 dari air masuk ke dalam insang kemudian 02 diikat oleh kapiler darah untuk dibawa ke jaringan-jaringan yang membutuhkan. Sebaliknya pada fase ekspirasi, C02 yang dibawa oleh darah dari jaringan akan bermuara ke insang dan dari insang diekskresikan keluar tubuh. Selain dimiliki oleh ikan, insang juga dimiliki oleh katak pada fase berudu, yaitu insang luar. Hewan yang memiliki insang luar sepanjang hidupnya adalah salamander.

8.     Alat Pernapasan pada Amphibia

Ada tiga ordo dalam kelas amfibi. Ordo Gymnophiona adala ordo amfibi yang tidak berkaki, salah satu contohnya hidup di Sumatra, yaitu lchthyophis elongatus yang berbentuk seperti cacing. Ordo Urodela, atau golongan salamander, adalah ordo amfibi yang berkaki dan berekor. Ordo Anura adalah golongan katak dan kodok, yaitu amfibi yang berkaki tetapi tidak berekor. Di dalam pembahasan tentang system amfibi berikut hanya akan di fokuskan pada 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 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 paru-paru 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 paruparu 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 bentuk- bentuk seperti kantung sehingga gas pernapasan dapat berdifusi. Paruparu dengan rongga mulut dihubungkan oleh bronkus yang pendek.

Dalam paru-paru terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat mulut tertutup. Fase inspirasi adalah saat udara (kaya oksigen) yang masuk lewat selaput rongga mulut dan kulit berdifusi pada gelembung-gelembung di paruparu. Mekanisme inspirasi adalah sebagai berikut. Otot Sternohioideus berkonstraksi sehingga rongga mulut membesar.

Setelah itu koane menutup dan otot rahang bawah dan otot geniohioideus berkontraksi 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. Mekanisme 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 karbon dioksida keluar.

9.    Alat Pernapasan 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 bayak kapiler darah yang da di sekitar kloaka. Kloaka merupakan muara bersama saluran reproduksi, saluran ginjal, dan saluran pencernaan makanan. Pada reptilian pada umumnya udar 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 di keluarkan.

Pada beberapa jenis reptilian yang hidup di air, lubang hidungnya dapat ditutup oleh klep, misalnya pada buaya. Selain iu pada buaya, saat menyelam, lubang batang tenggorokannya dapat ditutup oleh lipatan kulit, sehingga air tidak masuk ke dalam paru-paru pada pangkal tenggorokan cecak dan tokek terdapat pita suara. 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. Paru-paru pada beberapa jenis kadal misalnya bunglon Afrika mempunyai pundi-pundi hawa cadangan yang memungkinkan hewan tersebut melayang di udara.

10.                        Alat Pernapasan pada Burung

Burung dapat terbang dengan sayapnya yang digerakkan oleh otot-otot dada. Penggunaan otot-otot dada sewaktu terbang akan menggangu pengambilan napas oleh paru-paru. Oleh karena itu,selain memiliki paru-paru, burung mempunyai alat bantu pernapasan yang disebut kantung udara. Pada burung, tempat berdifusinya gas pernapasan hanya terjadi di paru-paru. Paru-paru burung berjumlah sepasang dan terletak dalam rongga dada yang dilindungi oleh tulang rusuk.

Jalur pernapasan pada burung berawal di lubang hidung. Pada tempat ini, udara masuk kemudian diteruskan pada celah tekak yang terdapat pada dasar faring yang menghubungkan trakea. Trakeanya panjang berupa pipa bertulang rawan yang berbentuk cincin, dan bagian akhir trakea bercabang menjadi dua bagian, yaitu bronkus kanan dan bronkus kiri. Dalam bronkus pada pangkal trakea terdapat sirink yang pada bagian dalamnya terdapat lipatan-lipatan berupa selaput yang dapat bergetar. Bergetarnya selaput itu menimbulkan suara. Bronkus bercabang lagi menjadi mesobronkus yang merupakan bronkus sekunder dan dapat dibedakan menjadi ventrobronkus (di bagian ventral) dan dorsobronkus ( di bagian dorsal). Ventrobronkus dihubungkan dengan dorsobronkus, oleh banyak parabronkus (100 atau lebih).

Parabronkus berupa tabung tabung kecil. Di parabronkus bermuara banyak kapiler sehingga memungkinkan udara berdifusi. Selain paru-paru, burung memiliki 8 atau 9 perluasan paru-paru atau pundi-pundi hawa (sakus pneumatikus) yang menyebar sampai ke perut, leher, dan sayap. Pundi-pundi hawa berhubungan dengan paru-paru dan berselaput tipis. Di pundi-pundi hawa tidak terjadi difusi gas pernapasan; pundi-pundi hawa hanya berfungsi sebagai penyimpan cadangan oksigen dan meringankan tubuh. Karena adanya pundi-pundi hawa maka pernapasan pada burung menjadi efisien. Pundi-pundi hawa terdapat di pangkal leher (servikal), ruang dada bagian depan (toraks anterior), antara tulang selangka (korakoid), ruang dada bagian belakang (toraks posterior), dan di rongga perut (kantong udara abdominal).

Masuknya udara yang kaya oksigen ke paru-paru (inspirasi) disebabkan adanya kontraksi otot antartulang rusuk (interkostal) sehingga tulang rusuk bergerak keluar dan tulang dada bergerak ke bawah. Atau dengan kata lain, burung mengisap udara dengan cara memperbesar rongga dadanya sehingga tekanan udara di dalam rongga dada menjadi kecil yang mengakibatkan masuknya udara luar. Udara luar yang masuk sebagian kecil tinggal di paru-paru dan sebagian besar akan diteruskan ke pundi- pundi hawa sebagai cadangan udara.

Udara pada pundi-pundi hawa dimanfaatkan hanya pada saat udara (OZ) di paruparu berkurang, yakni saat burung sedang mengepakkan sayapnya. Saat sayap mengepak atau diangkat ke atas maka kantung hawa di tulang korakoid terjepit sehingga oksigen pada tempat itu masuk ke paru-paru. Sebaliknya, ekspirasi terjadi apabila otot interkostal relaksasi maka tulang rusuk dan tulang dada kembali ke posisi semula, sehingga rongga dada mengecil dan tekanan menjadi lebih besar dari tekanan di udara luar akibatnya udara dari paru-paru yang kaya karbon dioksida keluar. Bersamaan dengan mengecilnya rongga dada, udara dari kantung hawa masuk ke paru-paru dan terjadi pelepasan oksigen dalam pembuluh kapiler di paru-paru. Jadi, pelepasan oksigen di paru-paru dapat terjadi pada saat ekspirasi maupun inspirasi.

Adapun mekanisme pernapasan pada burung yaitu : Pengambilan udara pada burung ada dua cara, yaitu pada waktu terbang dan dua cara, yaitu pada waktu terbang dan pada waktu istirahat. Pada waktu terbang melayang tanpa mengepakan sayap, udara diisap masuk ke dalam paru-paru kemudian disalurkan menuju kantong udara yang merupakan tempat penyimpanan udara. Selama terbang dengan mengepakkan sayap, pernapasan burung terutama menggunakan cadangan udara di ketiak mengembang sehingga udara masuk. Apabila sayap diturunkan, kantong udara ketiak terjepit, sedangkan kantong udara antarkorakoid mengembang sehingga udara keluar. Pengambilan oksigen oleh darah terjadi di paru-paru saja. Oleh karena itu udara yang ada di dalam kantong udara dialirkan ke paru-paru. Dengan jalan ini maka darah dapat mengambil oksigen sebanyak-banyaknya. Dengan demikian selama terbang, burung dapat memenuhi kebutuhan oksigen.

Pada waktu-waktu tertentu burung kembali melayang tanpa mengepakkan sayapnya dan pada waktu itu burung mengisi kembali kantong udaranya. Demikian juga pada waktu hinggap,burung mengisi kantong udara. Burung bernapas dengan paru-paru. Pada burung, terdapat kantong udara yang membantu pernapasan burung pada saat terbang. Pertukaran gas hanya terjadi di paru-paru.