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.
