SISTEM RESPIRASI HEWAN

CREATED BY:AYU RAHMA ULUFA NURI (K4314011)NIA TRI UTAMI (K43140)

Pengantar

Respiration – sequence of events that result in the exchange of oxygen and carbon

dioxide between the external environment and the mitochondria

External respiration – gas exchange at the respiratory surface

Internal respiration – gas exchange at the tissues

Mitochondrial respiration – production of ATP via oxidation of carbohydrates, amino acids,

or fatty acids. Oxygen is consumed and carbon dioxide is produced

Perpindahan oksigen dan karbondioksida melintasi permukaan tubuh maupun

organ respiratori melalui proses difusi. Oleh karena itu, organ pernapasan harus

memiliki sifat :

1. membran bersifat permeabel

2. Permukaan membran harus selalu basah

3. Memiliki vaskularitas yang tinggi

4. Permukaan relatif luas

Kelarutan Gas dalam Air

Jumlah gas yang larut dalam air tergantung pada :

1. Sifat-sifat gas

2. Tekanan parsial gas di atas air

3. Suhu

4. Jumlah zat padat terlarut dalam air

Hukum Henry :

Kelarutan gas dalam air tawar lebih besar daripada kelarutan gas dalam air laut.

Tabel Pengaruh Suhu pada Kelarutan Oksigen dalam Air Tawar dan Air Laut Pada Keadaan Keseimbangan

dengan Udara Atmosfer

(Schmidt, Knut, Nielsen. 1990. Animal Psysiology, Adaptation and Environment. Fourth Edition. Cambridge: Cambridge University Press. Table 1.4, p. 11)

Kecepatan Difusi Gas

Kecepatan difusi gas berbanding terbalik dengan akar berat molekulnya. Berat molekul CO2

(=44) lebih besar dari berat molekul O2 (=32), sehingga CO2 berdifusi lebih lambat daripada O2.

Kecepatan difusi gas dipengaruhi oleh:

A. Tekanan parsial gas

B. Permeabilitas membran/epitel pernapasan

C. Kecepatan sirkulasi darah di paru-paru atau insang

D. Reaksi kimia dalam darah

A. Tekanan Parsial Gas

Gas bergerak dari daerah gas bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah.

Tekanan O2 : atmosfer (159,1 mmHg), alveolus (101 mmHg), arteri (100 mmHg), vena (40

mmHg).

Tekanan CO2 : atmosfer (0,3 mmHg), alveolus (39 mmHg), arteri (40 mmHg), vena (46 mmHg).

Maka, aliran O2 : atmosfer --> alveolus --> arteri --> sel-sel tubuh.

Aliran CO2 : vena --> alveolus --> atmosfer.

B. Permeabilitas Membran/Epitel Pernapasan O2 dan CO2 harus mampu menembus membran.

Semua membran pernapasan permeabel terhadap semua gas. Kapasitas difusi : volume gas yang menembus membran

C. Luas Permukaan Membran Epitel Pernapasan Semakin luas permukaan membran, maka kapasitas difusi akan semakin meningkat.

D. Kecepatan Sirkulasi Darah di Paru-Paru Kecepatan difusi gas berbanding terbalik dengan kecepatan aliran darah. Semakin cepat aliran darah,

semakin sedikit gas yang berdifusi.

Difusi gas akan makin meningkat bila arah aliran medium disekitar alat respirasi berlawanan dengan arah aliran darah dalam kapiler respirasi.

E. Reaksi Kimia dalam Darah Yang dimaksud : ikatan hemoglobin dengan O2 dan CO2

Semakin tinggi pengikatan O2 oleh Hb, makin tinggi pula kecepatan difusi O2 ke kapiler alveoli.

Semakin banyak CO2 yang dilepas Hb, semakin banyak pula CO2 yang berdifusi dari darah kapiler ke udara alveoli.

ALAT PERNAPASAN DALAM AIR

A. Difusi

B. Insang

1. Pernafasan Difusi dan Integumen

Difusi? Diffusion is the movement of molecules from a high concentration to a low concentration.

ALAT PERNAFASAN DALAM AIR

Hewan kecil : Protozoa, Cacing Pipih, dan Ubur-ubur. (belum memiliki organ respiratori khusus dan

sistem sirkulasi darah).

Dalam rangka memperluas permukaan difusi, hewan-hewan sederhana ini memiliki tubuh yang pipih

atau panjang seperti benang, membentuk pseudopodia, sampai memiliki permukaan tubuh yang luas

dan kompleks (misalnya pada bintang kerang dan spons).

Dijumpai juga pada katak, belut, cacing tanah, dan beberapa serangga air. (memiliki alat respiratori

khusus, kulit tipis, banyak mengandung pembuluh darah sehingga O2 memungkinkan berdifusi melalui

kulit ke dalam pembuluh darahnya). Fungsi lain : menjaga agar permukaan tubuh tetap lembab.

2. Pernafasan dengan Insang

Hewan-hewan yang lebih besar dan lebih kompleks harus memiliki alat respiratori khusus untuk mengambil

oksigen, dan sistem peredaran darah untuk mengangkut oksigen sampai sel-sel jaringan. Tanpa alat

respiratori khusus dan alat peredaran darah, maka kebutuhan oksigen sel tidak dapat dipenuhi dengan cepat.

Alat respiratori khusus --> evaginasi (penonjolan ke luar) atau invaginasi (pelekukan ke dalam) dari permukaan

khusus.

Alat respiratori khusus dalam air --> INSANG

Insang : evaginasi dari permukaan tubuh. Insang berfilamen tipis, kaya akan pembuluh darah. Aliran darah

berlawanan arah dengan aliran air yang melintasi insang (countercurrent flow).

Insang:

1. Insang Eksternal

Advantages: high surface area

Disadvantages: easily damaged, not suitable in air

2. Insang Internal

Advantages: High surface area

Disadvantages: not usually suitable in air

Mekanisme Ventilasi pada Insang: Jika insang mengambil O2 di air yang diam --> O2 dalam air lama-lama akan habis --> jadi, harus ada aliran air di sekitar

insang untuk menjaga agar konsentrasi O2 tetap terjaga.

Ada 2 cara untuk meningkatkan aliran air disekitar insang:

1. Menggerakkan insang di dalam air

Misal : hewan-hewan kecil; Larva insekta aquatik.

2. Menggerakkan air ke arah insang

Misal : hewan-hewan besar; ikan dan udang-udangan.

Umumnya, insang memiliki 2 pompa;

a. Pompa Mulut : ditunjang oleh otot-otot dasar mulut.

b. Pompa Insang : ditunjang oleh gerakan tutup insang.

Siklus Pemompaan:

Mulut terbuka --> tekanan negatif rongga mulut dan rongga insang --> mulut ditutup --> tekanan dalam rongga mulut meningkat (positif) --> air masuk ke rongga insang --> mendorong operkulum --> air keluar dari rongga insang --> tekanan rongga mulut dan rongga insang lebih kecil daripada tekanan air diluar tubuh --> tutup insang menutup kembali.

Mekanisme pernapasan beberapa jenis ikan masih dibantu gerakan tubuhnya. Ikan bergerak cepat pada saat berenang berusaha untuk terus membuka mulut dan tutup insang dengan maksud supaya insang dapat dilewati air sebanyak mungkin.

Beberapa jenis ikan dijumpai organ pembantu pernapasan, yaitu:

a. Gelembung renang (gelembung udara) pada teleostei

b. Organ labirin (arbosen) pada ikan lele dan ikan gurami.

Gas gland excretes lactic acid

Acidity causes hemoglobin of the blood to lose its

oxygen Oxygen diffuses into the bladder

while flowing through a complex structure known as the rete mirabile

“

”

MEKANISME RESPIRASI PADA HEWAN

INVERTEBRATA

SERANGGA

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 energi dan zat sisa-sisa yang akan ditampung dalam vakuola kontraktil sebagai zat ekskresi.

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 mengenbara kian kemari dengan bulu-bulu getarnya, ia akan memilih tempat yang strategis dalam arti yang kaya akan kandungan material yang dibutuhkan untuk kepentingan hidup.

Bila air yang merupakan media hidupnya itu mengalami penyusutan kandungan oksigennya, maka hal ini akan mempengaruhi kehidupan Porifera yang bersangkutan, artinya tubuhnya juga akan mengalami penyusutan sehingga menjadi kecil dan bila kekurangan sampai melampaui batas toleransinya maka Poriferanya akan mati.

COELENTERATA

A. HydraHewan 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.

B. 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.

C. 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.

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.

NEMATHELMINTHES

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.

ANNELIDACacing tanah bernapas dengan kulitnya, sebab kulitnya bersifat lembab, tipis, banyak mengandung kapiler-kapiler darah.

MOLLUSCA

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 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.

Beberapa Mollusca yang tidak memiliki insang, maka pertukaran gas respirasi terjadi secara langsung melalui permukaan mantel. Keong memiliki kemampuan adaptasi intuk kehidupan darat yaitu dengan hilangnya insang, maka mantel yang dimilikinya dimodifikasi menjadi sebuah paru-paru untuk pernapasan udara. Beberapa keong (pulmoat) kembali ke habitat air, namun tetap mempertahankan paru-parunya. Untuk itu mereka terlihat sering merambat naik ke permukaan air untuk mengambil udara.

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.

“

”

MEKANISME RESPIRASI PADA HEWAN VERTEBRATA

PISCES

AMPHIBI

Respirasi amfibiaSeekor amfibia seperti katak memventilasi paru-parunya dengan pernapasan tekanan positif, menggembungkan paru-paru dengan aliran udara yang dipaksakan. Selama tahap inhalasi pertama, otot-otot menurunkan dasar rongga mulut amfibia, menarik udara masuk melalui lubang-lubang hidung. Kemudian, denganlubang-lubang hidung dan mulut yang tertutup, dasar rongga mulut terangkat, memaksa udara menuruni trakea. Selama ekshalasi, udara didorong keluar kembali oleh lentingan paru-paru yang elastic dan kompresi dinding tubuh yang berotot.

Katak mempunyai daur hidup di dua alam yang berbeda, yaitu di darat dan di air. Oleh karena itu katak disebut hewan amfibi. Waktu katak masih berbentuk larva, berudu hidup di air dan bernapas dengan insang. Berudu memiliki 3 pasang insang luar yang terdapat di belakang kepala. Insang luar terdiri atas lembaran halus yang banyak mengandung kapiler darah. Apabila insang ini bergetar, maka air di sekelilingnya selalu berganti dan oksigen yang larut dari air di sekeliling insang ini berdifusi masuk ke dalam pembuluh kapiler darah.

Seiring dengan pertumbuhan berudu, timbul celah insang dan terbentuk insang dalam. Insang dalam mempunyai tutup insang seperti pada ikan. Kemudian berudu perlahan-lahan menjadi katak dewasa. Katak dewasa bernapas menggunakan paru-paru dan kulit. Jika dari kulit Oksigen dari udara berdifusi melalui kulit yang basah kiemudian masuk ke pembuluh kapiler darah. Oleh karena itu katak sering berada di tempat berair supaya kulitnya tetap lembab. Selain itu selaput kulit pada rongga mulutnya juga di gunakan untuk memasukkan oksigen ke dalam darah secara difusi.

REPTILIA

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 belahanbelahan 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.

AVES

BurungAlat pernapasan pada burung adalah paru-paru. Ukuran paru-paru relatif 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 mengisi daerah selangka dada atas, dada bawah, daerah perut, daerah tulang humerus dan daerah leher. Berturut-turut dari luar ke dalam. 

MAMALIA

Tidak seperti amfibia, mamalia memanfaatkan pernafasan tekanan negatif, menarik dan bukan mendorong udara kedalam paru-parunya. Dengan menggunakan kontraksi untuk mengembangkan rongga dada secara aktif, mamalia menurunkan tekanan udara dalam paru-parunya sehingga lebih rendah daripada tekanan udara di luar tubuh. Karena gas mengalir dari wilayah yang bertekanan tinggi ke wilayah yang bertekanan rendah, udara mengalir melalui lubang hidung dan mulut, menuruni saluran-saluran pernafasan menuju alveoli. Selama ekshalasi, otot-otot yang mengontrol rongga dada akan berelaksasi, dan volum rongga tersebut akan berkurang. Tekanan udara yang meningkat di dalam alveoli mendorong udara ke atas menuju saluran-saluran udara dan keluar dari tubuh. Dengan demikian, inhalasi selalu aktif dan membutuhkan kerja, sementara ekshalasi biasanya pasif.

Jazakumullahu Khairan Katsir