Sistem Pernafasan pada Hewan
Sistem pernafasan pada hewan bertujuan melakukan pertukaran gas
antara CO2 sisa hasil metabolisme dari dalam tubuh dengan O2 yang berada
dilingkungan.
Sistem pernafasan pada hewan memiliki alat atau organ yang 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.
Sistem Pernafasan pada Serangga :
Corong hawa (trakea) adalah alat pernapasan yang dimiliki oleh
serangga dan arthropoda lainnya. Pembuluh trakea bermuara pada lubang
kecil yang ada di kerangka luar (eksoskeleton) yang disebut spirakel.
Spirakel berbentuk pembuluh silindris yang berlapis zat kitin, dan
terletak berpasangan pada setiap segmen tubuh. Spirakel mempunyai katup
yang dikontrol oleh otot sehingga membuka dan menutupnya spirakel
terjadi secara teratur. Pada umumnya spirakel terbuka selama serangga
terbang, dan tertutup saat serangga beristirahat.
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 CO2 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 O2masuk ke trakea. Sistem trakea berfungsi mengangkut O2 dan
mengedarkannya ke seluruh tubuh, dan sebaliknya mengangkut CO2 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
permukaan 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.
Sistem 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. Paru-paru 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.
Sistem Pernapasan pada Ikan
Insang dimiliki oleh jenis ikan (pisces). Insang berbentuk
lembaran-lembaran tipis berwarna merah muda dan selalu lembap. 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 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 ronggarongga 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.
Mekanisme pernapasan pada ikan melalui 2 tahap, yakni inspirasi dan
ekspirasi. Pada fase inspirasi, O2 dari 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. Selain dimiliki oleh ikan, insang juga
dimiliki oleh katak pada fase berudu, yaitu insang luar. Hewan yang
memiliki insang luar sepanjang hidupnya adalah salamander.
Sistem Pernapasan pada Katak
Pada katak, oksigen berdifusi lewat selaput rongga mulut, kulit, dan
paru-paru. 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 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 bentuk- bentuk seperti kantung sehingga gas pernapasan dapat
berdifusi. Paru-paru dengan rongga mulut dihubungkan oleh bronkus yang
pendek.
Mekanisme pernafasan katak
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 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 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.
Sistem Pernapasan pada Reptilia
Paru-paru reptilia berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh
tulang rusuk. Paruparu 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-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.
Sistem Pernapasan pada Burung
Pada burung, tempat berdifusinya gas pernapasan hanya terjadi di
paru-paru. Paruparu 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 paruparu 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 (O2) di paru-paru 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 paruparu. Jadi, pelepasan
oksigen di paru-paru dapat terjadi pada saat ekspirasi maupun inspirasi.
Bagan pernapasan pada burung di saat hinggap adalah sebagai berikut.
Burung mengisap udara udara mengalir lewat bronkus ke pundi-pundi hawa
bagian belakang bersamaan dengan itu udara yang sudah ada di paru-paru
mengalir ke pundi-pundi, hawa udara di pundi-pundi belakang mengalir ke
paru-paru udara menuju pundi-pundi hawa depan. Kecepatan respirasi pada
berbagai hewan berbeda bergantung dari berbagai hal, antara lain,
aktifitas, kesehatan, dan bobot tubuh
