Anatomi saluran pencernaan rayap bagian tengah dan belakang pada rayap Macrotermes gilvus
ANATOMI SALURAN PENCERNAAN RAYAP BAGIAN
TENGAH DAN BELAKANG PADA RAYAP Macrotermes gilvus
UTAMI RAHADIANI
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Anatomi Saluran
Pencernaan Rayap Bagian Tengah dan Belakang Pada Rayap Macrotermes gilvus
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2014
Utami Rahadiani
NIM G34080073
ABSTRAK
UTAMI RAHADIANI. Anatomi Saluran Pencernaan Rayap Bagian Tengah dan
Belakang Pada Rayap Macrotermes gilvus. Dibimbing oleh RIKA RAFFIUDIN
dan TARUNI SRI PRAWASTI.
Rayap termasuk serangga sosial yang hidup berkoloni. Koloni rayap terdiri
atas tiga kasta, yaitu kasta prajurit, pekerja, dan reproduktif. Rayap yang
digunakan pada penelitian ini ialah rayap tanah dari kasta pekerja Macrotermes
gilvus. Rayap tanah dari kasta pekerja M. gilvus diteliti karena belum tersedia data
mengenai saluran pencernaan rayap. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari
struktur dan anatomi saluran pencernaaan rayap M. gilvus. Hasil dari penelitian ini
diharapkan dapat membantu untuk lebih memahami proses pencernaan rayap
tanah kasta pekerja M. gilvus. Pengamatan saluran pencernaan rayap
menggunakan metode embedding parafin. Pada penelitian ini bagian usus yang
diamati pada rayap kasta pekerja M. gilvus ialah bagian usus tengah, enteric valve,
dan usus belakang. Di antara usus tengah dan usus belakang terdapat enteric valve
dengan empat buah lipatan ke arah lumen yang membentuk struktur menyerupai
katup. Berdasarkan preparat penampang melintang usus tengah M. gilvus bagianbagian yang dapat diamati ialah sel-sel epitel, lapisan sel-sel otot yang tipis dan
lumen di bagian tengah. Sel epitel berbentuk batang terdapat pada usus belakang.
Pada usus tengah, enteric valve dan usus belakang memiliki lapisan otot yang tipis.
Tidak terdapat sekum gastrik pada rayap.
Kata Kunci: Rayap tanah, saluran pencernaan, enteric valve, sekum gastrik
ABSTRACT
UTAMI RAHADIANI. Anatomy of Midgut and Hindgut of Termite
Macrotermes gilvus. Supervised by RIKA RAFFIUDIN and TARUNI SRI
PRAWASTI.
Termites are social insects that live in colonies. Termite colony consists of
three castes, soldiers caste, worker, and reproductives. This study used ground
termites of worker caste Macrotermes gilvus because there is no data on the
digestive tract of this termites yet. The aim of this study was to examine the
worker midgut and hindgut of M. gilvus. Observations in the digestive tract of
termites using parafin embedding method. This study observed enteric valve in
the middle of midgut and hindgut. The enteric valve show four folded into the
lumen forming a valve. Midgut of M. gilvus consisted of epithlial cells, muscle
cells and lumen in the middle. There is no gastric caecum found in termites.
Keywords : Ground termites, alimentary canal, enteric valve, gastric caecum
ANATOMI SALURAN PENCERNAAN RAYAP BAGIAN
TENGAH DAN BELAKANG PADA RAYAP Macrotermes gilvus
UTAMI RAHADIANI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan
karunia yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini.
Penelitian ini berjudul “Anatomi Saluran Pencernaan Rayap Bagian Tengah dan
Belakang Pada Rayap Macrotermes gilvus”. Penelitian ini dilaksanakan pada
bulan Maret 2012 sampai bulan Februari 2013. Pengambilan sampel rayap
dilaksanakan di daerah Bogor. Pembuatan preparat, pengamatan, dan pengukuran
saluran pencernaan dilaksanakan di bagian Biosistematika dan Ekologi Hewan,
Departemen Biologi FMIPA IPB.
Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: Ibu Dr. Ir. Rika Raffiudin,
M.Si, Ibu Dra. Taruni Sri Prawasti, M.Si, ibu Dr. Nisa Rachmania Mubarik, M.Si
selaku pembimbing dan penguji atas ilmu yang diberikan selama ini serta kepada
semua pegawai di Lab Biosistematika dan Ekologi Hewan atas semua bantuan dan
fasilitas yang telah diberikan. Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih
kepada Ibu Tini, Ibu Ani, Ibu Retno, Bapak Edi atas bantuan dan saran-sarannya
selama penelitian, serta teman-teman di lab Biosistematika dan Ekologi Hewan
dan Biologi angkatan 45; juga tidak lupa terima kasih untuk kedua orang tua yang
senantiasa memberikan doa, pengertian, kasih sayang serta dorongan semangatnya
selama ini.
Harapan penulis ialah semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat.
Bogor, September 2014
Utami Rahadiani
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
METODE
2
Waktu dan Tempat
2
Bahan
2
Alat
2
Koleksi Rayap Tanah
2
Identifikasi Rayap Tanah
2
Preparat Rayap Tanah
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
3
Ciri-ciri Kasta Prajurit Rayap M. gilvus
3
Struktur Saluran Pencernaan Rayap Tanah
3
SIMPULAN DAN SARAN
5
Simpulan
5
Saran
6
DAFTAR PUSTAKA
6
RIWAYAT HIDUP
7
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
Rayap M. gilvus kasta prajurit mayor
Penampang melintang usus tengah rayap tanah kasta pekerja M. gilvus
Penampang melintang enteric valve rayap tanah kasta pekerja M. gilvus
Penampang melintang usus belakang rayap tanah kasta pekerja M. gilvus
3
4
5
5
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Rayap (Ordo Isoptera) merupakan serangga sosial yang banyak ditemukan
di daerah tropis. Rayap hidup berkoloni dan terdiri atas tiga kasta yaitu kasta
reproduktif, kasta prajurit, dan kasta pekerja. Berdasarkan simbion protozoa di
usus rayap, rayap dapat dibedakan menjadi rayap tingkat rendah dan rayap tingkat
tinggi, rayap tingkat rendah terdiri atas famili Mastotermitidae, Serritermitidae,
Holotermitidae, Rhinotermitidae, dan Kalotermitidae sedangkan rayap tingkat
tinggi terdiri atas famili Termitidae (Krishna & Weesner 1969). Rayap tingkat
rendah memiliki protozoa sebagai organisme simbiotik pada usus belakang untuk
mencerna selulosa, sedangkan rayap tingkat tinggi seperti Famili Termitidae
memiliki bakteri untuk mencerna selulosa (Krishna & Weesner 1969).
Berdasarkan habitatnya rayap dibagi menjadi rayap kayu (wood dweller)
dan rayap tanah (ground dweller). Rayap kayu terdiri atas rayap kayu lembab
(damp wood termites) dan rayap kayu kering (dry wood termites) sedangkan rayap
tanah terdiri atas rayap bersarang karton (carton nest), rayap bersarang bukit
(mount nest), dan rayap tanah (subterranean termite) (Roonwall 1979) Penelitian
ini menggunakan rayap tanah kasta pekerja Macrotermes gilvus yang termasuk ke
dalam famili Termitidae yang merupakan rayap yang paling maju dan beragam.
Identifikasi rayap tanah dilakukan sampai tingkat spesies, yaitu berdasarkan
morfologi rayap kasta prajurit.
Saluran pencernaan sangat penting bagi serangga pada umumya dan
khususnya pada rayap karena pada saluran pencernaan rayap terdapat bakteri dan
protozoa yang membantu rayap dalam menghancurkan selulosa (Noirot & Noirot
Timothee 1969). Saluran pencernaan serangga secara umum terdiri atas bagian
depan, tengah, dan belakang. Saluran pencernaan bagian depan terdiri atas mulut,
faring, esofagus, tembolok, proventrikulus dan sekum gastrik. Bagian tengah
saluran pencernaan serangga terdiri atas ventrikulus, tubulus Malphighi, dan
pilorus. Bagian belakang saluran pencernaan serangga terdiri atas ileum, rektum,
dan anus (Chapman 1969). Penelitian ini menggunakan rayap tanah dari kasta
pekerja M. gilvus. Rayap tanah dari kasta pekerja M. gilvus dipilih karena data
mengenai saluran pencernaan rayap M. gilvus belum tersedia. Struktur saluran
pencernaan rayap kasta pekerja Neotermes bosei telah diteliti yaitu usus depan
terdiri atas esofagus, tembolok, dan proventrikulus. Usus tengah hanya terdiri atas
ventrikulus. Usus belakang terdiri atas lima bagian, yaitu saluran pendek, enteric
valve, kantung rektum, kolon, dan rektum (Hariprabowo 2006). Hasil dari
penelitian ini diharapkan dapat membantu untuk lebih memahami proses
pencernaan rayap tanah kasta pekerja M. gilvus.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari anatomi saluran pencernaan
bagian belakang dan tengah pada rayap kasta pekerja M. gilvus.
2
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret 2012 hingga Februari 2013 di
Bagian Biosistematika dan Ekologi Hewan, Departemen Biologi, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Bahan
Objek penelitian yang digunakan adalah rayap tanah dari kasta pekerja M.
gilvus yang dikoleksi dari pepohonan di sekitar kampus IPB Dramaga sebanyak
100 rayap.
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini ialah mikroskop cahaya
(Olympus CH20), kamera (Olympus BX 51), dan mikroskop stereo (Nikon SMZ
2000).
Koleksi Rayap Tanah
Sampel rayap tanah disimpan dalam tabung berisi alkohol 70%, setiap
tabung berisi beberapa individu yang berasal dari satu koloni dan diberi label
berdasar nomor koloni, tipe kasta, dan lokasi koloni rayap.
Identifikasi Rayap Tanah
Identifikasi rayap tanah dilakukan sampai tingkat spesies, berdasarkan
kunci determinasi Ahmad (1965). Morfologi kasta prajurit yang diamati untuk
identifikasi menggunakan karakter pada kepala, (fontanel, mandibel, ruas antena)
dan pronotum.
Preparat Rayap Tanah
Pada penelitian rayap tanah kasta pekerja, bagian yang diproses untuk
pembuatan preparat awetan adalah rayap tanah kasta pekerja seluruh tubuh. Rayap
pekerja yang utuh difiksasi dengan larutan Formalin, asam asetat glasial, akuades,
CaCl2 . 2H20 (FAAC) selama 5 hari, selanjutnya dicuci dengan air kemudian
didehidrasi dengan alkohol bertingkat dari konsentrasi 30-100 % (masingmasing15 menit). Penjernihan (clearing) dilakukan dengan memasukkan rayap ke
xilol selama 1,5 jam. Infiltrasi parafin dilakukan tiga kali, masing-masing selama
45 menit. Selanjutnya rayap dimasukkan ke dalam parafin dengan titik lebur 58–
60 ºC dan dibiarkan sampai beku. Penyayatan rayap dilakukan dengan ketebalan 6
µm dan ditempel secara serial pada gelas objek dengan perekat albumin Mayer
dengan pewarnaan ganda Haematoxilin-Eosin (HE) (Hariprabowo 2006).
Selanjutnya preparat diamati di bawah mikroskop cahaya (Olympus CH20) dan
difoto dengan menggunakan kamera (Olympus BX 51).
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ciri – ciri Kasta Prajurit Rayap Tanah
Tubuh rayap terdiri atas kepala, toraks dan abdomen (Gambar 1).
Identifikasi rayap dilakukan sampai tingkat spesies dengan menggunakan rayap
kasta prajurit M. gilvus. Rayap kasta prajurit digunakan untuk keperluan
identifikasi karena karakter – karakter rayap kasta prajurit lebih jelas
dibandingkan rayap kasta pekerja yang sulit untuk diamati.
Ciri – ciri rayap kasta prajurit M. gilvus yang di koleksi dari sekitar kampus
IPB Darmaga yaitu kepala rayap M. gilvus berwarna coklat, mandibula memiliki
gigi tepi, antena 17 ruas, fontanel terletak di kepala bagian depan; Panjang kepala
tanpa mandibula 3.50 mm, lebar kepala tanpa mandibula 3.00 mm, panjang kepala
dengan mandibula 5.00 mm, lebar bagian terluas postmentum 0.90 mm, bagian
tersempit postmentum 0.50 mm; Toraks rayap M. gilvus terdiri atas pronotum,
mesonotum, metanotum. Panjang pronotum 1.20 mm, lebar pronotum 2.50 mm,
lebar mesonotum 2.20 mm, lebar metanotum 2.10 mm. Abdomen terdiri atas
beberapa tergit. Ciri - ciri rayap kasta prajurit M. gilvus yang tertulis di atas sesuai
dengan kunci determinasi Ahmad (1965). Deskripsi lain untuk rayap kasta prajurit
M. gilvus menurut Ahmad (1965) adalah panjang kepala dengan mandibula (4.80
mm – 5.48 mm), panjang kepala tanpa mandibula (3.40 mm – 3.65 mm), lebar
kepala tanpa mandibula (2.88 mm – 3.17 mm); panjang pronotum (1.15 mm –
1.20 mm), lebar pronotum (2.30 mm – 2.68 mm), lebar mesonotum (2.20 mm –
2.40 mm), lebar metanotum (2.10 mm – 2.30 mm), bagian mesonotum dan
metanotum berbentuk bulat melebar, lebar dari bagian terluas postmentum 0.90
mm, bagian tersempit postmentum 0.50 mm.
Postmentum
Mandibula
Antena
Kepala
Fontanel
Pronotum
Mesonotum
Toraks
Metanotum
Abdomen
Gambar 1 Rayap M. gilvus kasta prajurit mayor
Struktur Saluran Pencernaan Rayap Tanah
Pada penelitian ini bagian usus yang terlihat pada rayap kasta pekerja M.
gilvus adalah bagian usus tengah, enteric valve, dan usus belakang. Usus tengah
dan usus belakang berfungsi dalam proses penyerapan nutrisi, namun proses
penyerapan nutrisi pada usus tengah hanya terbatas pada zat-zat yang mudah
dihidrolisis (Noirot & Noirot Timothee 1969). Bagian saluran pencernaan rayap
4
yang paling penting ialah usus belakang (Inoue et al, 2000). Pada rayap tingkat
rendah digesti selulosa dibantu oleh protozoa sedangkan pada rayap tingkat tinggi
digesti seluosa dibantu oleh bakteri (Noirot & Noirot Timothee 1969). Enteric
valve berfungsi untuk mencegah isi kantung rektum kembali ke usus tengah
(Noirot & Noirot Timothee 1969).
Berdasarkan preparat penampang melintang usus tengah M. gilvus bagianbagian yang dapat diamati aalah sel-sel epitel, lapisan sel-sel otot yang tipis dan
lumen di bagian tengah (Gambar 2a dan b). Pada rayap tidak ditemukan sekum
gastrik. Sekum gastrik adalah bagian yang terdapat pada sebagian besar serangga
(Romoser 1973), terletak pada usus tengah bagian depan yang berfungsi sebagai
zona penyerapan karbohidrat dan lemak (Wigglesworth 1972).
Sel usus tengah tersusun oleh membran basal, sel epitel, otot, dan
membran peritropik yang berbatasan dengan lumen usus. Membran peritropik
merupakan membran yang terdapat pada serangga yang terdiri atas lamella
konsentris yang melekat satu sama lain (Wigglesworth 1972). Membran peritropik
berfungsi untuk melindungi kerusakan jaringan yang dilalui oleh makanan yang
melewati saluran pencernaan (Wigglesworth 1972). Pada rayap yang diamati tidak
terlihat adanya membran peritropik karena proses pewarnaan yang kurang baik
dari penelitian ini.
a
b
Sel otot
Sel epitel
Lumen
Gambar 2 Penampang melintang usus tengah rayap M. gilvus
kasta pekerja (a) perbesaran 100 x, (b) perbesaran 600x.
Bagian usus tengah, enteric valve dan usus belakang memiliki lapisan otot
yang tipis. Pada bagian yang memiliki lapisan otot tipis tidak terjadi terjadi proses
mekanis (Noirot & Noirot Timothee 1969). Pada bagian usus rayap terdapat
lapisan intima. Lapisan intima merupakan lapisan yang relatif tebal, permukaan
lapisan intima jarang ditutupi dengan rambut pendek atau spikula, meskipun pada
faring dan proventrikulus ditutupi rambut panjang atau duri (Snodgrass 1935).
lapisan intima berfungsi untuk melindungi kerusakan jaringan yang dilalui oleh
makanan yang melewati saluran pencernaan (Wigglesworth 1972). Pada
penelitian ini tidak ditemukan lapisan intima, namun pada penelitian saluran
pencernaan rayap kasta pekerja Neotermes bosei ditemukan lapisan intima
(Hariprabowo 2006).
5
Penampang melintang enteric valve M. gilvus (Gambar 3a dan b)
memiliki empat buah lipatan ke arah lumen sehngga membentuk struktur
menyerupai katup (Gambar 3b). Enteric valve tersusun dari sel-sel epitel, lapisan
sel-sel otot tipis dan lumen di bagian tengahnya.
a
b
Sel otot
Sel epitel
Lumen
Gambar 3 Penampang melintang enteric valve rayap M. gilvus
kasta pekerja (a) perbesaran 100 x, (b) perbesaran 600x.
Penampang melintang usus belakang M. gilvus tersusun dari lapisan sel-sel
otot yang tipis, sel-sel epitel tipe batang dan lumen di bagian tengahnya (Gambar
4a dan b). Bagian usus tengah, enteric valve dan usus.
a
b
Sel otot
Sel epitel
Lumen
Gambar 4 Penampang melintang usus belakang rayap M. gilvus
kasta pekerja (a) perbesaran 100 x, (b) perbesaran 600x
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Berdasarkan hasil pengamatan pada penelitian ini bagian usus rayap tanah
kasta pekerja M. gilvus yang terlihat jelas ialah usus tengah, enteric valve, dan
usus belakang. Pada enteric valve terdapat empat buah lipatan ke arah lumen
sehngga membentuk struktur menyerupai katup. Sel epitel pada penelitian ini
hanya dapat diamati pada usus belakang. Sel epitel yang dapat diamati pada usus
6
belakang berbentuk batang. Pada usus tengah, enteric valve dan usus belakang
memiliki lapisan otot yang tipis.
Saran
Untuk melengkapi data mengenai saluran pencernaan rayap M. gilvus
maka perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai struktur dan anatomi saluran
pencernaan rayap tanah M. gilvus dinilai dari bagian depan dan tengah.
DAFTAR PUSTAKA
Ahmad M. 1965. Termites (Isoptera) of Thailand. Bull Amer Nat His. Suppl.,
131:33-195.
Chapman R.F. 1969. The Insects Structure and Function. 4rd Ed. Cambridge
(GB): Harvard Univ Pr. Claveland L.R.
Hariprabowo LE, Raffiudin R, Prawasti TS. 2006. Alimentary canal Anatomy and
histology of the worker termite Neotermes bosei. BIOTROPIA. 13 (2):99110.
Inoue T, Kitade O, Yoshimura T, Yamoka T. 2000. Symbiotic association with
protist. Di dalam: Abe T, Bignell DE, Higashi M, editor. Termites:
Evolution, Sociality, Synbioses, Ecology. Dordrecht (GB): Academic Publ.
hlm 275-288.
Krishna K. 1969. Chapter 1 Introduction. Di dalam: Krishna K, Weesner FM,
editor. Biology of Termites . Volume ke-1. New York (US): Academic Pr.
hlm 1-17.
Noirot C.H. and C. Noirot-Timothee. 1969. The digestive system. Di dalam:
Krishna K, Weesner FM, editor. Biology of Termites. Volume ke-1. New
York (US): Academic Pr. hlm 49-88.
Romoser WS. 1973. The Science of Entomology. London (GB) : Collier
Macmillan Pub.
Roonwal ML. 1979.Termite Life and Termite Control in Tropical South Asia
Jodhpur: Scientific Pub.
Snodgrass RE. 1935. Principles of Insect Morphology. New York (US):
McGraw Hill Book Company.
Wigglesworth VB. 1972. The Principles of Insect Physiology. Ed ke-7. London
(GB): Chapman and Hall.
7
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 25 Januari 1990 dari pasangan
Ir. Iman Raharjo dan Euis Mir’ah Soebari, BA. Penulis merupakan anak tunggal.
Pada tahun 2008 penulis lulus dari SMA Negeri 10 Bandung. Penulis
melanjutkan pendidikan di Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
Selama mengikuti perkuliahan penulis melakukan Studi Lapang ke Cagar
Alam Pangandaran pada tahun 2010 dengan judul Diversitas dan Perilaku
Serangga Sosial di Cagar Alam Pangandaran Kabupaten Ciamis, Jawa Barat di
bawah bimbingan Dr. Ir. Rika Raffiudin, M.Si. Pada bulan Juli sampai Agustus
2011 penulis melakukan Praktik Lapang dengan judul Pengujian Insektisida
Sipemetrin pada Kayu Karet dan Mahoni Terhadap Serangan Rayap Tanah
(Coptotermes curvinagthus) di bawah bimbingan Dr. Dra. Yohana Caecilia
Sulistyaningsih, M.Si.
TENGAH DAN BELAKANG PADA RAYAP Macrotermes gilvus
UTAMI RAHADIANI
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Anatomi Saluran
Pencernaan Rayap Bagian Tengah dan Belakang Pada Rayap Macrotermes gilvus
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2014
Utami Rahadiani
NIM G34080073
ABSTRAK
UTAMI RAHADIANI. Anatomi Saluran Pencernaan Rayap Bagian Tengah dan
Belakang Pada Rayap Macrotermes gilvus. Dibimbing oleh RIKA RAFFIUDIN
dan TARUNI SRI PRAWASTI.
Rayap termasuk serangga sosial yang hidup berkoloni. Koloni rayap terdiri
atas tiga kasta, yaitu kasta prajurit, pekerja, dan reproduktif. Rayap yang
digunakan pada penelitian ini ialah rayap tanah dari kasta pekerja Macrotermes
gilvus. Rayap tanah dari kasta pekerja M. gilvus diteliti karena belum tersedia data
mengenai saluran pencernaan rayap. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari
struktur dan anatomi saluran pencernaaan rayap M. gilvus. Hasil dari penelitian ini
diharapkan dapat membantu untuk lebih memahami proses pencernaan rayap
tanah kasta pekerja M. gilvus. Pengamatan saluran pencernaan rayap
menggunakan metode embedding parafin. Pada penelitian ini bagian usus yang
diamati pada rayap kasta pekerja M. gilvus ialah bagian usus tengah, enteric valve,
dan usus belakang. Di antara usus tengah dan usus belakang terdapat enteric valve
dengan empat buah lipatan ke arah lumen yang membentuk struktur menyerupai
katup. Berdasarkan preparat penampang melintang usus tengah M. gilvus bagianbagian yang dapat diamati ialah sel-sel epitel, lapisan sel-sel otot yang tipis dan
lumen di bagian tengah. Sel epitel berbentuk batang terdapat pada usus belakang.
Pada usus tengah, enteric valve dan usus belakang memiliki lapisan otot yang tipis.
Tidak terdapat sekum gastrik pada rayap.
Kata Kunci: Rayap tanah, saluran pencernaan, enteric valve, sekum gastrik
ABSTRACT
UTAMI RAHADIANI. Anatomy of Midgut and Hindgut of Termite
Macrotermes gilvus. Supervised by RIKA RAFFIUDIN and TARUNI SRI
PRAWASTI.
Termites are social insects that live in colonies. Termite colony consists of
three castes, soldiers caste, worker, and reproductives. This study used ground
termites of worker caste Macrotermes gilvus because there is no data on the
digestive tract of this termites yet. The aim of this study was to examine the
worker midgut and hindgut of M. gilvus. Observations in the digestive tract of
termites using parafin embedding method. This study observed enteric valve in
the middle of midgut and hindgut. The enteric valve show four folded into the
lumen forming a valve. Midgut of M. gilvus consisted of epithlial cells, muscle
cells and lumen in the middle. There is no gastric caecum found in termites.
Keywords : Ground termites, alimentary canal, enteric valve, gastric caecum
ANATOMI SALURAN PENCERNAAN RAYAP BAGIAN
TENGAH DAN BELAKANG PADA RAYAP Macrotermes gilvus
UTAMI RAHADIANI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan
karunia yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini.
Penelitian ini berjudul “Anatomi Saluran Pencernaan Rayap Bagian Tengah dan
Belakang Pada Rayap Macrotermes gilvus”. Penelitian ini dilaksanakan pada
bulan Maret 2012 sampai bulan Februari 2013. Pengambilan sampel rayap
dilaksanakan di daerah Bogor. Pembuatan preparat, pengamatan, dan pengukuran
saluran pencernaan dilaksanakan di bagian Biosistematika dan Ekologi Hewan,
Departemen Biologi FMIPA IPB.
Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: Ibu Dr. Ir. Rika Raffiudin,
M.Si, Ibu Dra. Taruni Sri Prawasti, M.Si, ibu Dr. Nisa Rachmania Mubarik, M.Si
selaku pembimbing dan penguji atas ilmu yang diberikan selama ini serta kepada
semua pegawai di Lab Biosistematika dan Ekologi Hewan atas semua bantuan dan
fasilitas yang telah diberikan. Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih
kepada Ibu Tini, Ibu Ani, Ibu Retno, Bapak Edi atas bantuan dan saran-sarannya
selama penelitian, serta teman-teman di lab Biosistematika dan Ekologi Hewan
dan Biologi angkatan 45; juga tidak lupa terima kasih untuk kedua orang tua yang
senantiasa memberikan doa, pengertian, kasih sayang serta dorongan semangatnya
selama ini.
Harapan penulis ialah semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat.
Bogor, September 2014
Utami Rahadiani
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
METODE
2
Waktu dan Tempat
2
Bahan
2
Alat
2
Koleksi Rayap Tanah
2
Identifikasi Rayap Tanah
2
Preparat Rayap Tanah
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
3
Ciri-ciri Kasta Prajurit Rayap M. gilvus
3
Struktur Saluran Pencernaan Rayap Tanah
3
SIMPULAN DAN SARAN
5
Simpulan
5
Saran
6
DAFTAR PUSTAKA
6
RIWAYAT HIDUP
7
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
Rayap M. gilvus kasta prajurit mayor
Penampang melintang usus tengah rayap tanah kasta pekerja M. gilvus
Penampang melintang enteric valve rayap tanah kasta pekerja M. gilvus
Penampang melintang usus belakang rayap tanah kasta pekerja M. gilvus
3
4
5
5
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Rayap (Ordo Isoptera) merupakan serangga sosial yang banyak ditemukan
di daerah tropis. Rayap hidup berkoloni dan terdiri atas tiga kasta yaitu kasta
reproduktif, kasta prajurit, dan kasta pekerja. Berdasarkan simbion protozoa di
usus rayap, rayap dapat dibedakan menjadi rayap tingkat rendah dan rayap tingkat
tinggi, rayap tingkat rendah terdiri atas famili Mastotermitidae, Serritermitidae,
Holotermitidae, Rhinotermitidae, dan Kalotermitidae sedangkan rayap tingkat
tinggi terdiri atas famili Termitidae (Krishna & Weesner 1969). Rayap tingkat
rendah memiliki protozoa sebagai organisme simbiotik pada usus belakang untuk
mencerna selulosa, sedangkan rayap tingkat tinggi seperti Famili Termitidae
memiliki bakteri untuk mencerna selulosa (Krishna & Weesner 1969).
Berdasarkan habitatnya rayap dibagi menjadi rayap kayu (wood dweller)
dan rayap tanah (ground dweller). Rayap kayu terdiri atas rayap kayu lembab
(damp wood termites) dan rayap kayu kering (dry wood termites) sedangkan rayap
tanah terdiri atas rayap bersarang karton (carton nest), rayap bersarang bukit
(mount nest), dan rayap tanah (subterranean termite) (Roonwall 1979) Penelitian
ini menggunakan rayap tanah kasta pekerja Macrotermes gilvus yang termasuk ke
dalam famili Termitidae yang merupakan rayap yang paling maju dan beragam.
Identifikasi rayap tanah dilakukan sampai tingkat spesies, yaitu berdasarkan
morfologi rayap kasta prajurit.
Saluran pencernaan sangat penting bagi serangga pada umumya dan
khususnya pada rayap karena pada saluran pencernaan rayap terdapat bakteri dan
protozoa yang membantu rayap dalam menghancurkan selulosa (Noirot & Noirot
Timothee 1969). Saluran pencernaan serangga secara umum terdiri atas bagian
depan, tengah, dan belakang. Saluran pencernaan bagian depan terdiri atas mulut,
faring, esofagus, tembolok, proventrikulus dan sekum gastrik. Bagian tengah
saluran pencernaan serangga terdiri atas ventrikulus, tubulus Malphighi, dan
pilorus. Bagian belakang saluran pencernaan serangga terdiri atas ileum, rektum,
dan anus (Chapman 1969). Penelitian ini menggunakan rayap tanah dari kasta
pekerja M. gilvus. Rayap tanah dari kasta pekerja M. gilvus dipilih karena data
mengenai saluran pencernaan rayap M. gilvus belum tersedia. Struktur saluran
pencernaan rayap kasta pekerja Neotermes bosei telah diteliti yaitu usus depan
terdiri atas esofagus, tembolok, dan proventrikulus. Usus tengah hanya terdiri atas
ventrikulus. Usus belakang terdiri atas lima bagian, yaitu saluran pendek, enteric
valve, kantung rektum, kolon, dan rektum (Hariprabowo 2006). Hasil dari
penelitian ini diharapkan dapat membantu untuk lebih memahami proses
pencernaan rayap tanah kasta pekerja M. gilvus.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari anatomi saluran pencernaan
bagian belakang dan tengah pada rayap kasta pekerja M. gilvus.
2
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret 2012 hingga Februari 2013 di
Bagian Biosistematika dan Ekologi Hewan, Departemen Biologi, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Bahan
Objek penelitian yang digunakan adalah rayap tanah dari kasta pekerja M.
gilvus yang dikoleksi dari pepohonan di sekitar kampus IPB Dramaga sebanyak
100 rayap.
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini ialah mikroskop cahaya
(Olympus CH20), kamera (Olympus BX 51), dan mikroskop stereo (Nikon SMZ
2000).
Koleksi Rayap Tanah
Sampel rayap tanah disimpan dalam tabung berisi alkohol 70%, setiap
tabung berisi beberapa individu yang berasal dari satu koloni dan diberi label
berdasar nomor koloni, tipe kasta, dan lokasi koloni rayap.
Identifikasi Rayap Tanah
Identifikasi rayap tanah dilakukan sampai tingkat spesies, berdasarkan
kunci determinasi Ahmad (1965). Morfologi kasta prajurit yang diamati untuk
identifikasi menggunakan karakter pada kepala, (fontanel, mandibel, ruas antena)
dan pronotum.
Preparat Rayap Tanah
Pada penelitian rayap tanah kasta pekerja, bagian yang diproses untuk
pembuatan preparat awetan adalah rayap tanah kasta pekerja seluruh tubuh. Rayap
pekerja yang utuh difiksasi dengan larutan Formalin, asam asetat glasial, akuades,
CaCl2 . 2H20 (FAAC) selama 5 hari, selanjutnya dicuci dengan air kemudian
didehidrasi dengan alkohol bertingkat dari konsentrasi 30-100 % (masingmasing15 menit). Penjernihan (clearing) dilakukan dengan memasukkan rayap ke
xilol selama 1,5 jam. Infiltrasi parafin dilakukan tiga kali, masing-masing selama
45 menit. Selanjutnya rayap dimasukkan ke dalam parafin dengan titik lebur 58–
60 ºC dan dibiarkan sampai beku. Penyayatan rayap dilakukan dengan ketebalan 6
µm dan ditempel secara serial pada gelas objek dengan perekat albumin Mayer
dengan pewarnaan ganda Haematoxilin-Eosin (HE) (Hariprabowo 2006).
Selanjutnya preparat diamati di bawah mikroskop cahaya (Olympus CH20) dan
difoto dengan menggunakan kamera (Olympus BX 51).
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ciri – ciri Kasta Prajurit Rayap Tanah
Tubuh rayap terdiri atas kepala, toraks dan abdomen (Gambar 1).
Identifikasi rayap dilakukan sampai tingkat spesies dengan menggunakan rayap
kasta prajurit M. gilvus. Rayap kasta prajurit digunakan untuk keperluan
identifikasi karena karakter – karakter rayap kasta prajurit lebih jelas
dibandingkan rayap kasta pekerja yang sulit untuk diamati.
Ciri – ciri rayap kasta prajurit M. gilvus yang di koleksi dari sekitar kampus
IPB Darmaga yaitu kepala rayap M. gilvus berwarna coklat, mandibula memiliki
gigi tepi, antena 17 ruas, fontanel terletak di kepala bagian depan; Panjang kepala
tanpa mandibula 3.50 mm, lebar kepala tanpa mandibula 3.00 mm, panjang kepala
dengan mandibula 5.00 mm, lebar bagian terluas postmentum 0.90 mm, bagian
tersempit postmentum 0.50 mm; Toraks rayap M. gilvus terdiri atas pronotum,
mesonotum, metanotum. Panjang pronotum 1.20 mm, lebar pronotum 2.50 mm,
lebar mesonotum 2.20 mm, lebar metanotum 2.10 mm. Abdomen terdiri atas
beberapa tergit. Ciri - ciri rayap kasta prajurit M. gilvus yang tertulis di atas sesuai
dengan kunci determinasi Ahmad (1965). Deskripsi lain untuk rayap kasta prajurit
M. gilvus menurut Ahmad (1965) adalah panjang kepala dengan mandibula (4.80
mm – 5.48 mm), panjang kepala tanpa mandibula (3.40 mm – 3.65 mm), lebar
kepala tanpa mandibula (2.88 mm – 3.17 mm); panjang pronotum (1.15 mm –
1.20 mm), lebar pronotum (2.30 mm – 2.68 mm), lebar mesonotum (2.20 mm –
2.40 mm), lebar metanotum (2.10 mm – 2.30 mm), bagian mesonotum dan
metanotum berbentuk bulat melebar, lebar dari bagian terluas postmentum 0.90
mm, bagian tersempit postmentum 0.50 mm.
Postmentum
Mandibula
Antena
Kepala
Fontanel
Pronotum
Mesonotum
Toraks
Metanotum
Abdomen
Gambar 1 Rayap M. gilvus kasta prajurit mayor
Struktur Saluran Pencernaan Rayap Tanah
Pada penelitian ini bagian usus yang terlihat pada rayap kasta pekerja M.
gilvus adalah bagian usus tengah, enteric valve, dan usus belakang. Usus tengah
dan usus belakang berfungsi dalam proses penyerapan nutrisi, namun proses
penyerapan nutrisi pada usus tengah hanya terbatas pada zat-zat yang mudah
dihidrolisis (Noirot & Noirot Timothee 1969). Bagian saluran pencernaan rayap
4
yang paling penting ialah usus belakang (Inoue et al, 2000). Pada rayap tingkat
rendah digesti selulosa dibantu oleh protozoa sedangkan pada rayap tingkat tinggi
digesti seluosa dibantu oleh bakteri (Noirot & Noirot Timothee 1969). Enteric
valve berfungsi untuk mencegah isi kantung rektum kembali ke usus tengah
(Noirot & Noirot Timothee 1969).
Berdasarkan preparat penampang melintang usus tengah M. gilvus bagianbagian yang dapat diamati aalah sel-sel epitel, lapisan sel-sel otot yang tipis dan
lumen di bagian tengah (Gambar 2a dan b). Pada rayap tidak ditemukan sekum
gastrik. Sekum gastrik adalah bagian yang terdapat pada sebagian besar serangga
(Romoser 1973), terletak pada usus tengah bagian depan yang berfungsi sebagai
zona penyerapan karbohidrat dan lemak (Wigglesworth 1972).
Sel usus tengah tersusun oleh membran basal, sel epitel, otot, dan
membran peritropik yang berbatasan dengan lumen usus. Membran peritropik
merupakan membran yang terdapat pada serangga yang terdiri atas lamella
konsentris yang melekat satu sama lain (Wigglesworth 1972). Membran peritropik
berfungsi untuk melindungi kerusakan jaringan yang dilalui oleh makanan yang
melewati saluran pencernaan (Wigglesworth 1972). Pada rayap yang diamati tidak
terlihat adanya membran peritropik karena proses pewarnaan yang kurang baik
dari penelitian ini.
a
b
Sel otot
Sel epitel
Lumen
Gambar 2 Penampang melintang usus tengah rayap M. gilvus
kasta pekerja (a) perbesaran 100 x, (b) perbesaran 600x.
Bagian usus tengah, enteric valve dan usus belakang memiliki lapisan otot
yang tipis. Pada bagian yang memiliki lapisan otot tipis tidak terjadi terjadi proses
mekanis (Noirot & Noirot Timothee 1969). Pada bagian usus rayap terdapat
lapisan intima. Lapisan intima merupakan lapisan yang relatif tebal, permukaan
lapisan intima jarang ditutupi dengan rambut pendek atau spikula, meskipun pada
faring dan proventrikulus ditutupi rambut panjang atau duri (Snodgrass 1935).
lapisan intima berfungsi untuk melindungi kerusakan jaringan yang dilalui oleh
makanan yang melewati saluran pencernaan (Wigglesworth 1972). Pada
penelitian ini tidak ditemukan lapisan intima, namun pada penelitian saluran
pencernaan rayap kasta pekerja Neotermes bosei ditemukan lapisan intima
(Hariprabowo 2006).
5
Penampang melintang enteric valve M. gilvus (Gambar 3a dan b)
memiliki empat buah lipatan ke arah lumen sehngga membentuk struktur
menyerupai katup (Gambar 3b). Enteric valve tersusun dari sel-sel epitel, lapisan
sel-sel otot tipis dan lumen di bagian tengahnya.
a
b
Sel otot
Sel epitel
Lumen
Gambar 3 Penampang melintang enteric valve rayap M. gilvus
kasta pekerja (a) perbesaran 100 x, (b) perbesaran 600x.
Penampang melintang usus belakang M. gilvus tersusun dari lapisan sel-sel
otot yang tipis, sel-sel epitel tipe batang dan lumen di bagian tengahnya (Gambar
4a dan b). Bagian usus tengah, enteric valve dan usus.
a
b
Sel otot
Sel epitel
Lumen
Gambar 4 Penampang melintang usus belakang rayap M. gilvus
kasta pekerja (a) perbesaran 100 x, (b) perbesaran 600x
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Berdasarkan hasil pengamatan pada penelitian ini bagian usus rayap tanah
kasta pekerja M. gilvus yang terlihat jelas ialah usus tengah, enteric valve, dan
usus belakang. Pada enteric valve terdapat empat buah lipatan ke arah lumen
sehngga membentuk struktur menyerupai katup. Sel epitel pada penelitian ini
hanya dapat diamati pada usus belakang. Sel epitel yang dapat diamati pada usus
6
belakang berbentuk batang. Pada usus tengah, enteric valve dan usus belakang
memiliki lapisan otot yang tipis.
Saran
Untuk melengkapi data mengenai saluran pencernaan rayap M. gilvus
maka perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai struktur dan anatomi saluran
pencernaan rayap tanah M. gilvus dinilai dari bagian depan dan tengah.
DAFTAR PUSTAKA
Ahmad M. 1965. Termites (Isoptera) of Thailand. Bull Amer Nat His. Suppl.,
131:33-195.
Chapman R.F. 1969. The Insects Structure and Function. 4rd Ed. Cambridge
(GB): Harvard Univ Pr. Claveland L.R.
Hariprabowo LE, Raffiudin R, Prawasti TS. 2006. Alimentary canal Anatomy and
histology of the worker termite Neotermes bosei. BIOTROPIA. 13 (2):99110.
Inoue T, Kitade O, Yoshimura T, Yamoka T. 2000. Symbiotic association with
protist. Di dalam: Abe T, Bignell DE, Higashi M, editor. Termites:
Evolution, Sociality, Synbioses, Ecology. Dordrecht (GB): Academic Publ.
hlm 275-288.
Krishna K. 1969. Chapter 1 Introduction. Di dalam: Krishna K, Weesner FM,
editor. Biology of Termites . Volume ke-1. New York (US): Academic Pr.
hlm 1-17.
Noirot C.H. and C. Noirot-Timothee. 1969. The digestive system. Di dalam:
Krishna K, Weesner FM, editor. Biology of Termites. Volume ke-1. New
York (US): Academic Pr. hlm 49-88.
Romoser WS. 1973. The Science of Entomology. London (GB) : Collier
Macmillan Pub.
Roonwal ML. 1979.Termite Life and Termite Control in Tropical South Asia
Jodhpur: Scientific Pub.
Snodgrass RE. 1935. Principles of Insect Morphology. New York (US):
McGraw Hill Book Company.
Wigglesworth VB. 1972. The Principles of Insect Physiology. Ed ke-7. London
(GB): Chapman and Hall.
7
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 25 Januari 1990 dari pasangan
Ir. Iman Raharjo dan Euis Mir’ah Soebari, BA. Penulis merupakan anak tunggal.
Pada tahun 2008 penulis lulus dari SMA Negeri 10 Bandung. Penulis
melanjutkan pendidikan di Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
Selama mengikuti perkuliahan penulis melakukan Studi Lapang ke Cagar
Alam Pangandaran pada tahun 2010 dengan judul Diversitas dan Perilaku
Serangga Sosial di Cagar Alam Pangandaran Kabupaten Ciamis, Jawa Barat di
bawah bimbingan Dr. Ir. Rika Raffiudin, M.Si. Pada bulan Juli sampai Agustus
2011 penulis melakukan Praktik Lapang dengan judul Pengujian Insektisida
Sipemetrin pada Kayu Karet dan Mahoni Terhadap Serangan Rayap Tanah
(Coptotermes curvinagthus) di bawah bimbingan Dr. Dra. Yohana Caecilia
Sulistyaningsih, M.Si.