Makalah Sistem Pernafasan Manusia and He
A. Sistem Pernafasan
Sistem pernapasan atau sistem respirasi adalah sistem organ yang digunakan untuk
pertukaran gas. Pada hewan berkaki empat, sistem pernapasan umumnya termasuk
saluran yang digunakan untuk membawa udara ke dalam paru-paru di mana terjadi
pertukaran gas. Diafragma menarik udara masuk dan juga mengeluarkannya. Berbagai
variasi
sistem
pernapasan
ditemukan
pada
berbagai
jenis
makhluk
hidup.
Bahkan pohon pun memiliki sistem pernapasan.
1. Sistem Pernafasan pada manusia
Organ-organ pernapasan manusia terdiri atas:
1. Hidung, merupakan jalan masuknya udara. Di dalam rongga hidung udara akan
mengalami penyaringan dan penghangatan
2. Farink (tekak), merupakan persimpangan tenggorokan dengan kerongkongan
3. Larink (pangkal tenggorokan), di dalamnya terdapat pita suara (syrink)
4. Trakhea (tenggorokan), dindingnya terdiri atas epitel yang bersilia (bagian dalam),
cincin tulang rawan yang berotot polos (tengah), dan jaringan ikat (lapisan luar).
Trakhea merupakan jalan nafas dari hidung ke paru-paru
5. Bronkhus, adalah percabangan trakhea ke kiri dan ke kanan
6. Bronkhiolus, percabangan bronkus
7. Alveolus (gelembung paru-paru), banyak mempunyai kapiler darah, di sinilah terjadi
pertukaran O2 dan CO2. Kumpulan alveolus inilah yang membentuk paru-paru
(pulmo). Paru-paru dibungkus oleh selaput pleura rangkap dua, dan di antara
keduanya terisi oleh cairan limfe.
pg. 1
pg. 2
2. Mekanisme Pernafasan
Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan (medulla oblongata) yang terdapat di otak.
Sedangkan keinginan bernafas adalah karena adanya rangsangan dari konsentrasi CO 2 dalam
darah. Bila kita menahan napas dalam waktu tertentu, maka dorongan untuk bernapas
semakin besar. Ini terjadi karena kadar CO2 dalam darah semakin meningkat dan akan
memacu pusat pernapasan agar organ pernapasan melakukan gerakan bernapas.
Ada dua cara pernafasan yang dilakukan manusia, yaitu pernafasan dada dan pernafasan
perut. Organ yang terlibat pada pernafasan dada adalah tulang rusuk, otot antar rusuk
(intercostae), dan paru-paru. Sedangkan pada pernafasan perut yang terlibat adalah
diafragma, otot perut, dan paru-paru.
1. Pernapasan dada
Inspirasi : Bila otot antar tulang rusuk berkontraksi, maka tulang rusuk terangkat,
volume rongga dada akan membesar sehingga tekanan udara di dalamnya menjadi
lebih kecil daripada tekanan udara luar, sehingga udara masuk ke paru-paru.
Ekspirasi : Bila otot antar tulang rusuk relaksasi, maka posisi tulang rusuk akan
menurun, akibatnya volume rongga dada akan mengecil sehingga tekanan udara
membesar, akibatnya udara terdorong ke luar dari paru-paru.
2. Pernapasan perut
Inspirasi : Bila otot diafragma berkontraksi, maka posisi diafragma akan mendatar,
akibatnya volume rongga dada bertambah besar, tekanan mengecil, sehingga udara
masuk ke paru-paru
Ekspirasi : Bila otot diafragma relaksasi, maka posisi diafragma naik/melengkung,
sehingga rongga dada mengecil, tekanan membesar, akibatnya udara terdorong keluar.
Ekspirasi bukan saja akibat otot-otot antar tulang rusuk dan diafragma yang berelaksasi,
tetapi juga karena kontraksi otot dinding perut.
pg. 3
Frekuensi Pernafasan
Pada umumnya setiap menit manusia mampu bernapas antara 15 – 18 kali. Cepat atau
lambatnya manusia bernapas dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:
Umur, umumnya makin bertambah umur seseorang akan makin rendah frekuensi
pernapasannya
Jenis kelamin, umumnya laki-laki lebih banyak gerak, sehingga lebih banyak
memerlukan energi
Suhu tubuh, makin tinggi suhu tubuh semakin cepat frekuensi pernapasannya
Posisi tubuh, ini berpengaruh terhadap mekanisme inspirasi dan ekspirasi
Kegiatan, karena orang yang giat melakukan kegiatan memerlukan lebih banyak
energi dari pada orang yang sedang santai
Bagaimana pertukaran O2 dan CO2 bisa berlangsung?
Saat kita menghirup udara, O2 akan bergerak menembus alveolus paru-paru, lalu
diikat dan diangkut oleh darah menuju ke seluruh jaringan tubuh. Sekitar 97% oksigen yang
masuk ke dalam darah akan diangkut oleh hemoglobin/eritrosit, sedangkan yang 2-3 % lagi
pg. 4
akan larut dan diangkut oleh plasma darah. Oksigen yang terikat dalam Hb dikenal
dengan oksihemoglobin (HbO2). Persamaan reaksi oksigen dengan hemoglobin adalah
sebagai berikut:
Hb + O2 —-> HbO2 (pengikatan oksigen oleh darah di alveolus paru-paru)
HbO2 —–> Hb + O2 (pelepasan oksigen oleh darah, selanjutnya oksigen diambil oleh sel-sel
tubuh). Perpindahan oksigen dari atmosfer ke alveolus paru-paru, lalu ke darah, dan
selanjutnya ke dalam jaringan tubuh dapat terjadi karena adanya perbedaan tekanan parsial
oksigen. Tekanan udara adalah satu atmosfer atau 760 mmHg, sedangkan tekanan parsial
oksigennya adalah 150 mmHg. Tekanan parsial oksigen pada kapiler darah adalah 100
mmHg, sedangkan tekanan parsial oksigen dalam jaringan tubuh antara 0 sampai 40 mmHg.
Keadaan inilah yang memungkinkan oksigen berdifusi dari luar ke darah lalu ke jaringan.
Hal yang berkebalikan terjadi pada perpindahan CO2. Tekanan parsial CO2 yang
tertinggi adalah jaringan tubuh. Berturut-turut semakin rendah pada darah dan di luar tubuh.
Dengan cara yang sama CO2 dapat berpindah secara difusi dari jaringan hingga keluar tubuh.
Volume Udara Pernafasan
Volume udara yang dipernafaskan sangat bervariasi, sebab dipengaruhi oleh cara dan
kekuatan seseorang melakukan respirasi. Udara yang dipernafaskan oleh tubuh dapat
digolongkan menjadi:
1. Volume Tidal (VT) : Volume udara yang keluar masuk paru-paru sebagai akibat
aktivitas pernapasan biasa (500 cc).
2. Volume Komplemen (VK) : Volume udara yang masih dapat dimasukkan secara
maksimal ke dalam paru-paru setelah inspirasi biasa (1500 cc)
3. Volume Suplemen (VS) : Volume udara yang masih dapat dihembuskan secara
maksimal dari dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi biasa (1500 cc)
4. Volume Residu (VR) : Volume udara yang selalu tersisa di dalam paru-paru setelah
melakukan ekspirasi sekuat-kuatnya (1000 cc)
5. Kapasitas Vital (KV) : Volume udara yang dapat dihembuskan sekuat-kuatnya
setelah melakukan inspirasi sekuat-kuatnya (KV = VT + VK + VS)
pg. 5
6. Kapasitasi Total (KT) : Volume total udara yang dapat tertampung di dalam paruparu (KT = KV + VR)
B. SISTEM PERNAFASAN PADA HEWAN
1. Pernafasan Pada Hewan Invertebrata
a. Pada hewan satu sel, misalnya Amoeba dan Paramaecium, proses pertukaran
oksigen dan CO2 berlangsung melalui seluruh permukaan tubuhnya secara difusi.
Proses difusi dan gerakan sitoplasma akan mengantarkan oksigen menuju ke
mitokondria. Di dalam mitokondria oksigen digunakan untuk memecah senyawa
organik, sehingga dihasilkan energi dan zat sisa berupa air dan CO2.
Amuba (kiri) dan Paramecium (kanan) melakukan respirasi secara difusi langsung
b. Pada cacing tanah pertukaran gas berlangsng secara difusi melalui seluruh
permukaan tubuh. Cacing tanah tidak mempunyai alat pernapasan khusus.
Kulitnya banyak mengandung kelenjar lendir. Dengan adanya lendir, kulit cacing
selalu dalam keadaan basah dan licin untuk mempermudah difusi gas. Melalui
kulit
yang
basah
ini,
cacing
menyerap
oksigen
serta
mengeluarkan
karbondioksida dan uap air secara difusi.
pg. 6
c.
Alat pernafasan pada hewan Arthropoda, khususnya pada serangga adalah
berupa pembuluh trakea. Udara masuk dan ke luar melalui lubang kecil yang
disebut spirakel atau stigma yang terdapat di kanan kiri tubuhnya. Dari spirakel, udara
masuk ke pembuluh trakea yang memanjang. Trakea memanjang ini selanjutnya bercabangcabang menjadi saluran halus yang masuk ke seluruh jaringan tubuh. Oksigen yang masuk
melalui saluran ini akan langsung berdifusi ke dalam jaringan. Dengan cara yang sama,
CO2 dilepaskan jaringan, masuk ke pembuluh trakhea, dan dikeluarkan. Oleh sebab itu, pada
sistem trakea ini pengangkutan O2 dan CO2 tidak diedarkan oleh darah, karena darah
serangga tidak mengandung hemoglobin.
pg. 7
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 masuk ke 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 kejaringan.
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.
pg. 8
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.
Oksigen dari luar masuk lewat spirakel. Kemudian udara dari spirakel
menujupembuluh-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.
e. Paru-paru buku adalah alat respirasi pada kelompok laba-laba dan kalajengking.
Keduanya termasuk dalam Arthropoda (hewan yang kakinya beruas). Organ yang berada di
bagian ventral (bawah perut) ini memiliki bentuk lembaran bertumpuk seperti buku. Udara
yang mengalir melalui celah-celah buku tersebut memungkinkan terjadinya pertukaran gas
O2 dengan CO2.
Perhatikan paru-paru buku pada laba-laba (kiri). Paru-paru buku diperbesar (kanan)
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.
pg. 9
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.
Gbr. Irisan melintang paru-paru buku
pada laba-laba
Baik insang buku maupun paru-paru buku keduanya mempunyai fungsi yang sama seperti
fungsi paru-paru pada vertebrata.
f. Sifonoglifa adalah alat respirasi pada Coenlenterata (hewan berongga) terutama yang
termasuk golongan Anthozoa, misalnya pada Anemon laut.
g. System pernafasan pada Hewan Echinodermata
pg. 10
Echinodermata bernafas menggunakan paru-paru kulit atau dermal branchiae (Papulae)
yaitu penonjolan dinding rongga tubuh (selom) yang tipis. Tonjolan ini dilindungi oleh
silia dan pediselaria. Pada bagian inilah terjadi pertukaran oksigen dan karbondioksida.
Ada pula beberapa jenis Echinodermata yang bernafas dengan menggunakan kaki
tabung. Sisa-sisa metabolisme yang terjadi di dalam sel-sel tubuh akan diangkut oleh
amoebacyte (sel-sel amoeboid) ke dermal branchiae untuk selanjutnya dilepas ke luar
tubuh.
2. Sistem Pernafasan Pada Hewan Vertebrata
a. Sistem Pernafasan Pada Pisces
pg. 11
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 labirinyang 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.
Pada ikan bertulang sejati (Osteichthyes) insangnya dilengkapi dengan tutup insang
(operkulum), sedangkan pada ikan bertulang rawan (Chondrichthyes) insangnya tidak
mempunyai tutup insang. Selain bernapas dengan insang, ada pula kelompok ikan yang
bernapas dengan gelembung udara (pulmosis), yaitu ikan paru-paru (Dipnoi). Insang tidak
hanya berfungsi sebagai alat pernapasan, tetapi juga berfungsi sebagai alat ekskresi garamgaram, penyaring makanan, alat pertukaran ion, dan osmoregulator.
pg. 12
1. Sistem Pernapasan pada ikan bertulang sejati (Osteoichtyes)
Salah satu contoh ikan bertulang sejati yaitu ikan mas. Insang ikan mas tersimpan
dalam rongga insang yang terlindung oleh tutup insang (operkulum). Perhatikan Gambar
7.16. Insang ikan mas terdiri dari lengkung insang yang tersusun atas tulang rawan berwarna
putih, rigi-rigi insang yang berfungsi untuk menyaring air pernapasan yang melalui insang,
dan filamen atau lembaran insang. Filamen insang tersusun atas jaringan lunak, berbentuk
sisir dan berwarna merah muda karena mempunyai banyak pembuluh kapiler darah dan
merupakan cabang dari arteri insang. Di tempat inilah pertukaran gas CO2 dan O2
berlangsung.
Gas O2 diambil dari gas O2 yang larut dalam air melalui insang secara difusi. Dari
insang, O2 diangkut darah melalui pembuluh darah ke seluruh jaringan tubuh. Dari jaringan
tubuh, gas CO2 diangkut darah menuju jantung. Dari jantung menuju insang untuk
melakukan pertukaran gas. Proses ini terjadi secara terus-menerus dan berulang-ulang.
a) Fase inspirasi ikan
Gerakan tutup insang ke samping dan selaput tutup insang tetap menempel pada tubuh
mengakibatkan rongga mulut bertambah besar, sebaliknya celah belakang insang tertutup.
Akibatnya, tekanan udara dalam rongga mulut lebih kecil daripada tekanan udara luar. Celah
mulut membuka sehingga terjadi aliran air ke dalam rongga mulut. Perhatikan gambar di
samping.
pg. 13
b) Fase ekspirasi ikan
Setelah air masuk ke dalam rongga mulut, celah mulut menutup. Insang kembali ke
kedudukan semula diikuti membukanya celah insang. Air dalam mulut mengalir melalui
celah-celah insang dan menyentuh lembaran-lembaran insang. Pada tempat ini terjadi
pertukaran udara pernapasan. Darah melepaskan CO2 ke dalam air dan mengikat O2 dari air.
Pada fase inspirasi, O2 dan 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.
2. Sistem Pernapasan pada ikan bertulang rawan (Chondriichtyes)
Insang ikan bertulang rawan tidak mempunyai tutup insang (operkulum) misalnya
pada ikan hiu. Masuk dan keluarnya udara dari rongga mulut, disebabkan oleh perubahan
tekanan pada rongga mulut yang ditimbulkan oleh perubahan volume rongga mulut akibat
gerakan naik turun rongga mulut. Bila dasar mulut bergerak ke bawah, volume rongga mulut
pg. 14
bertambah, sehingga tekanannya lebih kecil dari tekanan air di sekitarnya. Akibatnya, air
mengalir ke rongga mulut melalui celah mulut yang pada akhirnya terjadilah proses inspirasi.
Bila dasar mulut bergerak ke atas, volume rongga mulut mengecil, tekanannya naik, celah
mulut tertutup, sehingga air mengalir ke luar melalui celah insang dan terjadilah proses
ekspirasi CO2. Pada saat inilah terjadi pertukaran gas O2 dan CO2.
3. Sistem Pernapasan pada ikan paru-paru ( Dipnoi )
Pernapasan ikan paru-paru menyerupai pernapasan pada Amphibia. Selain
mempunyai insang, ikan paru paru mempunyai satu atau sepasang gelembung udara seperti
paru-paru yang dapat digunakan untuk membantu pernapasan, yaitu pulmosis. Pulmosis
banyak dikelilingi pembuluh darah dan dihubungkan dengan kerongkongan oleh duktus
pneumatikus. Saluran ini merupakan jalan masuk dan keluarnya udara dari mulut ke
gelembung dan sebaliknya, sekaligus memungkinkan terjadinya difusi udara ke kapiler darah.
Ikan paru-paru hidup di rawa-rawa dan di sungai. Ikan ini mampu bertahan hidup
walaupun airnya kering dan insangnya tidak berfungsi, karena ia bernapas menggunakan
gelembung udara. Ada tiga jenis ikan paru-paru di dunia, yaitu ikan paru-paru afrika, ikan
paru paru amerika selatan, dan ikan paru - paru queensland (Australia).
Pada beberapa jenis ikan, seperti ikan lele, gabus, gurami, dan betok memiliki alat
bantu pernapasan yang disebut labirin. Labirin merupakan perluasan ke atas dalam rongga
insang, dan membentuk lipatan-lipatan sehingga merupakan rongga-rongga tidak teratur.
Rongga labirin berfungsi menyimpan udara (O2), sehingga ikan-ikan tersebut dapat bertahan
hidup pada perairan yang kandungan oksigennya rendah. Selain dengan labirin, udara (O2)
juga disimpan di gelembung renang yang terletak di dekat punggung.
b. Sistem Pernafasan pada Amphibi
Respirasi pada amfibi sebagian besar menggunakan paru-paru, selaput rongga
mulut, kulit dan disaat masa berudu menggunakan ingsang.
a.
Insang
pg. 15
Insang merupakan pernapasan yang dilakukan pada saat masa berudu. Insang terdiri atas
lembaran-lembaran kulit tipis yang mengandung pembuluh darah kapiler. Insang luar selalu
bergerak sehingga air di sekitarnya selalu berganti dan oksigen yang terlarut di dalam air
masuk ke dalam pembuluh darah kapiler.
b.
Selaput rongga mulut
Pada selaput rongga mulut, pembuluh darah kapiler membentuk tonjolan ke permukaan
yang menyebabkan aliran udara menjadi lamban, sehingga pertukaran gas lebih efisien.
c.
Paru-paru
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 mulutdihubungkan oleh
bronkus yang pendek.
Dalam paru-paru terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat
mulut tertutup.
Katak muda (berudu) menggunakan insang untuk mengambil O2 yang terlarut dalam
air. Setelah berumur lebih kurang 12 hari, insang luar diganti dengan insang dalam. Setelah
dewasa, katak bernapas menggunakan selaput rongga mulut, paru-paru, dan kulit.
Selaput rongga mulut dapat berfungsi sebagai alat pernapasan karena tipis dan banyak
terdapat kapiler yang bermuara di tempat itu. Pada saat terjadi gerakan rongga mulut dan
faring, lubang hidung terbuka dan glotis tertutup, sehingga udara berada di rongga mulut dan
berdifusi masuk melalui selaput rongga mulut yang tipis.
Pernapasan dengan kulit dilakukan secara difusi. Hal ini karena kulit katak tipis,
selalu lembap, dan mengandung banyak kapiler darah. Pernapasan dengan kulit berlangsung
secara efektif baik di air maupun di darat. Oksigen (O2) yang masuk lewat kulit akan
diangkut melalui vena kulit paru-paru (vena pulmo kutanea) menuju ke jantung untuk
diedarkan ke seluruh tubuh. Sebaliknya karbon dioksida (CO2) dari jaringan akan dibawa ke
jantung, dari jantung dipompa ke kulit dan paru-paru melalui arteri kulit paru-paru (arteri
pulmo kutanea). Dengan demikian, pertukaran oksigen dan karbon dioksida terjadi di kulit.
pg. 16
Pernapasan paru paru katak
Katak juga bernapas dengan paru-paru, tetapi belum sebaik paru-paru Mammalia.
Perhatikan Gambar 7.18. Paru paru katak berupa sepasang kantung tipis yang elastis sehingga
udara pernapasan dapat berdifusi, dan dindingnya banyak dikelilingi kapiler darah sehingga
paru-paru katak berwarna kemerahan. Paru-paru dengan rongga mulut dihubungkan oleh
bronkus yang pendek. Seperti pada ikan, pernapasan pada katak meliputi proses inspirasi dan
ekspirasi yang berlangsung pada saat mulut dalam keadaan tertutup. Mekanisme pernapasan
ini diatur oleh otot-otot pernapasan, yaitu: otot rahang bawah (submandibularis),
pg. 17
sternohioideus,
geniohioideus,
dan
otot
peru
Pernapasan inspirasi ekspirasi katak
Mekanisme inspirasi dan ekspirasi dijelaskan seperti berikut.
1) Fase inspirasi katak
Fase inspirasi terjadi bila otot sternohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut
membesar, akibatnya oksigen masuk melalui koane (celah hidung).
pg. 18
Setelah itu, koane menutup, otot submandibularis 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.
2) Fase ekspirasi katak
Mekanisme ekspirasi terjadi setelah pertukaran gas di dalam paru-paru, otot rahang
bawah mengendur atau berelaksasi, sementara otot perut dan sternohioideus berkontraksi. Hal
ini mengakibatkan paru-paru mengecil, sehingga udara tertekan keluar dan masuk ke dalam
rongga mulut. Selanjutnya koane membuka, sedangkan celah tekak menutup, sehingga terjadi
kontraksi otot rahang bawah yang diikuti berkontraksinya otot geniohioideus. Akibatnya,
rongga mulut mengecil dan udara yang kaya karbon dioksida terdorong keluar melalui koane.
Fase ekspirasi akan terjadi bila otot rahang bawah mengendur, sementara otot sterno
hioideus dan otot perut berkontraksi. Akibatnya, udara dalam paru-paru tertekan keluar.
Udara tersebut akan masuk ke dalam rongga mulut. Berikutnya, celah tekak menutup dan
koane membuka. Otot rahang bawah berkontraksi dan diikuti otot genio hioideus. Akibatnya,
rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut menjadikan karbon dioksida keluar dari
tubuh katak. Cermati Gambar di bawah.
Keterangan :
a. Pengambilan udara dengan keadaan otot rahang bawah yang mengendur
b. Otot sterno hioideus berkontraksi sehingga udara masuk ke rongga mulut
pg. 19
c. Udara masuk ke paru-paru dan terjadi pertukaran gas
d. Kontraksi otot hiodeus dan otot perut sehingga rongga perut mengecil
e. Udara keluar melalui koane
c. Sistem Pernafasan pada Reptil
Reptilia memiliki alat pernapasan berupa paru-paru. Pada kura-kura selain dengan
paru-paru, pengambilan oksigen dibantu oleh lapisan kulit tipis dengan banyak kapiler darah
yang ada di sekitar kloaka. Mekanisme respirasi adalah sebagai berikut:
-
Fase inspirasi: otot tulang rusuk berkontraksi sehingga rongga dada membesar yang
diikuti paru-paru mengembang, akibatnya udara dari luar masuk melalui lubang hidung,
trakea, bronkus, dan paru-paru.
Gas O2 dalam udara masuk melalui hidung → rongga mulut → anak tekak → trakea yang
panjang → bronkiolus dalam paru-paru → dari paru-paru O2 diangkut darah menuju ke
seluruh jaringan tubuh.
-
Fase ekspirasi: otot tulang rusuk relaksasi sehingga rongga dada dan paruparu
mengecil, akibatnya udara dari paru-paru keluar melalui paru-paru, bronkus, trakea, dan
lubang hidung.
Dari jaringan tubuh gas CO2 → di angkut darah menuju jantung → kemudian menuju
ke paru-paru untuk dikeluarkan → bronkiolus → trakea yang panjang → anak tekak
→ rongga mulut → dan terakhir melalui lubang hidung.
Mekanisme pernapasan reptilia terjadi dalam dua fase, yaitu fase inspirasi dan fase
ekspirasi. Saat tulang rusuk mengembang, volume rongga dada akan mening kat.
Selanjutnya udara (oksigen) akan masuk ke dalam paru-paru, sehingga terjadi fase inspirasi.
Sedangkan, fase
ekspirasi
akan
terjadi,
jika
tulang
rusuk
merapat,
sehingga CO2 (karbondioksida) dan uap air keluar dari paru-paru.
pg. 20
Sistem pernapasan pada reptilia berbeda dengan sistem pernapasan pada serangga,
dikarenakan organ pernapasan pada reptilia berbeda dengan organ pernapasan serangga,
organ yang digunakan pada pernapasan reptilia adalah paru-paru. Sebab, sebagian besar
reptilia hidup di daratan atau habitat yang kering. Untuk mengimbanginya, kulit reptilia
bersisik dan kering, supaya cairan dalam tubuhnya tidak mudah hilang. Kulit bersisik pada
reptilia merupakan suatu adaptasi hidup dalam udara kering, dan bukan sebagai alat
pertukaran gas.
Walau begitu, ada pula mekanisme pernapasan reptilia yang dibantu oleh permukaan
epitelium lembab di sekitar kloaka. Reptilia demikian misalnya kura-kura dan penyu. Hal ini
dilakukan karena tubuh kura-kura dan penyu terdapat tempurung yang kaku. Tempurung ini
menyebabkan gerak pernapasan kedua hewan tersebut terbatas.
Bentuk Paru-Paru Reptilia
Paru-paru Reptilia berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh tulang rusuk. Paruparu Reptilia hanya terdiri dari beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar
permukaan pertukaran gas. Paru-paru kadal, kura-kura, dan buaya lebih kompleks,
dengan beberapa belahan-belahan yang membuat paru-parunya bertekstur seperti spon. Paruparu pada beberapa jenis kadal, misalnya bunglon Afrika, mempunyai pundi-pundi hawa atau
kantung udara cadangan sehingga memungkinkan hewan tersebut melayang di udara.
pg. 21
d. Pernafasan pada Aves
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
yangmerupakan 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
pg. 22
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.
Susunan alat pemapasan burung terdiri atas:
lubang hidung
celah tekak atau faring yang menghubungkan rongga mulut dengan trakea
trakea atau batang tenggorok – di dalam percabangan batang tenggorok terdapat pita
suara yang disebut syrink
sepasang paru-paru
Paru-paru yang ukurannya relatif kecil ini dihubungkan dengan kantong-kantong hawa atau
pundi-pundi hawa (sakus pneumatikus). Kantong hawa berfungsi untuk:
pg. 23
membantu pemapasan, terutama pada waktu terbang
membantu memperbesar ruang siring, sehingga memperkeras suara
mencegah hilangnya panas badan secara berlebihan
mengatur berat jenis tubuh pada saat burung terbang.
Mekanisme pernafasan burung adalah sebagai berikut:
Pernapasan pada burung saat tidak terbang
1. Fase Inspirasi : tulang rusuk bergerak ke depan – volume rongga dada membesar –
tekanan mengecil – udara akan masuk melalui saluran pernapasan. Saat
inilah sebagian oksigen masuk ke paru-paru dan O2berdifusi ke dalam darah kapiler,
dan sebagian udara dilanjutkan masuk ke dalam katong-kantong udara.
pg. 24
2. Fase Ekspirasi : tulang rusuk kembali ke posisi semula – rongga dada mengecil –
tekanan membesar. Pada saat ini udara dalam alveolus dan udara dalam kantongkantong hawa bersama-sama keluar melalui paru-paru. Pada saat melewati alveolus,
O2 diikat oleh darah kapiler alveolus, dan darah melepas CO2. Dengan demikian,
pertukaran gas CO2 dan O2 dapatberlangsung saat inspirasi dan ekspirasi.
Pernapasan pada burung saat terbang
Pada saat terbang, burung tidak dapat menggerakkan tulang rusuknya. Oleh sebab itu, pada
saat burung terbang yang berperan penting dalam pernapasan adalah kantong hawa. Inspirasi
dan ekspirasinya dilakukan secara bergantian oleh pundi-pundi hawa antar tulang korakoid
(bahu) dan pundi hawa bawah ketiak.
1. Fase Inspirasi : Pada saat sayap diangkat, pundi hawa antar tulang korakoid terjepit,
sedangkan pundi hawa ketiak mengembang, akibatnya udara masuk ke pundi hawa
pg. 25
ketiak melewati paru-paru, terjadilah inspirasi. Saat melewati paru-paru akan terjadi
pertukaran gas O2 dan CO2.
2. Fase Ekspirasi : Sebaliknya pada saat sayap diturunkan, pundi hawa ketiak terjepit,
sedangkan pundi hawa antar tulang korakoid mengembang, sehingga udara mengalir
keluar dari kantong hawa melewati paru-parusehingga terjadilah ekspirasi. Saat
melewati paru-paru akan terjadi pertukaran gas O2 dan CO2. Dengan cara inilah
inspirasi dan ekspirasi udara dalam paru-paru burung saat terbang. Jadi pertukaran
gas pada burung saat terbang juga berlangsung saat inspirasi dan ekspirasi.
e. Pernafasan pada Hewan Mamalia
Pada hakikatnya pernapasan pada mamalia sama dengan pernapasan pada manusia,
sebab manusia termasuk mamalia. Dalam praktik di laboratorium biasanya mamalia di wakili
marmot, kelinci, atau mencit.
Secara umum alat pernapasan marmot terdiri atas lubang hidung luar, rongga hidung,
lubang hidung dalam, rongga mulut, tekak, rongga tekak, tenggorokan, bronkus, dan paruparu. Pada tekak terdapat jakun atau laring yang didalamnya terdapat alat suara. Laring
tersusun atas tulang rawan.
Trakea bercabang menjadi dua bronkus. Selanjutnya didalam setiap gelambir paruparu percabangan terus berlangsung. Saluran pernapasan ini berakhir sebagai saluran hawa
buntu atau alveolus. Setiap alveolus dikelilingi oleh kapiler darah. Adanya alveolus akan
memperluas permukaan daerah penyerapan oksigen dan pelepasan karbondioksida.
Sistem Pernapasan pada Mamalia terdiri atas :
Rongga Hidung
pg. 26
Pada permukaan rongga hidung terdapat rambut-rambut halus dan selaput lendir yang
berfungsi untuk menyaring udara yang masuk ke dalam rongga hidung.
Pangkal Tenggorok
Pangkal tenggorok disusun oleh beberapa tulang rawan yang membentuk jakun. Pangkal
tenggorok dapat ditutup oleh katup pangkal tenggorok (epiglotis). Pada waktu menelan
makanan, katup tersebut menutup pangkal tenggorok dan pada waktu bernapas katu
membuka. Pada pangkal tenggorok terdapat selaput suara yang akan bergetar bila ada udara
dari paru-paru, misalnya pada waktu kita bicara.
Batang tenggorok
Batang tenggorok (trakea) terletak di sebelah depan kerongkongan. Di dalam rongga dada,
batang tenggorok bercabang menjadi dua cabang tenggorok (bronkus). Di dalam paru-paru,
cabang tenggorok bercabang-cabang lagi menjadi saluran yang sangat kecil disebut
bronkiolus. Ujung bronkiolus berupa gelembung kecil yang disebut gelembung paru-paru
(alveolus).
Paru-paru
Paru-paru terletak di dalam rongga dada. Rongga dada dan perut dibatasi oleh siuatu sekat
disebut diafragma. Paru-paru ada dua buah yaitu paru-paru kanan dan paru-paru kiri. Paruparu kanan terdiri atas tiga gelambir (lobus) yaitu gelambir atas, gelambir tengah dan
gelambir bawah. Sedangkan paru-paru kiri terdiri atas dua gelambir yaitu gelambir atas dan
gelambir bawah. Paru-paru diselimuti oleh suatu selaput paru-paru (pleura).
Alveolus dalam paru-paru jumlahnya sangat banyak, lebih kurang 300 juta alveolus. Luas
permukaan seluruh alveolus diperkirakan 100 kali lebih besar daripada permukaan tubuh.
Alveolus dikekelingi pembuluh-pembuluh kapiler darah.
Pertukaran Gas dalam Alveolus
pg. 27
Oksigen yang diperlukan untuk oksidasi diambil dari udara yang kita hirup pada waktu kita
bernapas. Pada waktu bernapas udara masuk melalu saluran pernapasan dan akhirnyan masuk
ke dalam alveolus. Oksigen yang terdapat dalam alveolus berdifusi menembus dinding sel
alveolus. Akhirnya masuk ke dalam pembuluh darah dan diikat oleh hemoglobin yang
terdapat dalam darah menjadi oksihemoglobin. Selanjutnya diedarkan oleh darah ke seluruh
tubuh.
Oksigennya dilepaskan ke dalam sel-sel tubuh sehingga oksihemoglobin kembali menjadi
hemoglobin. Karbondioksida yang dihasilkan dari pernapasan diangkut oleh darah melalui
pembuluh darah yang akhirnya sampai pada alveolus Dari alveolus karbon dioksida
dikeluarkan melalui saluran pernapasan pada waktu kita mengeluarkan napas.
Dengan demikian dalam alveolus terjadi pertukaran gas yaitu oksigen masuk dan
karnbondioksida keluar.
Proses Pernapasan
Bernapas meliputi dua proses yaitu menarik napas atau memasukkan udara
pernapasan dan mengeluarkan napas atau mengeluarkan udara pernapasan. Menarik napas
disebut inspirasi dan mengeluarkan napas disebut ekspirasi.
Pada waktu menarik napas, otot diafragma berkontraksi. Semula kedudukan diafragma
melengkung keatas sekarang menjadi lurus sehingga rongga dada menjadi mengembang. Hal
ini disebut pernapasan perut. Bersamaan dengan kontraksi otot diafragma, otot-otot tulang
rusuk juga berkontraksi sehingga rongga dada mengembang. Hal ini disebut pernapasan dada.
Akibat mengembangnya rongga dada, maka tekanan dalam rongga dada menjadi berkurang,
sehingga udara dari luar masuk melalui hidung selanjutnya melalui saluran pernapasan
akhirnya udara masuk ke dalam paru-paru, sehingga paru-paru mengembang.
Pengeluaran napas disebabkan karena melemasnya otot diafragma dan otot-otot rusuk dan
juga dibantu dengan berkontraksinya otot perut. Diafragma menjadi melengkung ke atas,
tulang-tulang rusuk turun ke bawah dan bergerak ke arah dalam, akibatnya rongga dada
mengecil sehingga tekanan dalam rongga dada naik. Dengan naiknya tekanan dalam rongga
dada, maka udara dari dalam paru-paru keluar melewati saluran pernapasan.
pg. 28
Kapasitas Paru-paru
Udara yang keluar masuk paru-paru pada waktu melakukan pernapasan biasa disebut
udara pernapasan (udara tidal). Volume udara pernapasan pada orang dewasa lebih kurang
500 ml. Setelah kita melakukan inspirasi biasa, kita masih bisa menarik napas sedalamdalamnya. Udara yang dapat masuk setelah mengadakan inspirasi biasa disebut udara
komplementer, volumenya lebih kurang 1500 ml.
Setelah kita melakukan ekspirasi biasa, kita masih bisa menghembuskan napas
sekuat-kuatnya. Udara yang dapat dikeluarkan setelah ekspirasi biasa disebut udara
suplementer, volumenya lebih kurang 1500 ml.
Walaupun kita mengeluarkan napas dari paru-paru dengan sekuat-kuatnya ternyata
dalam paru-paru masih ada udara disebut udara residu. Volume udara residu lebih kurang
1500 ml. Jumlah volume udara pernapasan, udara komplementer, dan udara suplementer
disebut kapasitas vital paru-paru.
pg. 29
C. Daftar Pustaka
http://biologimediacentre.com/sistem-respirasi-1-respirasi-pada-hewan-tingkatrendah/
http://niesurya.blogspot.com/2010/02/sistem-pernapasan-pada-pisces.html
http://asagenerasiku.blogspot.com/2012/09/alat-pernapasan-pada-hewan.html
http://gurungeblog.com/2008/11/01/sistem-pernapasan-hewan/
http://www.mawarkuning.com/2010/04/pernafasan-pada-aves-atau-burung.html
pg. 30
Sistem pernapasan atau sistem respirasi adalah sistem organ yang digunakan untuk
pertukaran gas. Pada hewan berkaki empat, sistem pernapasan umumnya termasuk
saluran yang digunakan untuk membawa udara ke dalam paru-paru di mana terjadi
pertukaran gas. Diafragma menarik udara masuk dan juga mengeluarkannya. Berbagai
variasi
sistem
pernapasan
ditemukan
pada
berbagai
jenis
makhluk
hidup.
Bahkan pohon pun memiliki sistem pernapasan.
1. Sistem Pernafasan pada manusia
Organ-organ pernapasan manusia terdiri atas:
1. Hidung, merupakan jalan masuknya udara. Di dalam rongga hidung udara akan
mengalami penyaringan dan penghangatan
2. Farink (tekak), merupakan persimpangan tenggorokan dengan kerongkongan
3. Larink (pangkal tenggorokan), di dalamnya terdapat pita suara (syrink)
4. Trakhea (tenggorokan), dindingnya terdiri atas epitel yang bersilia (bagian dalam),
cincin tulang rawan yang berotot polos (tengah), dan jaringan ikat (lapisan luar).
Trakhea merupakan jalan nafas dari hidung ke paru-paru
5. Bronkhus, adalah percabangan trakhea ke kiri dan ke kanan
6. Bronkhiolus, percabangan bronkus
7. Alveolus (gelembung paru-paru), banyak mempunyai kapiler darah, di sinilah terjadi
pertukaran O2 dan CO2. Kumpulan alveolus inilah yang membentuk paru-paru
(pulmo). Paru-paru dibungkus oleh selaput pleura rangkap dua, dan di antara
keduanya terisi oleh cairan limfe.
pg. 1
pg. 2
2. Mekanisme Pernafasan
Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan (medulla oblongata) yang terdapat di otak.
Sedangkan keinginan bernafas adalah karena adanya rangsangan dari konsentrasi CO 2 dalam
darah. Bila kita menahan napas dalam waktu tertentu, maka dorongan untuk bernapas
semakin besar. Ini terjadi karena kadar CO2 dalam darah semakin meningkat dan akan
memacu pusat pernapasan agar organ pernapasan melakukan gerakan bernapas.
Ada dua cara pernafasan yang dilakukan manusia, yaitu pernafasan dada dan pernafasan
perut. Organ yang terlibat pada pernafasan dada adalah tulang rusuk, otot antar rusuk
(intercostae), dan paru-paru. Sedangkan pada pernafasan perut yang terlibat adalah
diafragma, otot perut, dan paru-paru.
1. Pernapasan dada
Inspirasi : Bila otot antar tulang rusuk berkontraksi, maka tulang rusuk terangkat,
volume rongga dada akan membesar sehingga tekanan udara di dalamnya menjadi
lebih kecil daripada tekanan udara luar, sehingga udara masuk ke paru-paru.
Ekspirasi : Bila otot antar tulang rusuk relaksasi, maka posisi tulang rusuk akan
menurun, akibatnya volume rongga dada akan mengecil sehingga tekanan udara
membesar, akibatnya udara terdorong ke luar dari paru-paru.
2. Pernapasan perut
Inspirasi : Bila otot diafragma berkontraksi, maka posisi diafragma akan mendatar,
akibatnya volume rongga dada bertambah besar, tekanan mengecil, sehingga udara
masuk ke paru-paru
Ekspirasi : Bila otot diafragma relaksasi, maka posisi diafragma naik/melengkung,
sehingga rongga dada mengecil, tekanan membesar, akibatnya udara terdorong keluar.
Ekspirasi bukan saja akibat otot-otot antar tulang rusuk dan diafragma yang berelaksasi,
tetapi juga karena kontraksi otot dinding perut.
pg. 3
Frekuensi Pernafasan
Pada umumnya setiap menit manusia mampu bernapas antara 15 – 18 kali. Cepat atau
lambatnya manusia bernapas dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:
Umur, umumnya makin bertambah umur seseorang akan makin rendah frekuensi
pernapasannya
Jenis kelamin, umumnya laki-laki lebih banyak gerak, sehingga lebih banyak
memerlukan energi
Suhu tubuh, makin tinggi suhu tubuh semakin cepat frekuensi pernapasannya
Posisi tubuh, ini berpengaruh terhadap mekanisme inspirasi dan ekspirasi
Kegiatan, karena orang yang giat melakukan kegiatan memerlukan lebih banyak
energi dari pada orang yang sedang santai
Bagaimana pertukaran O2 dan CO2 bisa berlangsung?
Saat kita menghirup udara, O2 akan bergerak menembus alveolus paru-paru, lalu
diikat dan diangkut oleh darah menuju ke seluruh jaringan tubuh. Sekitar 97% oksigen yang
masuk ke dalam darah akan diangkut oleh hemoglobin/eritrosit, sedangkan yang 2-3 % lagi
pg. 4
akan larut dan diangkut oleh plasma darah. Oksigen yang terikat dalam Hb dikenal
dengan oksihemoglobin (HbO2). Persamaan reaksi oksigen dengan hemoglobin adalah
sebagai berikut:
Hb + O2 —-> HbO2 (pengikatan oksigen oleh darah di alveolus paru-paru)
HbO2 —–> Hb + O2 (pelepasan oksigen oleh darah, selanjutnya oksigen diambil oleh sel-sel
tubuh). Perpindahan oksigen dari atmosfer ke alveolus paru-paru, lalu ke darah, dan
selanjutnya ke dalam jaringan tubuh dapat terjadi karena adanya perbedaan tekanan parsial
oksigen. Tekanan udara adalah satu atmosfer atau 760 mmHg, sedangkan tekanan parsial
oksigennya adalah 150 mmHg. Tekanan parsial oksigen pada kapiler darah adalah 100
mmHg, sedangkan tekanan parsial oksigen dalam jaringan tubuh antara 0 sampai 40 mmHg.
Keadaan inilah yang memungkinkan oksigen berdifusi dari luar ke darah lalu ke jaringan.
Hal yang berkebalikan terjadi pada perpindahan CO2. Tekanan parsial CO2 yang
tertinggi adalah jaringan tubuh. Berturut-turut semakin rendah pada darah dan di luar tubuh.
Dengan cara yang sama CO2 dapat berpindah secara difusi dari jaringan hingga keluar tubuh.
Volume Udara Pernafasan
Volume udara yang dipernafaskan sangat bervariasi, sebab dipengaruhi oleh cara dan
kekuatan seseorang melakukan respirasi. Udara yang dipernafaskan oleh tubuh dapat
digolongkan menjadi:
1. Volume Tidal (VT) : Volume udara yang keluar masuk paru-paru sebagai akibat
aktivitas pernapasan biasa (500 cc).
2. Volume Komplemen (VK) : Volume udara yang masih dapat dimasukkan secara
maksimal ke dalam paru-paru setelah inspirasi biasa (1500 cc)
3. Volume Suplemen (VS) : Volume udara yang masih dapat dihembuskan secara
maksimal dari dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi biasa (1500 cc)
4. Volume Residu (VR) : Volume udara yang selalu tersisa di dalam paru-paru setelah
melakukan ekspirasi sekuat-kuatnya (1000 cc)
5. Kapasitas Vital (KV) : Volume udara yang dapat dihembuskan sekuat-kuatnya
setelah melakukan inspirasi sekuat-kuatnya (KV = VT + VK + VS)
pg. 5
6. Kapasitasi Total (KT) : Volume total udara yang dapat tertampung di dalam paruparu (KT = KV + VR)
B. SISTEM PERNAFASAN PADA HEWAN
1. Pernafasan Pada Hewan Invertebrata
a. Pada hewan satu sel, misalnya Amoeba dan Paramaecium, proses pertukaran
oksigen dan CO2 berlangsung melalui seluruh permukaan tubuhnya secara difusi.
Proses difusi dan gerakan sitoplasma akan mengantarkan oksigen menuju ke
mitokondria. Di dalam mitokondria oksigen digunakan untuk memecah senyawa
organik, sehingga dihasilkan energi dan zat sisa berupa air dan CO2.
Amuba (kiri) dan Paramecium (kanan) melakukan respirasi secara difusi langsung
b. Pada cacing tanah pertukaran gas berlangsng secara difusi melalui seluruh
permukaan tubuh. Cacing tanah tidak mempunyai alat pernapasan khusus.
Kulitnya banyak mengandung kelenjar lendir. Dengan adanya lendir, kulit cacing
selalu dalam keadaan basah dan licin untuk mempermudah difusi gas. Melalui
kulit
yang
basah
ini,
cacing
menyerap
oksigen
serta
mengeluarkan
karbondioksida dan uap air secara difusi.
pg. 6
c.
Alat pernafasan pada hewan Arthropoda, khususnya pada serangga adalah
berupa pembuluh trakea. Udara masuk dan ke luar melalui lubang kecil yang
disebut spirakel atau stigma yang terdapat di kanan kiri tubuhnya. Dari spirakel, udara
masuk ke pembuluh trakea yang memanjang. Trakea memanjang ini selanjutnya bercabangcabang menjadi saluran halus yang masuk ke seluruh jaringan tubuh. Oksigen yang masuk
melalui saluran ini akan langsung berdifusi ke dalam jaringan. Dengan cara yang sama,
CO2 dilepaskan jaringan, masuk ke pembuluh trakhea, dan dikeluarkan. Oleh sebab itu, pada
sistem trakea ini pengangkutan O2 dan CO2 tidak diedarkan oleh darah, karena darah
serangga tidak mengandung hemoglobin.
pg. 7
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 masuk ke 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 kejaringan.
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.
pg. 8
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.
Oksigen dari luar masuk lewat spirakel. Kemudian udara dari spirakel
menujupembuluh-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.
e. Paru-paru buku adalah alat respirasi pada kelompok laba-laba dan kalajengking.
Keduanya termasuk dalam Arthropoda (hewan yang kakinya beruas). Organ yang berada di
bagian ventral (bawah perut) ini memiliki bentuk lembaran bertumpuk seperti buku. Udara
yang mengalir melalui celah-celah buku tersebut memungkinkan terjadinya pertukaran gas
O2 dengan CO2.
Perhatikan paru-paru buku pada laba-laba (kiri). Paru-paru buku diperbesar (kanan)
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.
pg. 9
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.
Gbr. Irisan melintang paru-paru buku
pada laba-laba
Baik insang buku maupun paru-paru buku keduanya mempunyai fungsi yang sama seperti
fungsi paru-paru pada vertebrata.
f. Sifonoglifa adalah alat respirasi pada Coenlenterata (hewan berongga) terutama yang
termasuk golongan Anthozoa, misalnya pada Anemon laut.
g. System pernafasan pada Hewan Echinodermata
pg. 10
Echinodermata bernafas menggunakan paru-paru kulit atau dermal branchiae (Papulae)
yaitu penonjolan dinding rongga tubuh (selom) yang tipis. Tonjolan ini dilindungi oleh
silia dan pediselaria. Pada bagian inilah terjadi pertukaran oksigen dan karbondioksida.
Ada pula beberapa jenis Echinodermata yang bernafas dengan menggunakan kaki
tabung. Sisa-sisa metabolisme yang terjadi di dalam sel-sel tubuh akan diangkut oleh
amoebacyte (sel-sel amoeboid) ke dermal branchiae untuk selanjutnya dilepas ke luar
tubuh.
2. Sistem Pernafasan Pada Hewan Vertebrata
a. Sistem Pernafasan Pada Pisces
pg. 11
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 labirinyang 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.
Pada ikan bertulang sejati (Osteichthyes) insangnya dilengkapi dengan tutup insang
(operkulum), sedangkan pada ikan bertulang rawan (Chondrichthyes) insangnya tidak
mempunyai tutup insang. Selain bernapas dengan insang, ada pula kelompok ikan yang
bernapas dengan gelembung udara (pulmosis), yaitu ikan paru-paru (Dipnoi). Insang tidak
hanya berfungsi sebagai alat pernapasan, tetapi juga berfungsi sebagai alat ekskresi garamgaram, penyaring makanan, alat pertukaran ion, dan osmoregulator.
pg. 12
1. Sistem Pernapasan pada ikan bertulang sejati (Osteoichtyes)
Salah satu contoh ikan bertulang sejati yaitu ikan mas. Insang ikan mas tersimpan
dalam rongga insang yang terlindung oleh tutup insang (operkulum). Perhatikan Gambar
7.16. Insang ikan mas terdiri dari lengkung insang yang tersusun atas tulang rawan berwarna
putih, rigi-rigi insang yang berfungsi untuk menyaring air pernapasan yang melalui insang,
dan filamen atau lembaran insang. Filamen insang tersusun atas jaringan lunak, berbentuk
sisir dan berwarna merah muda karena mempunyai banyak pembuluh kapiler darah dan
merupakan cabang dari arteri insang. Di tempat inilah pertukaran gas CO2 dan O2
berlangsung.
Gas O2 diambil dari gas O2 yang larut dalam air melalui insang secara difusi. Dari
insang, O2 diangkut darah melalui pembuluh darah ke seluruh jaringan tubuh. Dari jaringan
tubuh, gas CO2 diangkut darah menuju jantung. Dari jantung menuju insang untuk
melakukan pertukaran gas. Proses ini terjadi secara terus-menerus dan berulang-ulang.
a) Fase inspirasi ikan
Gerakan tutup insang ke samping dan selaput tutup insang tetap menempel pada tubuh
mengakibatkan rongga mulut bertambah besar, sebaliknya celah belakang insang tertutup.
Akibatnya, tekanan udara dalam rongga mulut lebih kecil daripada tekanan udara luar. Celah
mulut membuka sehingga terjadi aliran air ke dalam rongga mulut. Perhatikan gambar di
samping.
pg. 13
b) Fase ekspirasi ikan
Setelah air masuk ke dalam rongga mulut, celah mulut menutup. Insang kembali ke
kedudukan semula diikuti membukanya celah insang. Air dalam mulut mengalir melalui
celah-celah insang dan menyentuh lembaran-lembaran insang. Pada tempat ini terjadi
pertukaran udara pernapasan. Darah melepaskan CO2 ke dalam air dan mengikat O2 dari air.
Pada fase inspirasi, O2 dan 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.
2. Sistem Pernapasan pada ikan bertulang rawan (Chondriichtyes)
Insang ikan bertulang rawan tidak mempunyai tutup insang (operkulum) misalnya
pada ikan hiu. Masuk dan keluarnya udara dari rongga mulut, disebabkan oleh perubahan
tekanan pada rongga mulut yang ditimbulkan oleh perubahan volume rongga mulut akibat
gerakan naik turun rongga mulut. Bila dasar mulut bergerak ke bawah, volume rongga mulut
pg. 14
bertambah, sehingga tekanannya lebih kecil dari tekanan air di sekitarnya. Akibatnya, air
mengalir ke rongga mulut melalui celah mulut yang pada akhirnya terjadilah proses inspirasi.
Bila dasar mulut bergerak ke atas, volume rongga mulut mengecil, tekanannya naik, celah
mulut tertutup, sehingga air mengalir ke luar melalui celah insang dan terjadilah proses
ekspirasi CO2. Pada saat inilah terjadi pertukaran gas O2 dan CO2.
3. Sistem Pernapasan pada ikan paru-paru ( Dipnoi )
Pernapasan ikan paru-paru menyerupai pernapasan pada Amphibia. Selain
mempunyai insang, ikan paru paru mempunyai satu atau sepasang gelembung udara seperti
paru-paru yang dapat digunakan untuk membantu pernapasan, yaitu pulmosis. Pulmosis
banyak dikelilingi pembuluh darah dan dihubungkan dengan kerongkongan oleh duktus
pneumatikus. Saluran ini merupakan jalan masuk dan keluarnya udara dari mulut ke
gelembung dan sebaliknya, sekaligus memungkinkan terjadinya difusi udara ke kapiler darah.
Ikan paru-paru hidup di rawa-rawa dan di sungai. Ikan ini mampu bertahan hidup
walaupun airnya kering dan insangnya tidak berfungsi, karena ia bernapas menggunakan
gelembung udara. Ada tiga jenis ikan paru-paru di dunia, yaitu ikan paru-paru afrika, ikan
paru paru amerika selatan, dan ikan paru - paru queensland (Australia).
Pada beberapa jenis ikan, seperti ikan lele, gabus, gurami, dan betok memiliki alat
bantu pernapasan yang disebut labirin. Labirin merupakan perluasan ke atas dalam rongga
insang, dan membentuk lipatan-lipatan sehingga merupakan rongga-rongga tidak teratur.
Rongga labirin berfungsi menyimpan udara (O2), sehingga ikan-ikan tersebut dapat bertahan
hidup pada perairan yang kandungan oksigennya rendah. Selain dengan labirin, udara (O2)
juga disimpan di gelembung renang yang terletak di dekat punggung.
b. Sistem Pernafasan pada Amphibi
Respirasi pada amfibi sebagian besar menggunakan paru-paru, selaput rongga
mulut, kulit dan disaat masa berudu menggunakan ingsang.
a.
Insang
pg. 15
Insang merupakan pernapasan yang dilakukan pada saat masa berudu. Insang terdiri atas
lembaran-lembaran kulit tipis yang mengandung pembuluh darah kapiler. Insang luar selalu
bergerak sehingga air di sekitarnya selalu berganti dan oksigen yang terlarut di dalam air
masuk ke dalam pembuluh darah kapiler.
b.
Selaput rongga mulut
Pada selaput rongga mulut, pembuluh darah kapiler membentuk tonjolan ke permukaan
yang menyebabkan aliran udara menjadi lamban, sehingga pertukaran gas lebih efisien.
c.
Paru-paru
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 mulutdihubungkan oleh
bronkus yang pendek.
Dalam paru-paru terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat
mulut tertutup.
Katak muda (berudu) menggunakan insang untuk mengambil O2 yang terlarut dalam
air. Setelah berumur lebih kurang 12 hari, insang luar diganti dengan insang dalam. Setelah
dewasa, katak bernapas menggunakan selaput rongga mulut, paru-paru, dan kulit.
Selaput rongga mulut dapat berfungsi sebagai alat pernapasan karena tipis dan banyak
terdapat kapiler yang bermuara di tempat itu. Pada saat terjadi gerakan rongga mulut dan
faring, lubang hidung terbuka dan glotis tertutup, sehingga udara berada di rongga mulut dan
berdifusi masuk melalui selaput rongga mulut yang tipis.
Pernapasan dengan kulit dilakukan secara difusi. Hal ini karena kulit katak tipis,
selalu lembap, dan mengandung banyak kapiler darah. Pernapasan dengan kulit berlangsung
secara efektif baik di air maupun di darat. Oksigen (O2) yang masuk lewat kulit akan
diangkut melalui vena kulit paru-paru (vena pulmo kutanea) menuju ke jantung untuk
diedarkan ke seluruh tubuh. Sebaliknya karbon dioksida (CO2) dari jaringan akan dibawa ke
jantung, dari jantung dipompa ke kulit dan paru-paru melalui arteri kulit paru-paru (arteri
pulmo kutanea). Dengan demikian, pertukaran oksigen dan karbon dioksida terjadi di kulit.
pg. 16
Pernapasan paru paru katak
Katak juga bernapas dengan paru-paru, tetapi belum sebaik paru-paru Mammalia.
Perhatikan Gambar 7.18. Paru paru katak berupa sepasang kantung tipis yang elastis sehingga
udara pernapasan dapat berdifusi, dan dindingnya banyak dikelilingi kapiler darah sehingga
paru-paru katak berwarna kemerahan. Paru-paru dengan rongga mulut dihubungkan oleh
bronkus yang pendek. Seperti pada ikan, pernapasan pada katak meliputi proses inspirasi dan
ekspirasi yang berlangsung pada saat mulut dalam keadaan tertutup. Mekanisme pernapasan
ini diatur oleh otot-otot pernapasan, yaitu: otot rahang bawah (submandibularis),
pg. 17
sternohioideus,
geniohioideus,
dan
otot
peru
Pernapasan inspirasi ekspirasi katak
Mekanisme inspirasi dan ekspirasi dijelaskan seperti berikut.
1) Fase inspirasi katak
Fase inspirasi terjadi bila otot sternohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut
membesar, akibatnya oksigen masuk melalui koane (celah hidung).
pg. 18
Setelah itu, koane menutup, otot submandibularis 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.
2) Fase ekspirasi katak
Mekanisme ekspirasi terjadi setelah pertukaran gas di dalam paru-paru, otot rahang
bawah mengendur atau berelaksasi, sementara otot perut dan sternohioideus berkontraksi. Hal
ini mengakibatkan paru-paru mengecil, sehingga udara tertekan keluar dan masuk ke dalam
rongga mulut. Selanjutnya koane membuka, sedangkan celah tekak menutup, sehingga terjadi
kontraksi otot rahang bawah yang diikuti berkontraksinya otot geniohioideus. Akibatnya,
rongga mulut mengecil dan udara yang kaya karbon dioksida terdorong keluar melalui koane.
Fase ekspirasi akan terjadi bila otot rahang bawah mengendur, sementara otot sterno
hioideus dan otot perut berkontraksi. Akibatnya, udara dalam paru-paru tertekan keluar.
Udara tersebut akan masuk ke dalam rongga mulut. Berikutnya, celah tekak menutup dan
koane membuka. Otot rahang bawah berkontraksi dan diikuti otot genio hioideus. Akibatnya,
rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut menjadikan karbon dioksida keluar dari
tubuh katak. Cermati Gambar di bawah.
Keterangan :
a. Pengambilan udara dengan keadaan otot rahang bawah yang mengendur
b. Otot sterno hioideus berkontraksi sehingga udara masuk ke rongga mulut
pg. 19
c. Udara masuk ke paru-paru dan terjadi pertukaran gas
d. Kontraksi otot hiodeus dan otot perut sehingga rongga perut mengecil
e. Udara keluar melalui koane
c. Sistem Pernafasan pada Reptil
Reptilia memiliki alat pernapasan berupa paru-paru. Pada kura-kura selain dengan
paru-paru, pengambilan oksigen dibantu oleh lapisan kulit tipis dengan banyak kapiler darah
yang ada di sekitar kloaka. Mekanisme respirasi adalah sebagai berikut:
-
Fase inspirasi: otot tulang rusuk berkontraksi sehingga rongga dada membesar yang
diikuti paru-paru mengembang, akibatnya udara dari luar masuk melalui lubang hidung,
trakea, bronkus, dan paru-paru.
Gas O2 dalam udara masuk melalui hidung → rongga mulut → anak tekak → trakea yang
panjang → bronkiolus dalam paru-paru → dari paru-paru O2 diangkut darah menuju ke
seluruh jaringan tubuh.
-
Fase ekspirasi: otot tulang rusuk relaksasi sehingga rongga dada dan paruparu
mengecil, akibatnya udara dari paru-paru keluar melalui paru-paru, bronkus, trakea, dan
lubang hidung.
Dari jaringan tubuh gas CO2 → di angkut darah menuju jantung → kemudian menuju
ke paru-paru untuk dikeluarkan → bronkiolus → trakea yang panjang → anak tekak
→ rongga mulut → dan terakhir melalui lubang hidung.
Mekanisme pernapasan reptilia terjadi dalam dua fase, yaitu fase inspirasi dan fase
ekspirasi. Saat tulang rusuk mengembang, volume rongga dada akan mening kat.
Selanjutnya udara (oksigen) akan masuk ke dalam paru-paru, sehingga terjadi fase inspirasi.
Sedangkan, fase
ekspirasi
akan
terjadi,
jika
tulang
rusuk
merapat,
sehingga CO2 (karbondioksida) dan uap air keluar dari paru-paru.
pg. 20
Sistem pernapasan pada reptilia berbeda dengan sistem pernapasan pada serangga,
dikarenakan organ pernapasan pada reptilia berbeda dengan organ pernapasan serangga,
organ yang digunakan pada pernapasan reptilia adalah paru-paru. Sebab, sebagian besar
reptilia hidup di daratan atau habitat yang kering. Untuk mengimbanginya, kulit reptilia
bersisik dan kering, supaya cairan dalam tubuhnya tidak mudah hilang. Kulit bersisik pada
reptilia merupakan suatu adaptasi hidup dalam udara kering, dan bukan sebagai alat
pertukaran gas.
Walau begitu, ada pula mekanisme pernapasan reptilia yang dibantu oleh permukaan
epitelium lembab di sekitar kloaka. Reptilia demikian misalnya kura-kura dan penyu. Hal ini
dilakukan karena tubuh kura-kura dan penyu terdapat tempurung yang kaku. Tempurung ini
menyebabkan gerak pernapasan kedua hewan tersebut terbatas.
Bentuk Paru-Paru Reptilia
Paru-paru Reptilia berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh tulang rusuk. Paruparu Reptilia hanya terdiri dari beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar
permukaan pertukaran gas. Paru-paru kadal, kura-kura, dan buaya lebih kompleks,
dengan beberapa belahan-belahan yang membuat paru-parunya bertekstur seperti spon. Paruparu pada beberapa jenis kadal, misalnya bunglon Afrika, mempunyai pundi-pundi hawa atau
kantung udara cadangan sehingga memungkinkan hewan tersebut melayang di udara.
pg. 21
d. Pernafasan pada Aves
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
yangmerupakan 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
pg. 22
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.
Susunan alat pemapasan burung terdiri atas:
lubang hidung
celah tekak atau faring yang menghubungkan rongga mulut dengan trakea
trakea atau batang tenggorok – di dalam percabangan batang tenggorok terdapat pita
suara yang disebut syrink
sepasang paru-paru
Paru-paru yang ukurannya relatif kecil ini dihubungkan dengan kantong-kantong hawa atau
pundi-pundi hawa (sakus pneumatikus). Kantong hawa berfungsi untuk:
pg. 23
membantu pemapasan, terutama pada waktu terbang
membantu memperbesar ruang siring, sehingga memperkeras suara
mencegah hilangnya panas badan secara berlebihan
mengatur berat jenis tubuh pada saat burung terbang.
Mekanisme pernafasan burung adalah sebagai berikut:
Pernapasan pada burung saat tidak terbang
1. Fase Inspirasi : tulang rusuk bergerak ke depan – volume rongga dada membesar –
tekanan mengecil – udara akan masuk melalui saluran pernapasan. Saat
inilah sebagian oksigen masuk ke paru-paru dan O2berdifusi ke dalam darah kapiler,
dan sebagian udara dilanjutkan masuk ke dalam katong-kantong udara.
pg. 24
2. Fase Ekspirasi : tulang rusuk kembali ke posisi semula – rongga dada mengecil –
tekanan membesar. Pada saat ini udara dalam alveolus dan udara dalam kantongkantong hawa bersama-sama keluar melalui paru-paru. Pada saat melewati alveolus,
O2 diikat oleh darah kapiler alveolus, dan darah melepas CO2. Dengan demikian,
pertukaran gas CO2 dan O2 dapatberlangsung saat inspirasi dan ekspirasi.
Pernapasan pada burung saat terbang
Pada saat terbang, burung tidak dapat menggerakkan tulang rusuknya. Oleh sebab itu, pada
saat burung terbang yang berperan penting dalam pernapasan adalah kantong hawa. Inspirasi
dan ekspirasinya dilakukan secara bergantian oleh pundi-pundi hawa antar tulang korakoid
(bahu) dan pundi hawa bawah ketiak.
1. Fase Inspirasi : Pada saat sayap diangkat, pundi hawa antar tulang korakoid terjepit,
sedangkan pundi hawa ketiak mengembang, akibatnya udara masuk ke pundi hawa
pg. 25
ketiak melewati paru-paru, terjadilah inspirasi. Saat melewati paru-paru akan terjadi
pertukaran gas O2 dan CO2.
2. Fase Ekspirasi : Sebaliknya pada saat sayap diturunkan, pundi hawa ketiak terjepit,
sedangkan pundi hawa antar tulang korakoid mengembang, sehingga udara mengalir
keluar dari kantong hawa melewati paru-parusehingga terjadilah ekspirasi. Saat
melewati paru-paru akan terjadi pertukaran gas O2 dan CO2. Dengan cara inilah
inspirasi dan ekspirasi udara dalam paru-paru burung saat terbang. Jadi pertukaran
gas pada burung saat terbang juga berlangsung saat inspirasi dan ekspirasi.
e. Pernafasan pada Hewan Mamalia
Pada hakikatnya pernapasan pada mamalia sama dengan pernapasan pada manusia,
sebab manusia termasuk mamalia. Dalam praktik di laboratorium biasanya mamalia di wakili
marmot, kelinci, atau mencit.
Secara umum alat pernapasan marmot terdiri atas lubang hidung luar, rongga hidung,
lubang hidung dalam, rongga mulut, tekak, rongga tekak, tenggorokan, bronkus, dan paruparu. Pada tekak terdapat jakun atau laring yang didalamnya terdapat alat suara. Laring
tersusun atas tulang rawan.
Trakea bercabang menjadi dua bronkus. Selanjutnya didalam setiap gelambir paruparu percabangan terus berlangsung. Saluran pernapasan ini berakhir sebagai saluran hawa
buntu atau alveolus. Setiap alveolus dikelilingi oleh kapiler darah. Adanya alveolus akan
memperluas permukaan daerah penyerapan oksigen dan pelepasan karbondioksida.
Sistem Pernapasan pada Mamalia terdiri atas :
Rongga Hidung
pg. 26
Pada permukaan rongga hidung terdapat rambut-rambut halus dan selaput lendir yang
berfungsi untuk menyaring udara yang masuk ke dalam rongga hidung.
Pangkal Tenggorok
Pangkal tenggorok disusun oleh beberapa tulang rawan yang membentuk jakun. Pangkal
tenggorok dapat ditutup oleh katup pangkal tenggorok (epiglotis). Pada waktu menelan
makanan, katup tersebut menutup pangkal tenggorok dan pada waktu bernapas katu
membuka. Pada pangkal tenggorok terdapat selaput suara yang akan bergetar bila ada udara
dari paru-paru, misalnya pada waktu kita bicara.
Batang tenggorok
Batang tenggorok (trakea) terletak di sebelah depan kerongkongan. Di dalam rongga dada,
batang tenggorok bercabang menjadi dua cabang tenggorok (bronkus). Di dalam paru-paru,
cabang tenggorok bercabang-cabang lagi menjadi saluran yang sangat kecil disebut
bronkiolus. Ujung bronkiolus berupa gelembung kecil yang disebut gelembung paru-paru
(alveolus).
Paru-paru
Paru-paru terletak di dalam rongga dada. Rongga dada dan perut dibatasi oleh siuatu sekat
disebut diafragma. Paru-paru ada dua buah yaitu paru-paru kanan dan paru-paru kiri. Paruparu kanan terdiri atas tiga gelambir (lobus) yaitu gelambir atas, gelambir tengah dan
gelambir bawah. Sedangkan paru-paru kiri terdiri atas dua gelambir yaitu gelambir atas dan
gelambir bawah. Paru-paru diselimuti oleh suatu selaput paru-paru (pleura).
Alveolus dalam paru-paru jumlahnya sangat banyak, lebih kurang 300 juta alveolus. Luas
permukaan seluruh alveolus diperkirakan 100 kali lebih besar daripada permukaan tubuh.
Alveolus dikekelingi pembuluh-pembuluh kapiler darah.
Pertukaran Gas dalam Alveolus
pg. 27
Oksigen yang diperlukan untuk oksidasi diambil dari udara yang kita hirup pada waktu kita
bernapas. Pada waktu bernapas udara masuk melalu saluran pernapasan dan akhirnyan masuk
ke dalam alveolus. Oksigen yang terdapat dalam alveolus berdifusi menembus dinding sel
alveolus. Akhirnya masuk ke dalam pembuluh darah dan diikat oleh hemoglobin yang
terdapat dalam darah menjadi oksihemoglobin. Selanjutnya diedarkan oleh darah ke seluruh
tubuh.
Oksigennya dilepaskan ke dalam sel-sel tubuh sehingga oksihemoglobin kembali menjadi
hemoglobin. Karbondioksida yang dihasilkan dari pernapasan diangkut oleh darah melalui
pembuluh darah yang akhirnya sampai pada alveolus Dari alveolus karbon dioksida
dikeluarkan melalui saluran pernapasan pada waktu kita mengeluarkan napas.
Dengan demikian dalam alveolus terjadi pertukaran gas yaitu oksigen masuk dan
karnbondioksida keluar.
Proses Pernapasan
Bernapas meliputi dua proses yaitu menarik napas atau memasukkan udara
pernapasan dan mengeluarkan napas atau mengeluarkan udara pernapasan. Menarik napas
disebut inspirasi dan mengeluarkan napas disebut ekspirasi.
Pada waktu menarik napas, otot diafragma berkontraksi. Semula kedudukan diafragma
melengkung keatas sekarang menjadi lurus sehingga rongga dada menjadi mengembang. Hal
ini disebut pernapasan perut. Bersamaan dengan kontraksi otot diafragma, otot-otot tulang
rusuk juga berkontraksi sehingga rongga dada mengembang. Hal ini disebut pernapasan dada.
Akibat mengembangnya rongga dada, maka tekanan dalam rongga dada menjadi berkurang,
sehingga udara dari luar masuk melalui hidung selanjutnya melalui saluran pernapasan
akhirnya udara masuk ke dalam paru-paru, sehingga paru-paru mengembang.
Pengeluaran napas disebabkan karena melemasnya otot diafragma dan otot-otot rusuk dan
juga dibantu dengan berkontraksinya otot perut. Diafragma menjadi melengkung ke atas,
tulang-tulang rusuk turun ke bawah dan bergerak ke arah dalam, akibatnya rongga dada
mengecil sehingga tekanan dalam rongga dada naik. Dengan naiknya tekanan dalam rongga
dada, maka udara dari dalam paru-paru keluar melewati saluran pernapasan.
pg. 28
Kapasitas Paru-paru
Udara yang keluar masuk paru-paru pada waktu melakukan pernapasan biasa disebut
udara pernapasan (udara tidal). Volume udara pernapasan pada orang dewasa lebih kurang
500 ml. Setelah kita melakukan inspirasi biasa, kita masih bisa menarik napas sedalamdalamnya. Udara yang dapat masuk setelah mengadakan inspirasi biasa disebut udara
komplementer, volumenya lebih kurang 1500 ml.
Setelah kita melakukan ekspirasi biasa, kita masih bisa menghembuskan napas
sekuat-kuatnya. Udara yang dapat dikeluarkan setelah ekspirasi biasa disebut udara
suplementer, volumenya lebih kurang 1500 ml.
Walaupun kita mengeluarkan napas dari paru-paru dengan sekuat-kuatnya ternyata
dalam paru-paru masih ada udara disebut udara residu. Volume udara residu lebih kurang
1500 ml. Jumlah volume udara pernapasan, udara komplementer, dan udara suplementer
disebut kapasitas vital paru-paru.
pg. 29
C. Daftar Pustaka
http://biologimediacentre.com/sistem-respirasi-1-respirasi-pada-hewan-tingkatrendah/
http://niesurya.blogspot.com/2010/02/sistem-pernapasan-pada-pisces.html
http://asagenerasiku.blogspot.com/2012/09/alat-pernapasan-pada-hewan.html
http://gurungeblog.com/2008/11/01/sistem-pernapasan-hewan/
http://www.mawarkuning.com/2010/04/pernafasan-pada-aves-atau-burung.html
pg. 30