Sistem Pernapasan

Sistem Pernapasan - Ikan hidup di air dan memperoleh oksigen dari air yang berada di sekitar tubuhnya. Ikan memiliki insang yang terspesialisasi untuk mengikat oksigen yang terkandung dalam air. Kadar oksigen di udara bebas lebih tinggi dibandingkan dengan kadar oksigen dalam air. Agar dapat memperoleh oksigen, insang terdiri atas lembaran-lembaran insang. Lembaran insang ini khusus untuk menyaring oksigen dari air. Fungsi lembaran insang dalam mengikat oksigen tidak dapat dilakukan jika insang dalam keadaan kering.

Berbeda dengan ikan, manusia memanfaatkan langsung oksigen yang berada di udara bebas. Manusia pun tidak mempunyai insang, tetapi mempunyai paru-paru. Sebenarnya, untuk apa ikan, manusia, atau makhluk hidup lainnya menghirup oksigen? Apakah pernapasan itu? Digunakan untuk apa oksigen yang diikat melalui proses pernapasan? Apakah alat-alat pernapasan pada semua makhluk hidup sama? Baiklah, untuk lebih jelasnya langsung saja anda menyimak penjelasan berikut ini.

A. Sistem Pernapasan pada Manusia

Pernapasan dapat memiliki beberapa makna. Pernapasan dapat berarti hanya bernapas, memasukkan dan mengeluarkan udara dari paru-paru. Bagi ilmuwan biologi, pernapasan merupakan seluruh proses sel pada suatu organisme dalam menerima oksigen dan melepaskan karbon dioksida. Oleh karena itu, menurut McLaren & Rotundo (1985: 579), pernapasan dapat dibedakan dalam tiga bentuk, yaitu pernapasan eksternal (external respiration), pernapasan internal (internal respiration), dan pernapasan seluler (cellular respiration).

Pernapasan eksternal merupakan pertukaran udara yang terjadi di dalam paru-paru. Dalam proses ini, oksigen masuk ke dalam darah dan karbon dioksida keluar menuju atmosfer.

Pertukaran udara antara darah dan sel-sel dalam tubuh disebut pernapasan internal. Oksigen dan karbon dioksida bergerak berlawanan. Oksigen berdifusi dari darah ke dalam sel. Sementara itu, karbon dioksida berdifusi ke luar sel menuju darah.

Pernapasan seluler merupakan proses kimia yang terjadi dalam mitokondria di dalam sel. Dalam proses ini, oksigen bereaksi dengan molekul makanan (glukosa) sehingga energi dihasilkan. Energi ini tersimpan dalam ATP. Karbon dioksida dan air dihasilkan sebagai hasil sampingan.

(a) Pernapasan eksternal, (b) pernapasan internal, dan (c) pernapasan selular

Pada pembahasa kali ini, hanya akan dibahas mengenai pernapasan eksternal dan pernapasan internal, serta organ-organ yang terlibat. Apa saja organ-organ itu? Apa fungsinya?

1. Organ-Organ Pernapasan

Agar proses pernapasan dapat berlangsung, diperlukan alat-alat pernapasan. Alat-alat ini secara berurutan dimulai dari hidung, faring, laring, trakea, dan paru-paru.

a. Hidung

Perjalanan udara memasuki paru-paru dimulai ketika udara melewati lubang hidung. Di lubang hidung, udara disaring oleh rambut-rambut di lubang hidung. Udara juga menjadi lebih hangat ketika melewati rongga hidung bagian dalam. Di rongga hidung bagian dalam, terdapat juga ujung-ujung saraf yang dapat menangkap zat-zat kimia yang terkandung dalam udara sehingga kita mengenal berbagai macam bau. Ujung-ujung saraf penciuman tersebut kemudian akan mengirimkan impuls ke otak.

b. Faring

Setelah melalui rongga hidung, udara akan melewati faring. Faring adalah percabangan antara saluran pencernaan (esofagus) dan saluran pernapasan (laring dan trakea). Pada percabangan ini, terdapat klep epiglotis yang mencegah makanan memasuki trakea.

c. Trakea

Dari faring, udara melewati laring, tempat pita suara berada. Dari laring, udara memasuki trakea.

Trakea terdiri atas susunan cincin-cincin tulang rawan. Cincin-cincin ini memungkinkan trakea tetap mempertahankan bentuknya. Dinding trakea dilapisi oleh epitel berlapis banyak palsu bersilia. Epitel ini menyekresikan lendir di dinding trakea. Lendir ini berfungsi menahan benda asing yang masuk, sebelum akhirnya dikeluarkan dengan gerakan silia yang terdapat pada membran sel epitel.

d. Bronkus dan Bronkiolus

Setelah melalui trakea, saluran bercabang dua. Kedua cabang tersebut dinamakan bronkus. Setiap bronkus terhubung dengan paru-paru sebelah kanan dan kiri. Bronkus bercabang-cabang lagi, cabang yang lebih kecil disebut bronkiolus. Dinding bronkus juga dilapisi lapisan sel epitel selapis silindris bersilia.

e. Alveolus

Bronkiolus bermuara pada alveoli (tunggal: alveolus), struktur berbentuk bola-bola mungil yang diliputi oleh pembuluh-pembuluh darah. Epitel pipih yang melapisi alveoli memudahkan darah di dalam kapiler-kapiler darah mengikat oksigen dari udara dalam rongga alveolus.

Organ-organ yang berperan dalam sistem pernapasan pada manusia, dimulai dari faring sampai alveoli

2. Fase Inspirasi dan Ekspirasi

Inspirasi merupakan proses ketika udara masuk ke dalam saluran pernapasan, sedangkan ekspirasi merupakan proses ketika udara keluar dari saluran pernapasan. Inspirasi terjadi ketika kita menghirup napas dan ekspirasi terjadi ketika kita mengembuskan napas atau mengeluarkan udara dari paru-paru kita. Terdapat dua macam pernapasan, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Apakah perbedaannya?

Inspirasi terjadi ketika otot antartulang rusuk berkontraksi. Tulang rusuk akan terangkat dan rongga dada membesar. Tekanan udara di dalam rongga dada menurun sehingga terjadi aliran udara dari lingkungan ke dalam saluran pernapasan. Ekspirasi terjadi ketika otot antartulang rusuk mengendur (relaksasi) yang menyebabkan mengecilnya rongga dada. Pernapasan seperti ini disebut pernapasan dada.

Pada pernapasan perut, selama inspirasi otot diafragma berkontraksi sehingga posisi permukaan diafragma menjadi mendatar. Akibatnya, volume rongga dada dan paru-paru membesar. Membesarnya volume paru-paru menyebabkan tekanan udara di dalamnya menjadi lebih rendah daripada tekanan udara di luar paru-paru sehingga udara masuk ke paru-paru.

Sebaliknya, selama ekspirasi, otot diafragma mengalami relaksasi sehingga menyebabkan posisi permukaan diafragma menjadi melengkung ke atas. Akibatnya, volume rongga dada dan rongga paru-paru menjadi mengecil sehingga tekanan udara di dalam paru-paru lebih tinggi daripada tekanan udara di luar paru-paru. Perbedaan tekanan udara ini menyebabkan keluarnya udara dari dalam paru-paru.

Ketika terjadi inspirasi, otot diafragma berkontraksi. Adapun ketika terjadi ekspirasi, otot diafragma berelaksasi

3. Volume Udara dalam Paru-paru

Volume udara di dalam paru-paru dapat dibedakan menjadi volume tidal, volume komplementer, volume suplementer, kapasitas vital, dan volume residual.

Secara normal, manusia menghirup dan mengeluarkan udara sekitar 500 mL. Volume tersebut dinamakan volume tidal. Volume udara yang masih dapat dihirup setelah inspirasi biasa disebut volume komplementer. Besarnya sekitar 3.000 mL. Adapun udara yang masih dapat dihembuskan setelah ekspirasi biasa disebut volume suplementer, besarnya sekitar 1.500 mL.

Manusia juga dapat mengambil napas yang panjang dan meng-embuskannya sampai batas maksimum. Volume udara yang demikian disebut kapasitas vital. Kapasitas vital dapat berbeda nilainya pada setiap individu. Pada umumnya, nilainya berkisar antara 3.400 mL pada

Ketika kita mengembuskan napas semaksimal mungkin, tidak semua udara keluar dari paru-paru kita. Volume udara yang tersisa ini sangat bervariasi pada setiap individu. Volume udara yang tetap berada di dalam paru-paru ini disebut volume residual. Jadi, jika volume residual dijumlahkan dengan kapasitas vital, hasilnya adalah kapasitas total paru-paru. Perhatikan Gambar 7.4.

Volume udara di dalam paruparu dapat dibedakan menjadi volume tidal, kapasitas vital, dan volume residual.Sementara itu, kapasitas total paru-paru adalah volume residual dijumlahkan dengan kapasitas vital

4. Kecepatan Bernapas

Sistem pernapasan tidak terlepas dari pengaturan oleh sistem saraf. Kita dapat menahan napas selama beberapa menit. Namun, kemudian kita akan merasakan dorongan yang sangat kuat untuk menarik napas.

Bagian otak yang berperan dalam mengatur pernapasan adalah bagian medula oblongata (Gambar 7.5). Ketika kandungan O₂ dalam darah sedikit, medula oblongata akan mengirimkan impuls kepada otot tulang rusuk atau diafragma untuk berkontraksi.

Bagian otak yang berperan dalam mengatur pernapasan adalah medula oblongata

Ketika darah banyak mengandung CO₂, pH darah akan mengalami perubahan. Perubahan pH ini dideteksi oleh medula oblongata. Sebagai respons, medula oblongata mengirimkan impuls pada otot tulang rusuk untuk berkontraksi lebih cepat atau lebih pendek sehingga volume rongga dada menjadi lebih besar dan napas menjadi lebih dalam. Dengan demikian, lebih banyak oksigen yang dapat diikat oleh darah dalam kapiler. Selain medula oblongata, bagian lain dari sistem saraf yang ikut mengatur pernapasan adalah bagian pons varoli di otak.

Struktur hemoglobin.Hemoglobin dapat mengikat empat molekul oksigen

Pada umumnya, laju pernapasan sesuai dengan laju penambahan karbon dioksida dalam darah atau laju pengurangan oksigen dalam darah dan jaringan. Hal tersebut dipengaruhi oleh jenis aktivitas. Ketika melakukan aktivitas berat, kita akan terengah-engah. Hal tersebut terjadi karena peningkatan metabolisme dalam jaringan, terutama otot sehingga terjadi peningkatan kadar karbon dioksida dalam darah.

5. Fase Pertukaran Udara di Jaringan Tubuh dan Paru-paru

Pada prinsipnya, pertukaran gas yang terjadi di jaringan tubuh dan paru-paru terjadi secara difusi mengikuti perbedaan tekanan. Udara yang sampai alveoli memiliki tekanan O2 yang lebih tinggi dan tekanan CO₂ yang lebih rendah dibandingkan dengan darah dalam pembuluh arteri yang melewati alveoli. Jika tekanan udara 1 atmosfer (760 mmHg), dan volume O₂ adalah 21%, tekanan parsial O₂ (PO₂) di udara bebas adalah 0,21 x 760 mmHg, yaitu sekitar 160 mmHg. Sementara itu, tekanan parsial CO2 (PCO₂ diketahui adalah sekitar 0,23 mmHg. Akibatnya, O₂ dari udara berdifusi melewati epitel alveoli dan kapiler ke dalam darah di dalam kapiler (Campbell, 1998: 845).

Dalam darah, oksigen diikat oleh hemoglobin. Hemoglobin adalah protein yang terdiri atas hemin dan globin. Hemin memiliki unsur besi (Fe) yang menjadi pusat dari molekul hemoglobin. Dalam unsur besi ini, terjadi pengikatan oksigen (proses oksigenasi) sehingga terbentuk oksihemoglobin (HbO2). Setiap molekul hemoglobin dapat mengikat 4 molekul O₂ (Gambar 7.6). Namun, kemampuan mengikat oksigen ini bergantung pada tekanan oksigen (tekanan udara) di lingkungan luar.

Pada saat yang bersamaan dengan difusi oksigen, terjadi juga difusi CO₂ dengan arah yang berlawanan, yaitu dari darah ke udara dalam rongga alveoli. Ketika darah meninggalkan kapiler di alveoli, darah tersebut telah memiliki tekanan O₂ yang lebih tinggi dan tekanan CO₂ yang lebih rendah.

Jantung memompa darah dari paru-paru ke seluruh tubuh. Pertukaran gas di dalam jaringan terjadi dengan prinsip yang sama dengan yang telah diuraikan sebelumnya. Jaringan (sel) memiliki tekanan CO₂ yang lebih tinggi dan tekanan O₂ yang lebih rendah dibandingkan dengan darah. Penumpukan CO₂ terjadi sebagai akibat dari metabolisme sel.

Perbedaan tekanan menyebabkan oksigen dalam darah dilepaskan dari oksihemoglobin. Karbon dioksida dalam sel akan berdifusi keluar darah. Akibat perbedaan tekanan parsial dan kelarutan, kurang dari 5% CO₂ akan tetap berada dalam sel. Di dalam darah, CO₂ dapat bereaksi dengan H₂ O dan membentuk asam karbonat (H₂CO₃). Asam karbonat juga dapat berdisosiasi menjadi asam bikarbonat (HCO₃–) dengan melepaskan satu atom H+. Atom hidrogen tersebut kemudian ditangkap oleh hemoglobin.

Pada prinsipnya, pertukaran gas di jaringan tubuh dan paru-paru terjadi secara difusi mengikuti perbedaan tekanan

Sebagian kecil CO₂, yaitu sekitar 30%, berikatan dengan salah satu protein dalam hemoglobin. Sementara itu, 65% CO₂ diangkut dalam bentuk ion H₂CO₃– melalui proses berantai yang disebut dengan proses pertukaran klorida. Dengan bantuan enzim karbonat anhidrase dalam eritrosit, CO₂ bereaksi dengan H2O membentuk asam karbonat (H₂CO₃). Asam karbonat dapat berdisosiasi menjadi asam bikarbonat (HCO₃ –) dengan melepaskan satu atom H+. Asam bikarbonat akan keluar dari eritrosit ke plasma darah. Kedudukan ion bikarbonat akan digantikan oleh ion Cl–. Dinamika pengikatan dan pelepasan antara asam karbonat dan ion Cl– dengan ion H+ menyebabkan perubahan pada sistem buffer pada darah dan turunnya pH darah. Reaksinya sebagai berikut.

H₂O + CO₂ → H₂CO₃ → HCO₃– + H+

Ketika darah sampai ke paru-paru, terjadi reaksi yang sama hanya saja

dengan arah yang berlawanan.

HCO₃– + H+ → H₂CO₃ → H₂O + CO₂

B. Kelainan dan Gangguan pada Sistem Pernapasan Manusia

Kelainan dan gangguan pada sistem pernapasan dapat disebabkan oleh dua hal, yaitu terjadi gangguan pada proses pengikatan oksigen dan kelainan pada saluran pernapasan sehingga mengganggu aliran udara.

Gangguan pada proses pengikatan oksigen yang sering terjadi adalah asfiksi. Hal tersebut terjadi karena adanya kompetisi antara oksigen dan zat lain yang dapat berikatan dengan hemoglobin. Contohnya pada keracunan gas karbon monoksida (CO). Karbon monoksida lebih mudah berikatan dengan hemoglobin dibandingkan dengan oksigen. Hal ini menyebabkan hemoglobin mengikat karbon monoksida, bukan oksigen. Jika sebagian besar darah berikatan dengan karbon monoksida, jaringan dalam tubuh akan kekurangan oksigen.

Gangguan pengikatan oksigen juga terjadi jika paru-paru terisi oleh zat lain, seperti air pada kasus orang yang tenggelam. Pada peristiwa tenggelam, alveolus terisi oleh air sehingga darah tidak mendapatkan pasokan oksigen yang memadai.

1. Gangguan pada Sistem Pernapasan

Selain gangguan yang bersifat fisik, terdapat gangguan saluran pernapasan yang disebabkan infeksi bakteri atau virus. Pada umumnya gangguan ini menyebabkan peradangan karena adanya respons sistem kekebalan tubuh. Peradangan ini diberi nama bergantung pada tempat terjadinya peradangan. Oleh karena itu, kita harus senantiasa bersyukur atas kesehatan yang kita miliki saat ini.

Virus SARS. Penyakit ini pernah menyerang negaranegara di Asia Tenggara termasuk Indonesia

a. Faringitis

Faringitis merupakan radang pada faring karena infeksi. Peradangan juga dapat terjadi karena terlalu banyak merokok, ditandai dengan rasa sakit saat menelan dan rasa kering di kerongkongan.

b. Bronkitis

Bronkitis berupa peradangan pada selaput lendir dari saluran bronkial. Sementara itu, pleuritis adalah peradangan pada pleura, lapisan pelindung yang membungkus paru-paru. Laringitis adalah pembengkakan di laring, sedangkan sinusitis adalah pembengkakan pada sinus atau rongga hidung.

Peradangan-peradangan tersebut dapat terjadi karena berbagai hal, di antaranya karena infeksi oleh mikroorganisme. Peradangan juga dapat terjadi karena tubuh merespons terhadap zat atau benda asing yang masuk ke dalam tubuh sehingga terjadi reaksi alergik. Gejala-gejala peradangan tersebut secara umum adalah batuk-batuk, demam, sulit menelan, dan sakit di dada.

c. Dipteri

Dipteri merupakan infeksi pada saluran pernapasan bagian atas. Pada umumnya, disebabkan oleh Corynebacterium diphterial. Pada tingkat lanjut, penderitanya dapat mengalami kerusakan selaput jantung, demam, lumpuh, bahkan meninggal dunia.

d. SARS

SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) adalah sebuah penyakit pernapasan yang disebabkan oleh virus Coronavirus dari ordo Coronaviridae (perhatikan Gambar 7.8). Virus ini menginfeksi saluran pernapasan. Gejalanya berbeda-beda pada tiap penderita, misalnya pusing, muntah-muntah, disertai panas tinggi dan batuk.

Sementara itu, gangguan yang tidak disebabkan oleh infeksi antara lain rinitis, yaitu peradangan pada membran lendir (mukosa) rongga hidung. Banyaknya lendir yang disekresikan, mengakibatkan peradangan. Biasanya, terjadi karena alergi terhadap suatu benda, seperti debu atau bulu hewan.

e. Asma

Asma merupakan gangguan pada sistem pernapasan dengan gejala sukar bernapas. Gangguan asma disebabkan bagian otot polos pada trakea berkontraksi sehingga saluran trakea menyempit. Asma dapat disebabkan alergi atau faktor psikis (emosi).

f. Emfisema

Emfisema merupakan peradangan pada permukaan dalam alveolus. Akibatnya, paru-paru menggelembung sehingga mengganggu efektivitas pengikatan oksigen dan penderita sulit bernapas.

g. Kanker Paru-paru

Kanker paru-paru disebabkan oleh kelainan sel pada epitel bronkial. Sel ini tumbuh dengan cepat membentuk tumor ganas (perhatikan Gambar 7.9). Kelainan sel ini disebabkan epitel bronkial terlalu sering menerima bahan-bahan karsinogenik (penyebab kanker) yang banyak terkandung di dalam rokok yang dihisap penderita.

(a) Paru-paru yang sehat dan (b) paru-paru yang terkena kanker. Merokok dapat memicu kanker paru-paru

Contoh Teknologi yang Berhubungan dengan Sistem Pernapasan

Teknologi yang berhubungan dengan sistem pernapasan dari yang paling sederhana, yaitu tabung oksigen dan regulator oksigen sampai robot buatan yang telah banyak membantu orang yang mengalami gangguan pada sistem pernapasan.

Penderita asma ketika kambuh dan mengalami kesulitan bernapas sering terbantu dengan alat regulator oksigen yang dihubungkan dengan tabung oksigen. Bahkan, sekarang telah banyak dijual oksigen murni dalam tabung-tabung kecil untuk orang yang membutuhkannya.

Selain regulator oksigen, terdapat teknologi yang dapat membantu mendeteksi penyakit asma, yaitu PSA (pulmonary sound analizer). Dengan PSA, tingkat keparahan penyakit asma seseorang dapat diketahui.

Bronkoskop (bronchoscope) juga merupakan teknologi yang berhubungan dengan sistem pernapasan. Bronkoskop dapat digunakan untuk mengambil contoh jaringan dan lendir dalam saluran pernapasan yang diduga ada gangguan atau kelainan. Selain itu, bronkoskop dapat digunakan untuk mengetahui secara rinci keadaan saluran trakea, bronkus, dan bronkiolus (Gambar 7.10).

Penggunaan bronkoskop

Jerman telah menciptakan sebuah robot yang diberi nama RONAF (robotergestuetzte navigation zum fraesen). Robot ini digunakan sebagai navigator dalam pembedahan pasien yang mengalami ganguan sistem respirasi.

C. Sistem Pernapasan pada Hewan

Pernapasan adalah pertukaran gas yang dibutuhkan untuk metabolisme dalam tubuh. Hewan memiliki alat-alat pernapasan yang berbeda-beda. Mammalia, Reptilia, dan Amphibia memiliki saluran pernapasan berupa paru- paru. Cacing (Annelida) dan Amphibia memiliki kulit yang berfungsi juga sebagai tempat pertukaran gas. Ikan mengambil oksigen yang berada di lingkungannya (air) dengan menggunakan sistem insang.

Sebagian besar Arthropoda, terutama serangga, telah memiliki sistem saluran pernapasan. Meskipun demikian, terdapat kelebihan dan kekurangan pada setiap mekanisme pernapasan yang dimiliki oleh setiap makhluk. Misalnya, katak yang memiliki dua jenis mekanisme respirasi, tetap tidak dapat berada lama di darat karena adanya ancaman dehidrasi.

Paru-paru tidak mampu mengikat udara yang terlarut dalam air, tetapi sistem pernapasan ini menguntungkan untuk hidup di daratan karena letaknya di dalam saluran pernapasan sehingga paru-paru terhindar dari penguapan air yang berlebihan. Berikut akan dibahas mengenai sistem pernapasan pada beberapa hewan.

1. Cacing (Annelida)

Cacing menggunakan permukaan tubuhnya untuk bernapas. Hewan ini memanfaatkan permukaan kulitnya untuk bernapas. Oleh karena itu, kulit cacing tanah selalu basah untuk memudahkan terjadinya pertukaran udara. Di bawah permukaan kulitnya yang basah tersebut, ternyata terdapat kapiler-kapiler darah. Melalui kapiler ini, oksigen berdifusi masuk ke dalam kulit, lalu ditangkap dan diedarkan oleh sistem peredaran darah. Sebaliknya, karbon dioksida yang terkandung dalam darah dilepaskan dan berdifusi keluar tubuh.

Cacing menggunakan seluruh permukaan tubuhnya untuk bernapas

2. Serangga (Insecta)

Serangga adalah kelompok Arthropoda yang paling banyak jenisnya. Meskipun serangga memiliki sistem peredaran darah terbuka, namun sistem pernapasan serangga langsung mencapai jaringannya

lewat saluran yang disebut sistem trakea.

Sistem trakea memiliki saluran-saluran tempat pertukaran udara yang bermuara di stigma atau spirakel, yaitu berupa lubang kecil yang berada di kedua tepi setiap ruas tubuh serangga. Spirakel memiliki bulu-bulu untuk menyaring kotoran. Spirakel juga memiliki katup. Dengan cara me-ngontraksikan otot-otot yang berhubungan dengan katup-katup tersebut, serangga dapat mengatur membuka dan menutupnya spirakel.

Dalam tubuh serangga, terdapat trakea yang memanjang di sepanjang tubuhnya. Trakea itu bercabang-cabang menjadi saluran-saluran udara yang sangat kecil yang disebut trakeolus. Trakeolus bersentuhan langsung dengan jaringan dalam tubuh serangga. Ujung trakeolus memiliki cairan. Pada cairan inilah, oksigen dalam udara yang masuk ke dalam sistem trakea, berdifusi masuk ke dalam sel-sel jaringannya. Sebaliknya, karbon dioksida juga keluar melalui trakeolus (Perhatikan Gambar 7.12).

Sistem pernapasan serangga disebut sistem trakea

3. Ikan (Pisces)

Insang adalah organ pernapasan utama pada ikan. Beberapa hewan lain juga memiliki insang untuk bernapas, di antaranya udang, kepiting, cacing laut, serta bintang laut.

Air berperan sebagai media pernapasan. Oksigen yang terkandung di dalam air yang jumlahnya sangat sedikit, disaring oleh lembaran-lembaran insang. Namun, konsentrasi oksigen di dalam air dapat berubah sejalan dengan naiknya suhu dan salinitas air. Bahan-bahan pencemar organik yang diuraikan oleh bakteri dan jamur juga dapat mengurangi jumlah oksigen dalam air.

Lembaran-lembaran insang tersebut dipenuhi oleh pembuluh-pembuluh darah. Air mengalir melewati lembaran-lembaran insang tersebut sehingga oksigen yang terlarut di dalamnya dapat berdifusi masuk ke dalam pembuluh darah. Perhatikan Gambar 7.13.

Proses pertukaran gas terjadi di permukaan insang

Air masuk melalui mulut dan keluar melalui operkulum insang. Proses inspirasi terjadi ketika volume rongga mulut membesar sehingga tekanan di dalam rongga mulut meningkat dan air mengalir masuk ketika mulut terbuka. Air tertahan di dalam mulut karena selaput yang membatasi rongga mulut dan insang masih tertutup.

Ketika selaput terbuka, air mengalir melewati lamela insang. Pada saat itulah, terjadi proses pertukaran gas di permukaan insang. Darah melepaskan CO₂ ke dalam air dan mengikat O₂ yang terdapat dalam air.

Pada jenis-jenis ikan tertentu, seperti lele, mampu hidup di dalam air kotor. Insangnya memiliki perluasan berupa lipatan-lipatan (labirin) yang membentuk rongga. Rongga labirin dapat menyimpan oksigen sehingga ketika ikan tersebut berada di dalam air yang kotor atau bahkan dalam lumpur, ikan tersebut masih dapat bernapas.

4. Katak (Amphibia)

Sepasang paru-paru pada katak berbentuk seperti balon elastis tipis yang diliputi kapiler darah. Dinding bagian dalam paru-paru ini memiliki lipatanlipatan yang berperan sebagai perluasan. Paru-paru ini dihubungkan dengan semacam bronkus pendek yang berhubungan dengan rongga mulut.

Katak tidak memiliki tulang rusuk dan diafragma. Mekanisme inspirasi dan ekspirasi terjadi karena kontraksi atau relaksasinya otot-otot rahang bawah dan otot perut (Gambar 7.14).

Katak tidak memiliki tulang rusuk dan diagfragma. Mekanisme inspirasi dan ekspirasi terjadi karena kontraksi otot-otot rahang bawah dan otot perut

Rongga mulut membesar ketika otot rahang bawah (submaksilaris) mengendur, dan otot sternohioideus di bagian bawah rahang berkontraksi. Hal ini menyebabkan peningkatan tekanan dalam rongga mulut sehingga terjadi aliran udara melalui rongga mulut dan koane. Ketika otot submaksilaris dan otot genio hioideus berkontraksi, rongga mulut mengecil. Koane menutup dan celah faring membuka sehingga udara terdorong masuk ke dalam paruparu. Kemudian, di dalam paru-paru terjadi pertukaran gas.

Pada proses ekspirasi, otot submaksilaris kembali berelaksasi dan otot sternohioideus serta otot-otot perut berkontrasi sehingga menekan paru-paru dan mendorong udara kaya CO₂ keluar rongga mulut. Segera setelah celah faring menutup dan koane membuka, otot submaksilaris dan otot geniohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut mengecil. Akibatnya, udara yang kaya CO₂ tertekan keluar.

Pernapasan dengan menggunakan kulit dapat berlangsung ketika berada di darat maupun di air. Kulit katak tipis dengan lendir yang dihasilkan oleh kelenjar pada kulitnya. Selain itu, memiliki banyak kapiler yang merupakan perkembangan dari sistem pernapasan menggunakan insang luar.

Pada saat berada dalam stadium larva, organ yang dimiliki bukanlah paru-paru, tetapi insang luar. Insang luar berupa lipatan-lipatan kulit yang mengandung banyak pembuluh darah. Pada salamander, salah satu jenis Amphibia, insang luar ini tetap ada hingga hewan tersebut dewasa.

5. Burung (Aves)

Pada prinsipnya, sistem respirasi burung mirip dengan sistem respirasi pada Mammalia. Perbedaannya, burung memiliki 6 pasang kantung udara (saccus pneumatikus). Kantung udara ini terbentuk sebagai semacam perluasan dari paru-paru. Namun, pertukaran gas tetap terjadi di dalam paru-paru, sedangkan kantung udara berfungsi menampung udara cadangan.

Berdasarkan letaknya terhadap paru-paru, beberapa kantung udara disebut kantung udara posterior (di belakang paru-paru, meliputi dua pasang kantung udara di perut) dan anterior (di depan paru-paru, meliputi sepasang di rongga dada dan sepasang di pangkal leher). Kantung udara anterior di antaranya terletak di pangkal leher, rongga dada (di antara tulang selangka), dan di antara tulang korakoid. Kantung udara posterior di antaranya terletak di pangkal leher di bawah sayap (ketiak), dan dua pasang di rongga perut.

Kantung-kantung udara ini berfungsi:

membantu pernapasan, terutama pada saat terbang;
membantu memperkeras suara saat berkicau;
mencegah hilangnya panas tubuh yang terlalu besar dan melindungi dari kedinginan;
memperbesar atau memperkecil berat jenis tubuh burung perenang pada
waktu burung tersebut berenang.

Paru-paru burung berbeda dengan paru-paru manusia. Selain ukurannya yang cukup kecil jika dibandingkan dengan ukuran tubuhnya, struktur bagian dalamnya pun berbeda. Alveoli yang merupakan bagian ujung dalam saluran pernapasan manusia, digantikan oleh saluran-saluran kecil yang disebut parabronkus. Saluran-saluran kecil tersebut dibungkus oleh pembuluh-pembuluh darah. Pertukaran udara terjadi di dalam saluran parabronkus.

Organ respirasi pada burung terdapat perbedaan antara fase inspirasi dan ekspirasi pada bagian paru-paru

Pada saat burung tidak terbang, proses inspirasi terjadi dengan memperbesar rongga dada. Pembesaran rongga dada diikuti dengan aliran udara dari luar tubuh melewati hidung, faring, trakea, dan bronkus. Sebagian besar udara diteruskan ke kantung-kantung udara posterior, sedangkan sebagian lagi langsung melewati paru-paru.

Saat rongga dada mengecil, terjadi ekspirasi. Udara dari kantung udara posterior mengalir ke kantung udara interior, melewati parabronkus. Dalam parabronkus terjadi pertukaran gas. Udara kaya CO₂ ditampung sementara dalam kantung-kantung udara anterior.

Saat inspirasi berikutnya, udara mengalir lagi mengisi kantung udara posterior dan paru-paru. Ketika ekspirasi, udara mengalir melewati paru-paru mengisi kantung udara anterior, sedangkan udara hasil pernapasan pertama dikeluarkan. Secara kontinu, paru-paru burung dilewati udara pada saat inspirasi dan ekspirasi.

Pada saat burung terbang, mekanisme perbesaran rongga dada tidak dapat dilakukan karena tulang dada dan tulang rusuk merupakan tempat perlekatan untuk otot-otot terbang.

Aliran udara ke dalam paru-paru terjadi ketika burung mengepakkan sayap. Pada saat sayap diangkat ke atas, kantung udara di ketiak mengembang sehingga terjadi proses inspirasi. Ketika sayap turun, kantung udara di antara tulang korakoid mengembang dan kantung udara ketiak terjepit sehingga udara mengalir ke dalam kantung udara di antara tulang korakoid melewati paru-paru. Saat itulah terjadi proses pertukaran gas.

Demikianlah postingan yang admin bagikan mengenai Sistem Pernapasan. Semoga bermanfaat dan dengan adanya artikel diatas, pengetahuan dan wawasan anda semakin bertambah.