Semua makhluk hidupyang melanjutkan kehidupannya pasti melakukan kegiatan bernapas. Lantaran dalam kelangsungan hidup hewan, bernapas merupakan proses yang sangat penting. Sistem pernapasan pada hewan secara umum memiliki inti yang sama, yaitu suatu proses pemasukan oksigen ke dalam tubuh sehingga menghasilkan, karbondioksida, energi, dan uap air.
Cara bernafas pada setiap hewan tentunya berbeda. Hal itu karena lingkungan tempat tinggal hewan yang berbeda-beda, sehingga tentu saja cara bernapas pada setiap hewan juga terdapat macam-macam perbedaan. Selain memiliki perbedaan sistem pernapasan, hewan juga memiliki sistem gerak pada hewan yang berbeda.
Sistem Pernapasan Mamalia
Pada mamalia memiliki sistem pernapasan yang mirip seperti pada sistem pernapasan yang ada pada manusia. Hal tersebut disebabkan manusia juga termasuk dalam golongan mamalia, yang menggunakan paru-paru untuk melakukan proses pernapasan.
Dalam proses perkembangbiakannya, hewan mamalia memiliki ciri melahirkan dan menyusui. Beberapa di antaranya seperti sapi, anjing, lumba-lumba, paus, kucing, dan tikus merupakan beberapa contoh dari hewan mamalia.
Hewan mamalia secara umum melalui rongga hidung, faring, trakea, bronkus hingga paru-paru dalam melakukan proses pernapasannya, yang nantinya oksigen akan disebarkan ke seluruh tubuh yang sebelumnya telah diikat oleh darah.
1. Proses Pernapasan pada Hewan Mamalia
Napas yang dikeluarkan atau proses exhale yang dilakukan oleh hewan mamalia, maka otot diafragma akan kembali ke posisi semula yaitu melengkung ke bagian atas atau melemas. Hal tersebut menyebabkan otot-otot yang terdapat pada tulang rusuk juga ikut melema. Dalam prosesnya juga dibantu oleh kontraksi dari otot perut, yang akan membuat rongga dada mengecil, sehingga tekanan dalam rongga dada ikut naik.
Udara keluar melalui hidung. Udara yang berasal dari paru-paru akan dikeluarkan, dengan demikian akan membuat ukuran paru-paru menjadi mengecil dikenal dengan fase ekspirasi.
Saat hewan mamalia melakukan proses pernapasan yaitu ketika menghirup napas atau Inhale, maka otot diafragma akan mengalami kontraksi, sehingga otot-otot yang terdapat pada tulang rusuk akan ikut mengalami kontraksi, dengan demikian maka rongga dada akan membesar, terjadinya hal tersebut akan menyebabkan tekanan di dalam rongga dada menjadi berkurang.
Melalui rongga hidung udara yang dihirup akan masuk ke dalam paru-paru. Hal tersebut akan membuat paru-paru jadi mengembang dikenal dengan fase inspirasi.
2. Jumlah Oksigen dan Karbondioksida Harus Seimbang
Antara jumlah oksigen yang diserap dengan jumlah karbondioksida yang dibuang, haruslah seimbang dalam proses pernapasan. Suatu gangguan berupa hipoksia akan dialami oleh hewan, apabila oksigen yang dihirup dalam proses pernapasan tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan.
Apabila hipoksia sudah terjadi, maka dapat mengakibatkan terjadinya asfiksi yaitu suatu kondisi pada jaringan tubuh hewan mamalia tidak memeroleh suplai oksigen yang cukup, bahkan sangat kurang, sehingga hal tersebut dapat berakibat hewan mamalia mengalami kematian.
Namun selain tidak kekurangan oksigen, ternyata hewan mamalia juga jangan sampai memiliki kadar oksigen yang berlebih di dalam tubuhnya. Lantaran kondisi tersebut dapat mengakibatkan oksidasi terjadi. Pada tubuh hewan mamalia yang mengalami oksidasi, maka dapat mengakibatkan organ-organ yang terdapat dalam tubuh hewan mamalia menjadi hancur.
Sistem Pernapasan Ikan
Ikan memiliki suatu alat pernapasan yang disebut dengan insang, biasanya insang pada ikan akan memiliki jumlah 4 pasang. Pada sisi kiri dan juga sisi kanan dari kepala ikan insang tersebut berada. Pada beberapa ikan ada juga yang insangnya terdapat pada bagian kepala.
Insang memiliki lembaran-lembaran yang diselimuti oleh jaringan epitel, yang jaringannya tersebut memiliki kandungan jaringan-jaringan pembuluh darah kapiler.
Insang didesain supaya air akan selalu masuk dan mengalirkan air karena terdiri atas filamen-filamen, yang salurannya langsung terhubung dengan air. Selain bernapas menggunakan insang, ternyata terdapat beberapa jenis ikan yang melakukan proses pernapasannya menggunakan paru-paru, seperti pada ikan dipnoi.
Untuk menyerap oksigen, insang memiliki permukaan yang lumayan luas. Melalui epitel khusus yang terdapat pada insang, melalui lamella serta filamen insang, transfer gas pernapasan pada ikan dilakukan yang disebut dengan epitelium respiratorik yang memiliki ukuran sangat tipis dan menyesuaikan.
Biasanya pada setiap sisi tubuh ikan terdapat 4 lembar insang. Pada ikan hiu serta ikan pari, memiliki 5 lembaran insang.
Dalam sistem pernapasan yang dilakukan oleh ikan, dilakukan dengan cara membuka serta menutup mulutnya, bersamaan dengan membuka dan menutup insangnya secara bergantian.
Insang pada ikan akan menutup karena apabila mulut ikan terbuka, maka air dapat masuk ke dalam rongga mulut ikan. Sehingga oksigen yang larut ke dalam air, akan masuk ke dalam pembuluh kapiler karena proses difusi. Begitupun sebaliknya, apabila mulut pada ikan tertutup, maka insang pada ikan akan terbuka.
Fase Ekspirasi dan Inspirasi Pernapasan pada Ikan
Fase Ekspirasi
Pada proses pernapasan yang terjadi pada ikan, ketika fase ekspirasi yaitu suatu proses pengikatan oksigen dengan air yang sekaligus terjadi pelepasan karbondioksida. Setelah rongga mulut ikan terisi oleh air hingga penuh, maka celah pada mulut akan menutup yang selanjutnya insang akan membuka.
Selanjutnya, air yang ada pada rongga mulut ikan akan terdorong melalui lembaran-lembaran pada insang, sehingga proses pertukaran gas akan terjadilah. Selanjutnya, karbondioksida akan dikeluarkan ketika darah terdapat pada pembuluh kapiler insang mengikat oksigen serta air.
Fase Inspirasi
Pernapasan yang terjadi pada ikan yang prosesnya terjadi ketika air masuk melalui rongga mulut disebut dengan fase inspirasi. Proses ini diawali ketika celah mulut yang ada pada ikan menutup, namun karena penutup pada insang memiliki arah yang menyamping dengan celah belakang yang tertutup selaput, menyebabkan rongga mulut membesar.
Keadaan tersebut mengakibatkan tekanan pada rongga mulut menjadi lebih kecil, apabila dibandingkan dengan tekanan di luar, sehingga air dapat masuk ke dalam rongga mulut karena rongga mulut ikan terbuka.
Bagian-Bagian Insang
- Bagian dari insang yang tersusun atas tulang rawan adalah lengkung insang.
- Pada bagian depan lengkung insang terdapat rigi-rigi insang. Rigi insang ini tersusun atas beberapa tulang yang memiliki fungsi untuk menyaring air.
- Suatu bagian pada insang yang terletak pada bagian belakang lengkung insang disebut lembaran insang. Hal itu karena terdapat pembuluh darah, maka insang akan berwarna merah. Lembaran insang ini memiliki bentuk yang menyerupai sisir.
Bentuk Insang
- Insang yang Memiliki Operkulum atau Penutup Insang
Pada ikan bertulang sejati atau Osteichthyes seperti gurame, bandeng, dan lainnya biasanya mempunyai insang dengan operkulum. Air dan juga oksigen akan selalu dijaga oleh operkulum, merupakan fungsi dari operkulum yang terdapat pada insang supaya tidak kembali keluar atau berbalik saat proses respirasi serta berfungsi untuk menjaga tekanan air.
- Insang yang Tidak Memiliki Tutup atau Operculum
Jenis ikan bertulang rawan atau Chondrichthyes memiliki insang yang tidak memiliki tutup seperti hiu dan pari. Terdapat suatu jenis struktur khusus pada ikan yang memiliki jenis insang seperti ini yaitu terdapat jaringan ikat dan otot yang berada di antara tiap lembaran insang yang disebut dengan septum inter bronchiale.
Fungsi-Fungsi Insang
Meskipun pada setiap ikan memiliki insang dengan bentuk yang berbeda, namun insang tersebut secara umum memiliki fungsi yang sama pada setiap ikan, seperti untuk mengatur keseimbangan kadar asam dan basa, mengatur ekskresi nitrogen, untuk menyaring makanan, serta berperan dalam mengatur regulasi ion.
Cara Kerja Insang
Pada sistem pernapasan ikan, insang memiliki cara kerja tersendiri yaitu untuk mengatur proses pernapasan pada ikan yang diawali dengan membukanya mulut ikan, selanjutnya insang dengan operkulum, maka operkulum tersebut akan menutup. Sehingga, air yang kaya oksigen dapat masuk melalui insang dan terdorong ke dalam mulut ikan.
Selanjutnya, hemoglobin yang menangkap oksigen untuk selanjutnya dapat diedarkan ke seluruh tubuh ikan di dalam jaringan pembuluh darah di dalam insang. Melalui insang juga gas karbondioksida serta beberapa zat buangan respirasi lain akan ikut dilepaskan. Selanjutnya, ikan akan membuka tutup insangnya dan menutup mulutnya sehingga air akan mengalir melalui insang.
Alat Bantu Pernapasan pada Ikan
- Labirin
Labirin memiliki fungsi untuk membantu proses pernapasan pada ikan, yang merupakan perluasan insang yang terletak pada bagian atas dengan bentuk lipatan, serta membentuk rongga yang tidak beraturan. Ikan yang berada pada lingkungan yang memiliki kandungan oksigen rendah, merupakan jenis ikan yang memiliki alat bantu berupa labirin.
Ikan gabus dan ikan lele merupakan beberapa contoh ikan yang memiliki alat labirin. Fungsi dari labirin tersebut adalah untuk menyimpan cadangan oksigen.
- Arborescent
Memiliki struktur warna merah dan berbentuk seperti bunga karang, merupakan struktur tambahan pada insang yang disebut dengan arborescent. Ikan yang hidup pada lingkungan dengan kandungan oksigen yang rendah proses pernapasannya akan sangat terbantu dengan adanya arborescent ini. Ikan lele, nila, serta gurame, beberapa contoh ikan tersebut mempunyai alat bantu pernapasan berupa arborescent.
- Diverticula
Pada daerah sekitar pharynx terdapat diverticula yang merupakan suatu komponen tambahan, yang terdapat pada ikan yang hidup pada daerah tropis seperti ikan gabus.
Sistem Pernapasan Aves
Berbagai jenis burung, unggas, dan sejenisnya merupakan beberapa contoh hewan yang masuk dalam spesies aves. Pada aves memiliki alat pernapasan seperti 2 buah lubang hidung, kantong udara atau pundi-pundi udara pada bagian depan, dan belakang. Batang tenggorokan atau trakea, menghubungkan rongga mulut dengan trakea atau yang disebut dengan faring, serta terhubung dengan kantong udara paru-paru.
Lantaran memiliki fungsi sebagai alat pernapasan ketika burung terbang, maka kantong udara dikatakan sebagai alat pernapasan selain itu membantu dalam hal memperbesar ruang siring, sehingga bermanfaat dalam mengatur berat jenis tubuh burung, memperkeras suara, dan mengatur suhu tubuh. Umumnya, sistem pernapasan pada burung dibagi menjadi 2 yaitu ketika burung terbang, dan tidak sedang terbang.
Ketika Burung dalam Kondisi Terbang
Fase Ekspirasi
Saat sedang terbang fase ekspirasi akan terjadi ketika sayap burung diturunkan. Sehingga kantung udara pada pangkal lengan akan mengempis, dan kantung udara di bagian dada akan mengembang serta akan mendorong udara keluar sehingga terjadilah pergantian udara.
Fase inspirasi
Saat burung dalam kondisi terbang, fase inspirasi akan terjadi ketika sayap burung diangkat. Udara bisa masuk ke kantung udara yang terdapat pada perut karena kantung udara yang terdapat pada pangkal lengan akan mengembang. Selanjutnya, udara dialirkan ke paru-paru dan sebagian dari yang lain masuk ke dalam kantung udara hingga dari paru-paru darah dapat mengambil oksigen.
Ketika Burung Sedang Tidak Terbang
Fase Ekspirasi
Fase ekspirasi yang terjadi ketika burung sedang tidak terbang adalah ketika rongga dada melemas, tekanan yang terdapat pada paru-paru akan meningkat, hal ini akan membuat udara menuju sistem pernafasan dan keluar dari paru-paru.
Fase Inspirasi
Saat burung sedang tidak terbang, fase inspirasi akan terjadi saat otot antar tulang rusuk mengalami kontraksi yang menyebabkan udara masuk ke dalam paru-paru, sehingga rongga dada akan membesar. Dan sebagian yang lain akan masuk ke pundi-pundi udara.
Sistem Pernapasan Amfibi
Hewan yang dapat hidup di dua wilayah yaitu amfibi yang dapat hidup di darat serta di air. Sehingga sistem pernapasan pada amfibi meliputi insang, paru-paru, serta kulit. Ketika masih dalam bentuk larva, katak bernapas menggunakan insang luar.
Sedangkan, berubah menjadi berudu akan bernapas menggunakan insang dalam. Katak akan bernapas menggunakan paru-paru dan kulit ketika katak telah tumbuh dewasa. Pada katak dewasa memiliki 2 buah kantong yang banyak memiliki kapiler darah, bersifat elastis dengan dinding yang tipis. Bronkus pendek merupakan organ yang menghubungkan kedua kantung tersebut.
Penambahan udara terjadi ketika katak bernapas, ketika otot rahang bawah katak sedang mengendur. Kemudian udara dapat memasuki rongga mulut, ketika otot sternohioideus mengalami kontraksi. Proses pertukaran gas akan terjadi ketika udara akan masuk menuju paru-paru melalui rongga mulut.
Selanjutnya, saat volume rongga perut mengecil karena otot hioideus dan otot perut mengalami kontraksi sehingga udara dapat keluar dari paru-paru.
Sistem Pernapasan Reptil
Ular merupakan salah satu hewan reptil. Ular memiliki alat pernapasan berupa paru-paru yang sebelumnya udara akan terlebih dahulu masuk ke trakea, bronkus, serta kantung udara. Sistem pernapasan pada reptil akan cenderung mirip dengan sistem pernapasan pada aves, karena memiliki saluran pernapasan yang hampir sama.
Apabila diamati secara umum, proses respirasi yang terjadi pada hewan reptil saat proses inspirasi dan ekspirasi terjadi. Hal itu mirip dengan proses pernapasan yang ada pada mamalia.
Fase inspirasi yang terjadi pada reptil, volume rongga dada akan semakin membesar, karena tulang rusuk terangkat dan merenggang. Sehingga, udara luar dapat masuk ke dalam paru-paru. Selanjutnya pada fase ekspirasi, tulang rusuk akan melemas dan melakukan relaksasi, sehingga volume rongga dada pun pastinya akan semakin kecil, sehingga udara akan menuju ke saluran pernapasan.
Pada hewan reptil yang hidup di air seperti buaya, pada lubang hidung, batang tenggorok, serta pada kerongkongannya terdapat katup, sehingga saat buaya menyelam ke dalam air, maka air tersebut tidak bisa masuk ke dalam saluran pernapasan buaya.
Sistem Pernapasan Insekta
Biasanya, kelompok hewan yang seperti insekta atau serangga akan bernapas menggunakan trakea. Struktur bercabang-cabang yang dimiliki oleh trakea dan dapat menembus struktur jaringan tubuh seringkali disebut dengan trakeolus.
Lubang kecil yang biasa dikenal dengan spirakel merupakan akhir dari trakea yang mana merupakan suatu tempat yang memfasilitasi udara pernapasan pada insekta dapat keluar masuk. Dalam sistem pernapasan pada serangga, umumnya dapat dibagi ke dalam 3 fase, yaitu fase inspirasi, fase ekspirasi, serta fase pertukaran gas.
Fase inspirasi yang terjadi ketika spirakel membuka akan membutuhkan waktu seperempat detik. Pada fase ini, tubuh serangga akan membesar dan otot rangka luar akan mengendur, sehingga melalui spirakel udara dari luar dapat masuk menuju trakeolus hingga tiba di sel-sel tubuh.
Fase pertukaran gas dengan sel-sel tubuh akan terjadi ketika di dalam trakeolus, selanjutnya dari spirakel ke sel-sel tubuh oksigen akan berdifusi dan sebaliknya, yaitu karbondioksida akan mengalami difusi dari sel-sel tubuh ke dalam spirakel. Ketika otot rangka luar pada serangga mengalami kontraksi pada fase ekspirasi, karbondioksida akan masuk ke trakea yang selanjutnya akan dikeluarkan melalui spirakel.
Sistem Pernapasan Crustacea
Sama seperti ikan, crustacea merupakan kelompok hewan yang bernapas dengan menggunakan insang. Udang, kepiting, serta lobster merupakan beberapa contohnya dari crustacea. Pada crustacea, insang yang ada tidak berada pada kamar-kamar insang. Namun, di antara pelindung insang atau branchiostegit dan juga dinding badan.
Membrane pembuluh darah yang tipis terdapat pada bagian insang hewan crustacea yang berperan dalam proses pertukaran gas secara difusi. Selain itu, dapat membuat proses masuknya oksigen ke darah dan proses karbondioksida yang dikeluarkan dari darah ke udara luar berjalan cepat dan efisien.
Sistem Pernapasan Cacing
Cacing akan melakukan proses pernapasan menggunakan permukaan kulitnya secara difusi, kelenjar lendir yang akan memproduksi lendir secara terus menerus, serta banyak kapiler darah terkandung pada kulit cacing. Lendir tersebut sangat bermanfaat bagi cacing karena akan memudahkan proses difusi.
Oksigen yang masuk ke dalam tubuh cacing melalui proses difusi akan siap diedarkan ke seluruh tubuh, karena sebelumnya telah melewati plasma darah yang akan berikatan dengan hemoglobin dengan proses difusi ini karbohidrat serta uap air yang ada akan keluar.
Sistem Pernapasan Protozoa
Merupakan suatu hewan yang tidak mempunyai sistem pernapasan khusus seperti pada mamalia, karena hanya memiliki satu sel, sehingga proses respirasi terjadi mengandalkan membran sel terdapat pada kulit mereka adalah protozoa. Amoeba sp dan juga bakteri paramecium merupakan beberapa contoh dari protozoa.
Sistem difusi pada pernapasan protozoa berarti bahwa saat protozoa melakukan pernapasan, maka zat sisa metabolisme juga akan tambah. Hal tersebut diakibatkan oleh perbedaan kadar oksigen di dalam maupun di luar sel. Apabila dibandingkan dengan konsentrasi yang ada di dalam sel maka di luar sel, konsentrasi sel akan menjadi lebih banyak. Sehingga secara difusi oksigen dapat masuk.
Kadar karbondioksida di dalam sel akan cenderung lebih banyak, apabila konsentrasi sisa metabolisme di dalam sel memiliki jumlah yang lebih banyak dibandingkan dengan yang ada luar sel.
Sistem Pernapasan Arachnida
Saat di darat, arachnida akan bernapas menggunakan paru-paru buku. Sedangkan, insang buku digunakan ketika sedang berada di air. Kalajengking serta laba-laba, merupakan contoh hewan golongan arachnida.
Pada setiap paru-paru buku terdapat lamella yang merupakan lembaran-lembaran tipis dengan susunan yang sejajar. Pada arachnida, paru-paru buku yang dimiliki juga mempunyai spirakel yang merupakan tempat keluar masuknya udara ke arachnida.
Mirip seperti proses pernapasan pada mamalia yang menggunakan paru-paru, pernapasan pada arachnida juga dipengaruhi oleh adanya gerakan otot.
Arachnida memiliki proses pernapasan yang mirip dengan mamalia karena menggunakan paru-paru buku dalam proses pernapasannya dan juga menggunakan insang buku, yang prosesnya seperti yang ada pada proses pernapasan pada mamalia.
Bernapas dalam sistem pernapasan sangatlah penting bagi makhluk hidup seperti hewan. Pada masing-masing hewan memiliki cara pernapasan yang berbeda-beda. Hal tersebut tentu dipengaruhi oleh adanya faktor eksternal seperti lingkungan darat.