SISTEM PERNAPASAN MANUSIA

klik that video :) it's about respiratory system ;)

SISTEM PERNAPASAN MANUSIA

Manusia membutuhkan suply oksigen secara terus-menerus untuk proses respirasi sel, dan membuang kelebihan karbondioksida sebagai limbah beracun produk dari proses tersebut.
Pertukatan gas antara oksigen dengan karbondioksida dilakukan agar proses respirasi sel terus berlangsung. Oksigen yang dibutuhkan untuk proses respirasi sel ini berasal dari atmosfer, yang menyediakan kandungan gas oksigen sebanyak 21% dari seluruh gas yang ada. Oksigen masuk kedalam tubuh melalui perantaraan alat pernapasan yang berada di luar. Pada manusia, alveolus yang terdapat di paru-paru berfungsi sebagai permukaan untuk tempat pertukaran gas.

Jalannya Udara Pernapasan

1. Udara masuk melalui lubang hidung
2. melewati nasofaring
3. melewati oralfarink
4. melewati glotis
5. masuk ke trakea
5. masuk ke percabangan trakea yang disebut bronchus
6. masuk ke percabangan bronchus yang disebut bronchiolus
7. udara berakhir pada ujung bronchus berupa gelembung yang disebut alveolus (jamak: alveoli)

pertukaran udara yang sebenarnya hanya terjadi di alveoli. Dalam paru-paru orang dewasa terdapat sekitar 300 juta alveoli, dengan luas permukaan sekitar 160 m2 atau sekitar 1 kali luas lapangan tenis, atau luas 100 kali dari kulit kita.

Nasal (Hidung)

Hidung merupakan organ pernapasan yang pertama dilalui udara luar. Didalam rongga hidung terdapat rambut dan selaput lendir berguna untuk menyaring udara yang masuk, lendir berguna untuk melembabkan udara, dan konka untuk mengangatkan udara pernapas

Faring 

Faring merupakan percabangan dua saluran, yaitu saluran tenggorokan (nasofaring) yang merupakan saluran pernapasan, dan saluran kerongkongan (oralfaring) yang merupakan saluran pencernaan.

Laring (pangkal tenggorokkan)

merupakan bagian pangkal dari saluran pernapasan (trakea). Laring tersusu atas tulang rawan yang berupa lempengan dan membentuk struktur jakun. Diatas laring terdapat katup (epiglotis) yang akan menutup saat menelan. Katup berfungsi mencegah makanan dan minuman masuk ke saluran pernapasan. Pada pangkal larink terdapat selaput suara. Selaput suara akan bergetar jika terhembus udara dari paru-paru

Trakea (tenggorokan)

Batang tenggorokan terletak di daerah leher didepan kerongkongan. Batang tenggorokkan berbentuk pipa dengan panjang 10 cm. dinding trakea terdiri atas 3 lapisan, lapisan dalam berupa epithel bersilia dan berlendir. Lapisan tengah tersusun atas cincin tulang rawan dan berotot polos. lapisan luar tersusun atas jaringan ikat. Cincin tulang rawan berfungsi untuk mempertahankan bentuk pipa dari batang tenggorokkan, sedangkan selaput lendir yang sel-selnya berambut getar berfungsi menolak debu dan benda asing yang masuk bersama udara pernapasan. Akibat tolakan secara paksa tersebut kita akan batuk atau bersin.

Bronchus (cabang tenggorokkan)

Ujung tenggorokkan bercabang dua disebut bronchus, yaitu bronchus kiri dan bronchus kanan. Struktur bronchus kanan lebih pendek dibandingkan bronchus sebelah kiri. kedua bronchus masing-masing masuk kedalam paru-paru. Didalam paru-paru bonchus bercabang menjadi bronchiolus yang menuju setiap lobus (belahan) paru-paru. bronchus sebelah kanan bercabang menjadi 3 bronchiolus, sedangkan sebelah kiri bercabang menjadi 2 bronchiolus. Cabang bronchiolus yang paling kecil masuk ke dalam gelembung paru-paru yang disebut alveolus. Dinding alveolus mengandung banyak kapiler darah. melalui kapiler darah oksigen yang berada dalam alveolus berdifusi masuk ke dalam darah.

Pulmo (alveolus)

Paru-paru terletak dalam rongga dada diatas diafraghma. Diafraghma adalah sekat rongga badan yang membatasi rongga dada dengan rongga perut.

Paru-paru terdiri dari dua bagian yaitu paru-paru sebelah kiri dan paru-paru sebelah kanan. Paru-paru kanan memiliki tiga gelambir sedangkan paru-paru kiri terdiri atas 2 gelambir.

Paru-paru dibungkus oleh 2 buah selaput yang disebut selaput pleura. Selaput pleura sebelah luar yang berbatasan dengan dinding bagian dalam rongga dada disebut pleura parietal, sedangkan yang membungkus paru-paru disebut pleura visceral. Diantara kedua selaput terdapat rongga pleura yang berisi cairan pleura yang berfungsi untuk mengatasi gesekan pada saat paru-paru mengembang dan mengempis.

BernafasBernafas berkaitan dengan keluar masuknya udara melalui alat-alat pernapasan. Bernapas meliputi proses inspirasi (memasukkan udara) dan ekspirasi (mengeluarkan udara).Untuk dapat terlaksananya proses inspirasi dan ekspirasi, kita perlu mengenal beberapa organ tubuh diluar alat pernapasan yang berkaitan dengan proses pernapasan, diantaranya:1. DiafraghmaMerupakan sekat rongga dada yang membatasi antara rongga dada dengan rongga perut. Rongga dada berisi paru-paru dan jantung, sedangkan rongga perut berisi lambung dan alat-alat pencernaan lainnya).2. Otot antar tulang rusuk (muskulus intercostalis)Merupakan otot tempat melekatnya tulang rusuk. otot ini akan berkontraksi atau relasasi saat terjadi proses pernapasan.permukaan bagian dalan rongga dada dan permukaan luar dari paru-paru dilapisi oleh membran pleura. membran pleura yang melapisi bagian dalam rongga dada disebut pleura parietal, sedangkan yang melapisi paru-paru disebut pleura visceral. Diantara kedua membran terdapat rongga pleura yang berisi cairan getah bening.Mekanisme bernapasPernapasan manusia dibedakan atas pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada terjadi melalui fase inspirasi dan ekspirasi, demikian juga untuk pernapasan perut.Mekanisme pernapasan dada1. Fase Inspirasi pernapasan dadaMekanisme inspirasi pernapasan dada sebagai berikut:Otot antar tulang rusuk (muskulus intercostalis eksternal) berkontraksi --> tulang rusuk terangkat (posisi datar) --> Paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam paru-paru menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar --> udara luar masuk ke paru-paru2. Fase ekspirasi pernapasan dadaMekanisme ekspirasi pernapasan perut adalah sebagai berikut:Otot antar tulang rusuk relaksasi --> tulang rusuk menurun --> paru-paru menyusut --> tekanan udara dalam paru-paru lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara luar --> udara keluar dari paru-paru.mekanisme pernapasan perut1. Fase inspirasi pernapasan perutMekanisme inspirasi pernapasan perut sebagai berikut:sekat rongga dada (diafraghma) berkontraksi --> posisi dari melengkung menjadi mendatar --> paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam paru-paru lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar --> udara masuk2. Fase ekspirasi pernapasan perutMekanisme ekspirasi pernapasan perut sebagai berikut:otot diafraghma relaksasi --> posisi dari mendatar kembali melengkung --> paru-paru mengempis --> tekanan udara di paru-paru lebih besas dibandingkan tekanan udara luar --> udara keluar dari paru-paru.

Udara pernapasan
Oksigen yang masuk dan keluar melalui alat-alat pernapasan disebut udara pernapasan. Udara pernapasan pada manusia dibedakan menjadi enam macam, yaitu:

1. Udara pernapasan biasa (volume tidal) --> VT
Merupakan udara yang masuk dan keluar paru-paru pada saat pernapasan biasa. Volume udara yang masuk dan keluar sebanyak 500 ml

2. Udara cadangan inspirasi (udara komplementer) --> UK
Merupakan udara yang masih dapat dimasukkan ke dalam paru-paru secara maksimal, setelah melakukan inspirasi normal. Besarnya udara komplementer adalah 2500 - 3000 ml

3. Udara cadangan ekspirasi (udara suplementer) --> US
Merupakan udara yang masih dapat dikeluarkan dari paru-paru secara maksimal setelah melakukan ekspirasi biasa. Besarnya udara suplementer adalah 1250 - 1300 ml

4. Udara residu --> UR
merupakan udara yang tersisa di dalam paru-paru, yang berfungsi untuk menjaga agar paru-paru tetap dalam keadaan mengembang. besarnya udara residu adalah 1200 ml.

Volume udara pernapasan

* Volume udara pernapasan berkisar 500 - 3500 ml

* Dari 500 ml udara yang dihirup, hanya 350 ml yang sampai di alveolus, sisanya hanya sampai saluran pernapasan.

* Jumlah oksigen yang diperlukan sehari untuk tiap individu sebesar 300 cc.

Kapasitas paru-paru

1. Kapasitas vital --> KV
Merupakan kemampuan paru-paru mengeluarkan udara secara maksimal setelah melakukan inspirasi secara maksimal.
Kapasitas paru-paru dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

KV = VT + UK + US

Berdasarkan rumus di atas kapasitas vital paru-paru adalah sebesar 4750 ml

2. Kapasitas total --> KT

Merupakan udara yang dapat tertampung secara maksimal di paru-paru secara keseluruhan.

Kapasitas total paru-paru dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

KT = KV + UR

Berdasarkan rumus di atas dapat dihitung kapasitas total paru-paru adalah sebesar 5800 ml

Frekuensi pernapasan
Frekuensi pernapasan adalah intensitas memasukkan atau mengeluarkan udara per menit. Pada umumnya intensitas pernapasan pada manusia berkisar antara 16 - 18 kali.

Faktor yang mempengaruhi kecepatan frekuensi pernapasan adalah:

1. Usia

Balita memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan manula. Semakin bertambah usia, intensitas pernapasan akan semakin menurun

2. Jenis kelamin.

Laki-laki memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan perempuan

3. Suhu tubuh

Semakin tinggi suhu tubuh (demam) maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat

4. Posisi tubuh

Frekuensi pernapasan meningkat saat berjalan atau berlari dibandingkan posisi diam. frekuensi pernapasan posisi berdiri lebih cepat dibandingkan posisi duduk. Frekuensi pernapasan posisi tidur terlentar lebih cepat dibandingkan posisi tengkurap.

5. Aktivitas

Semakin tinggi aktivitas, maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat

Pertukaran Oksigen dan Carbondioksida

1. pertukaran oksigen

Kebutuhan oksigen setiap individu berbeda-beda tergantung pada umur, aktivitas, berat badan, jenis kelamin dan jumlah makanan yang dikonsumsi makanan yang dikonsumsi.

Dalam keadaan biasa jumlah oksigen yang dibutuhkan sebanyak 300 ml perhari per individu. Sebagian besar oksigen diangkut oleh hemoglobin dengan reaksi sebagai berikut:

Hb4 + 4 O2 -----> 4 HbO2

Proses pengikatan dan pelepasan oksigen dipengaruhi oleh tekanan oksigen, kadar oksigen, kadar carbondioksida dan kadar oksigen dan karbondioksida di jaringan tubuh.

Penjelasan dari segi tekanan dapat dijelaskan sebagai berikut:

Tekanan oksigen di udara sama dengan tekanan oksigen dalam alveolus. Tekanan oksigen di arteri 100 mmHg, tekanan oksigen di jaringan 0 - 40 mmHg, tekanan oksigen di vena 40 mmHg. Jadi tekanan oksigen di udara luar = tekanan oksigen di alveolus. Tekanan udara di alveolus lebih besar dibandingkan tekanan oksigen di arteri. Tekanan oksigen di arteri lebih besar dari tekanan oksigen di jaringan.

•Berapa cc O2 yang dapat diangkut oleh 5 liter darah, sekali beredar ke seluruh tubuh?

Setiap 100 cc darah di arteri mampu mengangkut 19 ccO2.
Setelah sampai di vena setiap 100 cc darah masih mengandung O2 sebanyak 12 cc Jadi volume O2 yang tertinggal di jaringan adalah 7 cc.

•Jika volume darah ada 5 liter, atau 5000 liter, maka volume O2 yang sampai ke jaringan sekali beredar adalah:
•5000 / 100 x 7 cc = 50 x 7 = 350 cc

2. pertukaran Karbondioksida

P.CO2 di jaringan tubuh = 60 mmHg à P. CO2 di vena = 47 mmHg à P. CO2 di alveolus atau luar tubuh = 35 mmHg

•Pengangkutan CO2 oleh darah dilakukan 3 cara yaitu:

a. Oleh plasma darah
CO2 + H2O H2CO3
Pengangkutan ini dibantu enzim karbonat anhidrase jumlah CO2 yang dapat di
angkut sebanyak 5 %.

b. Oleh Hemoglobin
CO2 + Hb -----> HbCO2 (Karbominohemoglobin)

c. Pertukaran klorida
- CO2 + H2O -------> HCO3
- H2CO3 -------> H+ dan HCO3
- H+ di ikat Hb, krn bersifat racun dalam sel
- HCO3 --------> ke plasma darah
- HCO3 ---------> diganti oleh Cl-

Pernapasan dada

Pernapasan dada adalah pernapasan yang melibatkan otot antartulang rusuk. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut.

1. Fase inspirasi. Fase ini berupa berkontraksinya otot antartulang rusuk sehingga rongga dada membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.
2. Fase ekspirasi. Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot antara tulang rusuk ke posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan luar, sehingga udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioksida keluar.

[sunting]Pernapasan perut

Pernapasan perut adalah pernapasan yang melibatkan otot diafragma. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut.

1. Fase inspirasi. Fase ini berupa berkontraksinya otot diafragma sehingga rongga dada membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.
2. Fase ekspirasi. Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot diaframa ke posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan luar, sehingga udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioksida keluar.

-->Respirasi Tumbuhan<--

Bernapas meliputi dua tahap, yaitu pertukaran gas dan respirasi sel. Pertukaran gas adalah proses pengambilan oksigen dan pengeluaran karbon dioksida melalui alat pernapasan tumbuhan. Respirasi sel adalah penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa lebih sederhana dengan membebaskan energi. Mitokondria adalah tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung. Senyawa kompleksnya dapat berupa karbohidrat, lemak, dan protein. Energi yang didapatkan dari proses respirasi digunakan untuk aktifitas metabolisme tubuh tumbuhan. Berdasarkan ada tidaknya oksigen, ada dua macam respirasi, yaitu respirasi aerob dan anaerob. Respirasi aerob adalah respirasi yang memerlukan oksigen, sedangkan rspirasi anaerob adalah respirasi yang tidak memerlukan oksigen

• Alat Respirasi tumbuhan

Seperti dijelaskan sebelumnya, proses respirasi diawali dengan proses pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida melalui alat pernapasan. Alat pernapasan tumbuhan letaknya tersebar. Tumbuhan dapat melakukan pertukaran gas melalui stomata, lenti sel, dan rambut akar. Pada tumbuhan tertentu, pernapasan melalui alat khusus, misalnya akar napas pada tumbuhan bakau maupun beringin. Berikut ini akan dijelaskan alat-alat pernapasan tumbuhan.

1.  Stomata

Stomata atau mulut daun terdiri atas celah atau lubang yang dikelilingi oleh dua sel penjaga dan terletak di daun. Stomata berfungsi sebagai tempat pertukaran gas pada tumbuhan, sedangkan sel penjaga berfungsi untuk mengatur, membuka dan menutupnya stomata.

Stomata tumbuhan pada umumnya membuka pada saat matahari terbit dan menutup saat hari gelap. Membuka dan menutupnya stomata dipengaruhi oleh kandungan air dan ion kalium di dalam sel penjaga. Ketika sel penjaga memiliki banyak ion kalium, air dari sel tetangga akan masuk ke dalam sel penjaga secara osmosis. Akibatnya, dinding sel penjaga yang berhadapan dengan celah stomata akan tertarik ke belakang, sehingga stomata menjadi terbuka. Sebaliknya, ketika ion kalium keluar dari sel penjaga, air dari sel penjaga akan berpindah secara osmosis ke sel tetangga. Akibatnya, sel tetangga mengembang dan mendorong sel penjaga ke arah celah sehingga stomata menutup.  Lihat Gambar 9.

Gambar 9. Membuka dan menutupnya stomata diatur oleh sel penjaga (guard cell) : stoma membuka (kiri), stoma menutup (kanan). (Sumber : Campbell et al. 1999)

2.  Lentisel

Pada tumbuhan dikotil, selain kambium intervasikuler yang membentuk xilem dan floem sekunder ada juga kambium gabus yang menghasilkan parenkima gabus dan lapisan gabus. Lapisan gabus akan menggantikan epidermis. Lapisan gabus terdiri atas sel-sel mati dan membantu melindungi batang. Kambium gabus, parenkima gabus, dan lapisan gabus akan mengelupas dan lepas sebagai bagian kulit. Akibatnya, timbul lubang-lubang di batang yang disebut lentisel. Lentisel memungkinkan sel-sel tetap hidup di dalam batang melalui pertukaran gas dengan udara luar. Lihat Gambar 10.

Gambar 10. Lentisel (Sumber: http://www.biyolojiegitim.yyu.edu.tr)

3.  Rambut Akar

Selain untuk menghisap air dan garam-garam mineral, rambut akar berfungsi sebagai alat pernapasan. Sel-sel rambut akar akan mengambil oksigen pada pori-pori tanah. Lihat Gambar 11.

Gambar 11. Rambut Akar

(Sumber: Campbell, et all. 2005)

4.  Alat Pernapasan Khusus

Kemampuan tumbuhan beradaptasi terhadap lingkungan menghasilkan alat pernapasan khusus. Tumbuhan bakau yang hidup di lingkungan air laut mempunyai akar yang tumbuh ke atas permukaan tanah untuk memperoleh oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida. Akar tersebut disebut akar napas.

Pohon beringin dan anggrek mempunyai akar gantung untuk bernapas. Akar tersebut tumbuh dari batang dan menggantung kearah tanah. Pada saat masih menggantung, akar ini menyerap uap air dan gas dari udara. Akan tetapi setelah masuk ke tanah, akar tersebut berfungsi menyerap air dan garam mineral. Tumbuhan yang  hidup di air seperti enceng gondok dan kangkung, batangnya mempunyai rongga-rongga udara yang  besar berfungsi untuk menyalurkan oksigen.

Gambar 12 (a) akar pohon bakau   (b) akar pohon beringin

• Pertukaran Gas

Pertukaran gas antara tumbuhan dan lingkungannya merupakan bagian yang penting dalam respirasi. Pertukaran gas secara keseluruhan berlangsung secara difusi. Difusi merupakan perpindahan zat dari larutan pekat ke larutan encer. Oksigen akan masuk ke dal

am sel tumbuhan secara difusi melalui ruang antar sel, dinding sel, membran sel, dan akhirnya masuk ke dalam sel. Begitu juga dengan karbondioksida, yang akan berdifusi ke luar sel dan masuk ke ruang antar sel. Transpor oksigen dan karbon dioksida antara ruang antar sel dengan lingkungan luar juga berlangsung secara difusi.

• Proses Respirasi

Gambar 13 Hubungan antara proses fotosintesis dengan proses respirasi pada tumbuhan (Sumber : Campbell, et all, 2006)

Respirasi merupakan proses penguraian senyawa organik menjadi air dan karbondioksida untuk memperoleh energi dengan bantuan oksigen. Senyawa organik merupakan bahan bakar respirasi untuk menghasilkan ATP, sedangkan produk limbah respirasi seperti karbon dioksida dan air, merupakan bahan yang digunakan kloroplas sebagai bahan mentah untuk fotosintesis. Lihat Gambar 6. Energi (ATP) yang diperoleh dari proses respirasi, akan digunakan untuk aktifitas metabolisme tubuh tumbuhan. Proses keseluruhan dapat dirangkum sebagai berikut:

Senyawa organik + oksigen –> karbon dioksida + air + energi

Glukosa, lemak, dan protein dapat diproses dan digunakan sebagai bahan respirasi. Jika glukosa (C₆H₁₂O₆) yang digunakan sebagai bahan respirasi maka reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:

• Faktor faktor yang mempengaruhi laju respirasi

Laju respirasi dapat dipengaruhi beberapa faktor antara lain :

1. Ketersediaan substrat

Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Demikian sebliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat.

2. Ketersediaan oksigen

Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada tumbuhan yang sama.

3. Suhu

Semakin tinggi suhu, semakin tinggi laju respirasi. Laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10^oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.

4. Tipe dan umur tumbuhan

Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolisme, dengan demikian kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-masing spesies. Tumbuhan muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi dibanding tumbuhan yang tua. Demikian pula pada organ tumbuhan yang sedang dalam masa pertumbuhan.

ALAT RESPIRASI PADA TUMBUHAN

Alat respirasi adalah alat atau bagian tubuh tempat 02 dapat berdifusi masuk dan sebaliknya C02 dapat berdifusi keluar.

Alat respirasi pada hewan bervariasi antara hewan yang satu dengan hewan yang lain, ada yang berupa paru-paru, insang, kulit, trakea, dan paruparu buku, bahkan ada beberapa organisme yang belum mempunyai alat khusus sehingga oksigen berdifusi langsung dari lingkungan ke dalam tubuh, contohnya pada hewan bersel satu, porifera, dan coelenterata. Pada ketiga hewan ini oksigen berdifusi dari lingkungan melalui rongga tubuh.

Gbr. Berbagai macam alat respirasi pada hewan

1. Alat Respirasi pada Serangga
Corong hawa (trakea) adalah alat pernapasan yang dimiliki oleh serangga dan arthropoda lainnya. Pembuluh trakea bermuara pada lubang kecil yang ada di kerangka luar (eksoskeleton) yang disebut spirakel. Spirakel berbentuk pembuluh silindris yang berlapis zat kitin, dan terletak berpasangan pada setiap segmen tubuh. Spirakelmen punyai katup yang dikontrol oleh otot sehingga membuka dan menutupnya spirakel terjadi secara teratur. Pada umumnya spirakel terbuka selama serangga terbang, dan tertutup saat serangga beristirahat.

Gbr. Trakea pada serangga

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.

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.

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.

2. Alat Pernapasan pada Kalajengking dan Laba-laba

Kalajengking dan laba-laba besar (Arachnida) yang hidup di darat memiliki alat pernapasan berupa paru-paru buku, sedangkan jika hidup di air bernapas dengan insang buku.

Paru-paru buku memiliki gulungan yang berasal dari invaginasi perut. Masing-masing paru-paru buku ini memiliki lembaran-lembaran tipis (lamela) yang tersusun berjajar. Paruparu buku ini juga memiliki spirakel tempat masuknya oksigen dari luar. Keluar masuknya udara disebabkan oleh gerakan otot yang terjadi secara teratur.

Gbr. Irisan melintanK paru-paru buku pada laba-laba

Baik insang buku maupun paru-paru buku keduanya mempunyai fungsi yang sama seperti fungsi paru-paru pada vertebrata.

3. Alat Pernapasan pada Ikan

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.

4. Alat Pernapasan pada Katak

Pada katak, oksigen berdifusi lewat selaput rongga mulut, kulit, dan paru-paru. Kecuali pada fase berudu bernapas dengan insang karena hidupnya di air. Selaput rongga mulut dapat berfungsi sebagai alat pernapasan karma tipis dan banyak terdapat kapiler yang bermuara di tempat itu. Pada saat terjadi gerakan rongga mulut dan faring, Iubang hidung terbuka dan glotis tertutup sehingga udara berada di rongga mulut dan berdifusi masuk melalui selaput rongga mulut yang tipis. Selain bernapas dengan selaput rongga mulut, katak bernapas pula dengan kulit, ini dimungkinkan karma kulitnya selalu dalam keadaan basah dan mengandung banyak kapiler sehingga gas pernapasan mudah berdifusi. Oksigen yang masuk lewat kulit akan melewati vena kulit (vena kutanea) kemudian dibawa ke jantung untuk diedarkan ke seluruh tubuh. Sebaliknya karbon dioksida dari jaringan akan di bawa ke jantung, dari jantung dipompa ke kulit dan paru-paru lewat arteri kulit pare-paru (arteri pulmo kutanea). Dengan demikian pertukaran oksigen dan karbon dioksida dapat terjadi di kulit.

Selain bernapas dengan selaput rongga mulut dan kulit, katak bernapas juga dengan paruparu walaupun paru-parunya belum sebaik paru-paru mamalia. Katak mempunyai sepasang paru-paru yang berbentuk gelembung tempat bermuaranya kapiler darah. Permukaan paru-paru diperbesar oleh adanya bentuk- bentuk seperti kantung sehingga gas pernapasan dapat berdifusi. Paru-paru dengan rongga mulut dihubungkan oleh bronkus yang pendek.

Gbr. alat pernafasan katak

Gbr. Mekanisme pernafasan katak

Dalam paru-paru terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat mulut tertutup. Fase inspirasi adalah saat udara (kaya oksigen) yang masuk lewat selaput rongga mulut dan kulit berdifusi pada gelembung-gelembung di paru-paru. Mekanisme inspirasi adalah sebagai berikut. Otot Sternohioideusberkonstraksi sehingga rongga mulut membesar, akibatnya oksigen masuk melalui koane.

Setelah itu koane menutup dan otot rahang bawah dan otot geniohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut mendorong oksigen masuk ke paru-paru lewat celah-celah. Dalam paru-paru terjadi pertukaran gas, oksigen diikat oleh darah yang berada dalam kapiler dinding paru-paru dan sebaliknya, karbon dioksida dilepaskan ke lingkungan. Mekanisme ekspirasi adalah sebagai berikut. Otot-otot perut dan sternohioideus berkontraksi sehingga udara dalam paru-paru tertekan keluar dan masuk ke dalam rongga mulut. Celah tekak menutup dan sebaliknya koane membuka. Bersamaan dengan itu, otot rahang bawah berkontraksi yang juga diikuti dengan berkontraksinya geniohioideus sehingga rongga mulut mengecil. Dengan mengecilnya rongga mulut maka udara yang kaya karbon dioksida keluar.

5. Alat Pernapasan pada Reptilia

Paru-paru reptilia berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh tulang rusuk. Paru-paru reptilia lebih sederhana, hanya dengan beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar permukaan pertukaran gas. Pada reptilia pertukaran gas tidak efektif.

Pada kadal, kura-kura, dan buaya paru-paru lebih kompleks, dengan beberapa belahanbelahan yang membuat paru-parunya bertekstur seperti spon. Paru-paru pada beberapa jenis kadal misalnya bunglon Afrika mempunyai pundi-pundi hawa cadangan yang memungkinkan hewan tersebut melayang di udara.

6. Alat Pernapasan pada Burung

Pada burung, tempat berdifusinya gas pernapasan hanya terjadi di paru-paru. Paru-paru 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 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.

Bagan pernapasan pada burung di saat hinggap adalah sebagai berikut.

Burung mengisap udara Þ udara mengalir lewat bronkus ke pundi-pundi hawa bagian belakang Þ bersamaan dengan itu udara yang sudah ada di paru-paru mengalir ke pundipundi hawa Þ udara di pundi-pundi belakang mengalir ke paru-paru Þ udara menuju pundipundi hawa depan.

Kecepatan respirasi pada berbagai hewan berbeda bergantung dari berbagai hal, antara lain, aktifitas, kesehatan, dan bobot tubuh.