Jurnal Fisiologi Hewan Sistem Respirasi Hewan Vertebrata dan Invertebrata

PENGGUNAAN OKSIGEN PADA RESPIRASI

HEWAN VERTEBRATA (Hemidactylus platyurus) DAN INVERTEBRATA (Lumbricus terrestis, Valanga sp., dan Gryllus assimilis)

Rose Lolita

Fisiologi Hewan Kelas C

Program Studi Pendidikan Biologi

Universitas Jember

Roselolitaaa@gmail.com

Abstrak

Pada penelitian kali ini kami ingin membuktikan bahwa respirasi membutuhkan oksigen dan menghitung kecepatan penggunaan Oksigen dalam proses respirasi hewan vertebrata (Hemidactylus platyurus) dan invertebrata (Lumbricus terrestis, Valanga sp., dan Gryllus assimilis). Pada penelitian kali ini kami menggunakan alat respirometer untuk mengetahui kecepatan dai respirasi hewan yang kami teliti, yang pertama kami memasukkan hewan ke dalam tabung respirometer lalu memasukkan kapas berisi KOH dan menutup menggunakan pipa respirometer lalu menetesi dengan menggunakan eosin, dan kita mengamati perjalanan eosin. Perjalanan eosin ini sebagai indikator kecepatan dari kecepatan respirasi hewan dan menghitung juga waktu nya setiap 5 menit eosin sudah sampai brapa ml. Dapat di simpulkan bahwa laju respirasi paling cepat adalah pada cacing tanah hal ini dapat terjadi di karenakan pernafasan dari cacing tanah menggunakan kulit sehingga laju respirasinya paling cepat dan yang paling lama adalah laju respirasi dari serangga seperti jangkrik.

Kata kunci: Respirasi, Respirometer

Pendahuluan

            Respirasi pertukaran gas adalah pertukaran oksigen dan karbondioksida antara sel-sel yang aktif dengan lingkungan luarnya atau antara cairan tubuh hewan dengan lingkungan tempat hidupnya. Definisi respirasi juga meliputi proses biokimia yang berlangsung di dalam sel berupa perombakan molekul-molekul makanan dan transfer energi yang dihasilkan (respirasi seluler). Proses respirasi erat kaitannya dengan laju metabolisme (metabolit rate) yang didefinisikan sebagai unit energi yang dilepaskan per unit waktu. Laju respirasi pada hewan tergantung pada aktivitas metabolisme total dari organisme tersebut. Fungsi utama respirasi adalah dalam rangka memproduksi energi melalui metabolisme aerobik dan hal tersebut terkait dengan konsumsi oksigen (Santoso, 2009).

Pertukaran gas (Gas exchange) adalah pengambilan O₂ molekuler dari lingkungan dan pelepasan CO₂ ke lingkungan. Kondisi-kondisi untuk pertukaran gas sangat beranekaragam, bergantung pada apakah media respirasi sumber O₂ adalah udara atau air (Campbell, 2004: 74).

Reaksi kimia yang terjadi di dalam sel hewan sangat tergantung pada adanya oksigen O₂ sehingga di perlukan adanya suplai O₂ secara terus menerus. Hal ini berart bahwa Oksigen merupakan substansi yang penting dan sangat di butuhkan bagi semua hewan. Salah satu yang di hasilkan dari reaksi kimia yang terjadi di dalam sel hewan adalah gas carbon dioksida. Adanya CO₂ yang terlalu banyak di dalam tubuh harus di hindari, oleh karena itu CO₂ harus segera di keluarkan dari tubuh secara terus menerus (Wulangi, 1993:124).     

Walaupun struktur respirasi yang paling di kenal di antara hewan-hewan darat adalah paru-paru, struktur yang sebenarnya paling banyak di temukan adalah sistem trakea (tracheal system) serangga. Terbuat dari saluran-saluran udara yang bercabang-cabang ke seluruh tubuh, sistem ini adalah salah satu variasi pada tema permukaan respirasi internal. Saluran terbesar disebut trakea membuka keluar. Cabang-cabang terkecil membentang dekat permukaan nyaris setiap sel, tempat gas di pertukarkan melalui difusi melintasi epitelium lembap yang melapisi ujung cabang-cabang trakea. Karena sistem trakea membawa udara dalam jarak yang sangat dekat di hampir semua sel tubuh serangga, sistem tersebut dapat mentranspor O₂ dan CO₂ tanpa partisipasi sistem sirkulasi terbuka hewan tersebut (Campbell, 2004:77).

Serangga mempunyai alat pernapasan khusus berupa sistem trakea, yang terbuat dari pipa yang becabang di seluruh tubuh, merupakan salah satu variasi dari permukaan respirasi internal yang melipat-lipat dan pipa yang terbesar itulah yang disebut trakea. Bagi seekor serangga kecil, proses difusi saja dapat membawa cukup O2 dari udara ke sistem trakea dan membuang cukup CO2 untuk mendukung sistem respirasi seluler. Serangga yang lebih besar dengan kebutuhan energi yang lebih tinggi memventilasi sistem trakeanya dengan pergerakan tubuh berirama (ritmik) yang memampatkan dan mengembungkan pipa udara seperti alat penghembus (Campbell, 2004:113).

Pusat kontrol pernafasan (breathing control center) manusia berlokasi di dua daerah di otak, yaitu media oblongata dan pons. Dibantu oleh pusat kontrol di pons, pusat medula menurunkan irama dasar pernafasan, ketika kita bernafas dalam-dalam, mekanisme umpan balik negatif mencegah paru-paru kita supaya tidak membesar secara berlebihan, sensor peregangan dalam jaringan paru-paru mengirimkan influs saraf kembali ke medula yang akan menghambat pusat kontrol pernafasan (Santoso, 2009).

            Respirasi atau proses pernapasan merupakan proses reaksi oksidasi-reduksi, yang mana oksigen diambil dari udara bebas berfungsi sebagai oksidator dan mereduksi senyawa organik. Hasil reaksi oksidasi-reduksi ini rnenghasilkan karbon dioksida, air dan energi. Secara sederhana proses respirasi dapat digambarkan oleh persamaan sebagai berikut:

C₆H₁₂O₆+6O₂ 6CO₂+6H₂O

Laju respirasi juga dipengaruhi oleh suhu, semakin tinggi suhu bahan semakin tinggi laju respirasinya. Suhu dimana laju respirasi meningkat dengan pesat disebut dengan suhu kritis. Suhu kritis gabah pada kadar air 16.98 persen adalah 200C. Pengaruh suhu terhadap laju respirasi bervariasi tergantung dari kadar air, penyebaran biji, kapang dan serangga (Nurrahman, 2011).

            Hasil pengukuran menunjukkan bahwa laju konsumsi oksigen larva P. maxima tertinggi terjadi pada perlakuan suhu 28 o C, salinitas 34 ‰ (BF) dan terendah pada perlakuan suhu 26 o C, salinitas 30 ‰ (AD) (Winanto, 2009).

            Oksigen diperlukan untuk oksidasi zat makanan. Dari proses oksidasi ini akan dihasilkan energi untuk berbagai keperluan tubuh. Hasil samping dari proses oksidasi adalah gas karbondioksida (CO2) yang selanjutnya akan dikeluarkan dari tubuh. Dengan demikian antara tubuh dengan lingkungan sekitarnya berlangsung suatu proses pertukaran gas O2 dan CO2. Proses pengambilan oksigen, pengeluaran karbondioksida, dan penggunaan energi di dalam tubuh manusia dikenal sebagai proses pernapasan atau respirasi (Yulia, 2013).

            Ada beberapa fungsi  pernafasan, fungsi berlaku pada seluruh mahluk hidup yang bertulang belakang. Urutan dua teratas merupakan fungsi utama, selanjutnya merupakan sekunder dari sistem pernafasan yaitu, menyediakan oksigen untuk darah, mengambil karbon dioksida dari dalam darah, membantu dalam mengatur keseimbangan dan regulasi keasaman cairan ekstraseluler dalam tubuh, membantu pengendalian suhu elliminasi air, fonasi (pembentukan suara) (Yulia, 2013).

Metodologi Penelitian

            Penelitian ini di laksanakan di ruang laboratorium 19 program studi pendidikan biologi Universitas Jember. Pada praktikum kali ini kami melakukan penelitian respirasi terhadap hewan vertebrata dan invertebrata. Pertama kami menyiapkan alat dan bahan terlebih dahulu. Kami menggunakan bahan yaitu cacing tanah (Gryllus assimilis), kemudian  cicak (Hemidactylus platyurus), belalang (Valanga sp.), jangkrik (Lumbricus terrestis), eosin dan kapas. Kemudian alat yang kami gunakan adalah pipet, respirometer, timbangan dan stopwatch.

            Pada penelitian kali ini pertama kami menimbang terlebih dahulu hewan yang akan di masukkan ke dalam tabung respirometer, kemudian memasukkan hewan tersebut ke dalam tabung respirometer, lalu membasahi kapas dengan menggunakan KOH, dan memasukan kapas yang telah basah tersebut ke dalam tabung respirometer yang berisi hewan yang telah di timbang, lalu menutupnya dengan menggunakan pipa respirometer. Di tetesi dengan menggunakan eosin pada ujung pipa, di hitung setiap 5 menit kecepatan respirasinya brapa dengan melihat pada pipa respirometer terdapat skala tertentu.

Hasil dan pembahasan

            Pada penelitian kali ini kami melakukan penelitian mengenai respirasi (Gas exchange) pada beberapa anggota hewan vertebrata maupun invertebrata. Respirasi sendiri merupakan proses pengambilan oksigen (O₂) dan pemasukan bahan makanan (C₆H₁₂O₆) yang akan di ubah melalui reaksi kimia yang terjadi di sistem pernafasan menjadi gas karbon dioksida (CO₂), ATP dan juga air (H₂O). Pada penelitian kali ini kami mendapatkan hasil sebagai berikut :

Kel	Hewan	BB Gr	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Belalang	1,5	0,2	0,12	0,11	0,11	0,10	0,7	0,7	0,2	-	-
2	Cicak	3	0,16	0,13	0,15	0,14	0,19	-	-	-	-	-
3	Cacing tanah	3	0,3	0,13	0,20	0,11	0,16	-	-	-	-	-
4	Jangkrik	0,4	0,33	0,20	0,13	0,15	0,09	0,07	0,11	-	-	-
5	Jangkrik	0,5	0,14	0,08	0,05	0,07	0,07	0,05	0,06	0,08	0,23	0,17

Kel	Hewan	Rata-rata	Laju respirasi
1	Belalang	0,28	0,02
2	Cicak	0,54	0,18
3	Cacing tanah	0,18	0,06
4	Jangkrik	0,15	0,13
5	Jangkrik	0,1	0,067

Pada praktikum kali ini hewan vertebrata seperti cicak dan hewan invertebrata seperti cacing, jangkrik dan belalng di masukkan ke dalam tabung respirometer yang kemudian di masukkan kapas yang terdapat KOH di dalamnya ke dalam tabung respirometer. Pada percobaan kali ini KOH berfugsi sebagai pengikat CO₂ yang di hasilnya dalam proses respirasi baik respirasi invertebrata ataupun vertebrata, hewan invertebrata maupun vertebrata tidak dapat menghirup kembali CO₂ yang di keluarkan melalui proses pernafasan tersebut karena CO₂ yang di keluarkan tersebut merupakan sampah atau racun sehingga apabila di masukkan kembali ke dalam tubuh akan menjadi racun dan mematikan. Hal ini sesuai dengan teori Wulangi, (1993:124) adanya CO₂ yang terlalu banyak di dalam tubuh harus di hindari, oleh karena itu CO₂ harus segera di keluarkan dari tubuh secara terus menerus.  Karena CO₂ yang di keluarkan tersebut tidak di serap lagi oleh tubuh maka yang di serap utamanya adalah O₂ atau mengkonsumsi Oksigen. Pengikatan KOH dan CO₂ memiliki reaksi kimia KOH + CO₂ yang nantinya akan menghasilkan K₂CO₃ DAN H₂O, reaksi antara pengikatan ini akan mengakibatkan CO₂ yang di keluarkan di dalam tabung respirasi tidak menganggu proses respirasi yang terjadi yaitu penggunaan oksigen. Dan respirasi pun akan berjalan lancar tanpa di ganggu oleh adanya CO₂.

            Kemudian fungsi eosin pada praktikum kali ini adalah sebagai indikator kadar oksigen atau laju oksigen di dalam pipa respirometer. Dimana hewan invertebrata ataupun hewan vertebrata akan menghirup oksigen yang ada pada tabung dan pipa respirometer sehingga dengan adanya penghirupan oksigen maka akan mengakibatkan eosin yang ada di pipa akan bergerak menuju tabung respirometer sesuai dengan pengambilang oksigen yang di ambil oleh hewan tersebut. Hal ini sesuai dengan teori Junquera (2007) eosin adalah metode pewarnaan yang banyak digunakan dalam dalam pewarnaan jaringan sehingga ia di perlukan dalam diagnosa medis dan penelitian.

            Lalu fungsi malam atau vaselin atau plastisin yang kami gunakan pada penelitian kali ini adalah supaya pada tabung respirometer laju respirasi atau penggunaan tidak mengalami kebocoran. Apabila mengalami kebocoran maka penelitian yang sedang di lakukan percuma di karenakan hasil tidak murni. Sehingga laju respirasi ini haruslah sangat di jaga supaya di dalam tabung tetap terjadi respirasi yang baik dan murni sehingga hasil yang di dapatkan pun valid.

            Pada hasil pengamatan belalang pada kelompok 1 memiliki rata-rata penggunaan oksigen respirasi 0,28. Jika di bandingkan hewan invertebrata lainnya pada kelompok 3 seperti cacing di dapat rata-rata penggunaan oksigen 0,54. Sehingga dapat kita ketahui bahwa kecepatan respirasi pada cacing lebih tinggi dibandingkan dengan belalang hal ini di karenakan cacing menggunakan kulitnya untuk bernafas sehingga lebih cepat penggunaan oksigennya karena luas permukaan pada cacing lebih luas di bandingkan pada belalang yang hanya menggunakan trakea yang terbuat dari pipa yang becabang di seluruh tubuh, merupakan salah satu variasi dari permukaan respirasi internal yang melipat-lipat dan pipa yang terbesar itulah yang disebut trakea. Sehingga kecepatan respirasinya lebih cepat cacing daripada belalang di karenakan cacing memiliki alat pernafasan pada permukaan nya yang luas bidangnya semakin luas sehingga bidang penyerapan oksigennya lebih banyak.

Pada hasil pengamatan belalang kelompok 1 memiliki berat tubuh 1,5 gram dan laju respirasi 0,02 sedangkan pada berat cacing pada kelompok 3 yang memiliki berat yang berbeda dengan berat belalang 3 gram dan memiliki laju respirasi 0,06. Sehingga dari hasil tersebut dapat kita ketahui bahwa semakin besar atau berat badan suatu hewan maka hewan tersebut lebih banyak membutuhkan energi. Di karenakan semakin berat suatu tubuh hewan maka komponen sel penyusun tubuhnya semakin banyak sehingga mengakibatkan membutuhkan lebih banyak oksigen yang di butuhkan. Untuk mengimbangi hal tersebut maka dari itu hewan yang lebih kecil atau beratnya lebih sedikit dalam melakukan respirasi atau penggunaan oksigennya sedikit sedangkan hewan ynag memiliki berat yang besar maka hewan tersebut pengambilan oksigennya semakin banyak agar tubuhnya tetap dalam keadaan sehat.

            Pada hasil pengamatan rata-rata kecepatan respirasi pada kelompok 2 yaitu cicak 0,54 jika di badingkan dengan kelompok 3 rata-rata kecepatan respirasi pada cacing 0,18. Hal ini dapat terjadi jika kita lihat dari kesempurnaan organ pernafasan pada hewan tersebut pada cicak yang merupakan hewan vertebrata yang memiliki alat respirasi lebih sempurna dari pada cacing maka hal tersebut sesuai dengan teori dimana organ pada hewan vertebrata lebih kompleks dan sempurna jika di bandingkan dengan hewan vertebrata, cacing hanya menggunakan respirasi kulit tubuhnya untuk bernafas maka tidak cukup cepat jika di bandingkan dengan hewan vertebrata seperti cicak.

            Kemudian pada hasil pengamatan berat badan yang nantinya akan berhubungan dengan laju respirasi. Pada kelompok 2 cicak memiliki berat yang sama dengan kelompok 3 cacing yaitu 3 gram akan tetapi memiliki laju respirasi yang berbeda. Pada cicak di dapatkan hasil laju respirasinya adalah 0,18 sedangkan pada cacing di dapatkan hasil 0,06. Jika kita lihat pada laju respirasi cicak lebih tinggi di bandingkan dengan laju respirasi cacing hal ini di karenakan berbeda spesies dan mereka memiliki organ pernafasan yang berbeda pula, cicak menggunakan paru-paru sedangkan cacing menggunakan kulit untuk respirasi sehingga laju respirasinya lebih cepat pada cicak karena organ sudah sempurna.

            Kemudian pada kelompok 4 dan 5 yang menggunakan jenis hewan yang sama-sama menggunakan jangkrik. Pada jangkrik kelompok 4 dengan berat badan 0,4 gram di dapatkan kecepatan respirasinya 0,15 dan laju respirasinya 0,13. Sedangkan pada jangkrik kelompok 5 memiliki berat badan 0,5 gram dan di dapat rata-rata kecepatan respirasi 0,1 dan laju respirasinya 0,067. Berdasarkan hasil di atas di dapat hasil yang berbeda baik kecepatan maupun laju respirasi. Hal ini dapat terjadi dikarenakan hewan yang memiliki massa atau berat tubuh yang lebih besar membutuhkan energi yang lebih banyak jugak sehingga oksigen yang di hirup pun lebih banyak. Pada hewan yang memiliki berat memiliki sel yang lebih banyak sehingga lebih banyak membutuhkan oksigen daripada hewan berat atau massa tubuhnya lebih kecil. Sehingga dapat kita tahu bahwa semakin berat massa atau berat tubuh suatu hewan maka kebutuhan akan oksigen akan semakin banyak pula oksigen yang di butuhkan, semakin ringan massa atau berat tubuh hewan maka penggunaan oksigen akan semakin sedikit karena sel yang ada di dalam tubuhnya sedikit.

            Kemudian ukuran dari jangkrik atau luas permukaan dari jangkrik ini semakin ukurannya besar semakin cepat laju respirasinya. Pada kelompok 5 ukuran dan beratnya lebih besar jika di bandingkan dengan laju respirasi pada jangkrik kelompok hal tersebut sudah sesuai dengan teori yang ada.

            Sehingga dapat kita ketahui pengaruh berat tubuh hewan,  semakin berat tubuh suatu hewan maka energi yang di butuhkan semakin banyak. Ketika energi yang di butuhkan semakin banyak maka oksigen yang di butuhkan dalam tubuh semakin banyak, karena adanya keterkaitan antara energi yang di keluarkan dengan oksigen yang di gunakan. Jika energi yang di butuhkan semakin banyak maka oksigen dan zat makanan yang masuk ke dalam tubuh hewan juga banyak, jadi antara yang dimasukkan dalam proses respirasi dan di hasilkan haruslah seimbang. Apabila tidak seimbang maka akan mengakibatkan hewan tersebut menjadi lemas dan lama kelamaan akan meninggal.

            Ada beberapa faktor yang mempengaruhi konsumsi O₂ pada hewan adalah berat badan pada hewan dimana semakin berat maka oksigen yang di butuhkan semakin banyak di karenakan proses metabolismenya ikut naik. Dan juga umur suhu semakin tua maka oksigen yang di gunakan oleh tubuh semakin sedikit di karenakan laju metabolisme tubuh tidak lagi secepat pada saat muda, pada saat lahir sampai muda oksigen yang di butuhkan oleh tubuh semakin banyak karena laju metabolisme kita semakin cepat. Lalu faktor selanjutnya adalah kegiatan tubuh atau aktivitas tubuh dimana semakin banyak kegiatan yang di lakukan maka respirasi akan meningkat di karenakan kita membutuhkan energi yang lebih untuk melakukan kegiatan-kegiatan yang berat, akan tetapi jika kita jarang melakukan aktifitas atau kita hanya melakukan aktifitas ringan maka kita tidak membutuhkan energi yang banyak sehingga laju respirasi menurun. Kemudian respirasi juga di pengaruhi oleh posisi tubuh ketika tubuh dalam posisi telentang tidur respirasi yang di butuhkan berkurang karena kita tidak melakukan apapun dan tidak membutuhkan energi untuk telentang, akan tetapi apabila dalam posisi berdiri maka respirasi akan meningkat di karenakan membutuhkan energi untuk berdiri. Lalu faktor selanjutnya adalah kelamin dari hewan, hewan jantan cenderung membutuhkan oksigen yang lebih banyak dari pada betina di karenakan aktifitas tubuhnya lebih banyak jika di bandingkan dengan betina.

            Hal tersebut sesuai dengan teori (Tim Dosen Fiologi Hewan, 2015) dimana frekuensi pernafasan pada hewan di pengaruhi oleh beberapa faktor. Yang pertama adalah faktor umur, yang kedua adalah faktor jenis kelamin. Kemudian posisi dari tubuh tersebut. Lalu kegiatan yang di lakukan oleh hewan tersebut.

Kesimpulan

            Pada penelitian yang kami lakukan kami berhasil membuktikan bahwa respirasi pada hewan tersebut membutuhkan oksigen, dengan indikator nya adalah pergerakan dari eosin yang terdapat pada ujung pipa respirometer. Seluruh penelitian yang kami lakukan berhasil membuktikan di karenakan pada saat penelitian eosin bergerak cepat yang menandakan bahwa hewan tersebut menghirup oksigen. Kecepatan respirasi pada beberapa hewan berbeda-beda yang paling cepat respirasinya adalah cicak karena cicak merupakan vertebrata yang merupakan hewan tingkat tinggi yang memiliki organ respirasi yang kompleks dan memiliki berat badan yang paling berat sehingga laju dan kecepatan respirasinya tinggi, sedangkan yang memiliki laju dan kecepatan respirasi paling kecil adalah jangkrik hal ini di karenakan jangkrik memiliki ukuran tubuh yang relatif kecil di bandingkan dengan hewan lainnya sehingga kebutuhan oksigennya pun relatif lebih sedikit jika di bandingkan dengan hewan lainnya.

Daftar Pustaka

Santoso, Putra. 2009. Bahan Ajar Fisiologi Hewan. Padang: Universtas Andalas

Campbell, jwrence G. Mitchell Neil A.2004. Biologi edisi 5 jilid 3. Jakarta:             Erlangga

Tim Dosen Fisiologi Hewan. 2015. Buku Petunjuk Praktikum Fisiologi Hewan. Jember: Universitas Jember Press

Yulia, Ratna. 2013. Sistem Pernafasan Pada Manusia. Jurnal Pendidikan. Vol 1: Halaman 1-10

Junqueira,LC. 2007. Histology Dasar Edisi 10. Jakarta : EGC

Nurrahman. 2011. Susut Bobot Beras Selama Penyimpanan Karena Respirasi. Jurnal Pertanian. Vol 2: Halaman 53-63

Winanto, Tjahjo. 2009. Pengaruh Suhu dan Salinitas Terhadap Respon Fisiologi Larva Tiram Mutiara Pinctada maxima (Jameson). Jurnal Biologi Indonesia. Vol 6: Halaman 51-69

Wulangi, S, Kartolo. 1993. Prinsip-prinsip Fisologi Hewan. Bandung: ITB Press

LAMPIRAN

Kelompok	Gambar
1 (Belalang)
2 (Cicak)
3 (Cacing)
4 (Jangkrik)
5 (Jangkrik)