1. 1
UNIVERSITAS
JENDERAL SOEDIRMAN
FISIOLOGI HEWAN I
Nov 2012
RESPIRASIRESPIRASI
MATERI :MATERI :
• Strategi respirasiStrategi respirasi
• Ventilasi dan pertukaran gasVentilasi dan pertukaran gas
• Pengaturan Sistem Respirasi VertebrataPengaturan Sistem Respirasi Vertebrata
2. 2
Pendahuluan
• Respirasi adl pertukaran oksigen dan CO2
diantara lingkungan dan mitokondria dlm sel
• Pada hewan dengan respirasi udara, pengambilan
oksigen oleh sel didahului oleh pelarutan oksigen
dalam medium air
• Respirasi dapat terjadi melalui difusi pada hewan
uniseluler
• Pada hewan spt sponge dan cnidaria, respirasi
terjadi melalui kombinasi gerakan air dan difusi
3. 3
Pendahuluan (lanjutan)
• Insekta, respirasi terjadi melalui kombinasi aliran udara
dan difusi
• Hewan dengan sistem sirkulasi darah, respirasi terjadi
melalui difusi dan aliran cairan darah, seperti pd cacing
tanah
• Hewan dengan insang dan paru-paru internal sering
menggerakan medium eksternal menyeberangi
permukaan respirasi, suatu proses yang disebut ventilasi
• Empat tahap respirasi pd hewan dengan insang dan paru-
paru internal : aliran medium melewatii permukaan
respirasi, difusi menembus permukaan respirasi,
transport gas dan difusi kedalam jaringan
4. 4
Tiga strategi utama respirasi hewan
1. Mengalirkan medium eksternal melalui tubuh
2. Difusi gas melalui permukaan tubuh dikombinasikan
dengan transport gas dalam sistem sirkulasi internal
3. Difusi melalui permukaan respiratori khusus
dikombinasikan dengan sistem sirkulasi
• Strategi 1 ditemukan pd sponge, cnidaria dan
arthropoda darat
• Strategi 2 disebut juga cutaneous respiration
Memiliki beberapa keterbatasan : kulit harus tipis
untuk meminimimalkan jarak difusi, harus hidup di air
atau lingkungan darat yang lembab, luas permukaan
kulit cukup terbatas
5. 5
Tipe ventilasi dan efeknya pd
pertukaran gas
Ventilasi nondirectional
• Terjadi bila aliran medium melewati permukaan pertukaran gas
dalam suatu pola yang unpredictable
• Hewan-hewan yang menggerakan insangnya pd medium eksternal
adalah contoh dari pola ini
Ventilasi tidal
• Terjadi bila eksternal medium bergerak masuk dan keluar ruang
respirasi dalam a back-and-forth movement
• Umumnya tidak mampu mengosongkan sempurna ruang respirasi
pd tiap siklus respirasi
• Jadi ketika hewan bernafas, medium segar yg masuk bercampur
dgn medium residual pd ruang respirasi
• PO2 ruang respirasi lebih rendah drpd medium eksternal
7. 7
Ventilasi unidirectional
• Darah dapat mengalir dalam satu dari tiga cara, relatif terhadap
aliran medium
• Disebut aliran concurrent bila darah mengalir dalam arah yang
sama dengan aliran medium. O2 darah yang meninggalkan
permukaan respirasi seimbang dengan medium eksternal
• Aliran counter-current bila darah mengalir dalam arah berlawanan
dengan aliran medium. O2 darah yang meninggalkan permukaan
respirasi dapat mendekati inhaled medium. Efisiensi tergantung
laju aliran darah dan medium, lebih efisien bila aliran keduanya
lambat
• Aliran crosscurrent, bila aliran darah membentuk sudut terhadap
aliran medium eksternal. Po2 Pembuluh efferent yang meninggalkan
permukaan respirasi umumnya lebih tinggi drpd concurrent , tetapi
lebih rendah drpd counter-current.
9. 9
Ventilasi dan Pertukaran Gas
• Hewan menggunakan strategi berbeda untuk respirasi
di air dan udara
• Hewan dengan medium respirasi air umumnya memiliki
insang yg berventilasi secara unidirectional
• Hewan dengan medium respirasi udara memiliki paru-
paru dgn ventiasi tidal atau menggunakan sistem
tabung berisi udara, spt pada insekta
• Hewan yg bernafas di air harus memventilasi
permukaan respirasinya 30 kali lebih kuat agar dapat
memperoleh oksigen yang sama dengan hewan darat
• Hewan air memiliki PCO2 arteri 20 kali lebih rendah
drpd hewan darat
10. 10
Ventilasi pd Sponge dan Cnidaria
• Pada Sponge, lecutan flagella choanocyte menggerakan
air melewati serangkaian pori, disebut ostia, masuk
spongocoel. Oksigen berdifusi dari air masuk sel,
sedangkan CO2 berdifusi keluar. Air lalu keluar dr
spongocoel lewat osculum.
• Beberapa cacing pipih juga menggunakan cara yg sama.
Usus dari spesies ini dibatasi oleh sel-sel bersilia, dan
lecutan silia ini menggerakan air berisi oksigen ke
seluruh tubuh.
• Pada Cnidaria, kontraksi otot menggerakkan air melalui
mulut masuk ruang gastrovasculer. Air melewati
jaringan, dan O2 berdifusi masuk sel, air keluar lewat
mulut.
11. 11
Ventilasi pada Mollusca
• Sebagian besar Mollusca, insangnya bersilia. Lecutan
silia menggerakan air melewati insang, memungkinkan
aliran unidirectional medium eksternal. Pada banyak
spesies, aliran darah melalui insang tersusun dalam pola
countercurrent terhadap aliran air.
• Insang Cephalopoda, spt oktopus dan squid, tidak
bersilia. Kontraksi otot mantel menggerakkan air secara
unidirectional melalui rongga mantel melewati insang,
memungkinkan terjadinya mekanisme pertukaran
countercurrent.
12. 12
Ventilasi pompa bukkal pd Elasmobranch
• Elasmobranch memventilasi ruang branchialnya dengan
memperbesar volume ruang bukkal (mulut)
• Peningkatan volume bukkal menyebabkan cairan tersedot
masuk keruang bukkal melalui mulut dan spirakel. Hewan
lalu menutup mulut dan spirakelnya, otot-otot disekitar
rongga bukkal berkontraksi, mengurangi volume rongga
bukkal, mendorong air melewati insang dan keluar melalui
celah insang
• Jadi pada hewan ini rongga bukkal berfungsi sebagai
pompa penyedot dan pendorong
• Aliran air unidirectional dan aliran darah yg melewati
insang tersusun dalam countercurrent yang meningkatkan
efisiensi pertukaran gas
13. 13
Ventilasi pada ikan Teleostei
• Insang terletak pada ruang operkulum yang ditutup
operkulum
Empat tahap siklus ventilasi Teleostei ;
1. Mulut terbuka, katup operkulum tertutup, rongga
bukkal membesar dan rongga operkulum membesar
2. Mulut tertutup, katup operkulum tertutup, rongga
bukkal mengecil, dan ruang operkulum membesar
3. Mulut tertutup, katup operkulumterbuka , rongga
bukkal mengecil, dan rongga operkulum mengecil
4. Mulut terbuka, katup operkulum terbuka, rongga bukkal
membesar dan rongga operkulum mengecil
16. 16
150 120 90 60 30
140 110 80 50 20
Air
Darah
Diagram aliran arus berlawanan pada insang ikan.
Angka menunjukkan tekanan parsial oksigen (Po2)
dalam air dan darah.
UNIVERSITAS
JENDERAL SOEDIRMAN
18. 18
Pertukaran gas pada ikan yang bernafas
diudara
• Memiliki organ pernafasan tambahan yang dapat
digunakan untuk mengambil oksigen udara
• Elektrik eel menggunakan mulut dan rongga pharynk
untuk pertukaran gas
• Catfish, memiliki lambung yang sangat vaskuler untuk
pertukaran gas
• Lungfish memiliki organ pernafasan udara yg sangat
berkembang. Terdapat 3 genera lungfish ; Australian
lungfish memp satu lung dan insang relatif berkembang.
African lungfish and South American lungfish memp
bilobed lung dan insang mereduksi
21. 21
Bila lungfish Afrika dan
Amerika Selatan
ditempatkan diluar air,
konsumsi oksigen tidak
berubah, tidak demikian
dengan lungfish
Australia. Pada spesies
ini kejenuhan oksigen
arteri juga menurun
22. 22
Pertukaran gas pada Insekta
• Respirasi menggunakan sistem trachea
• Trachea merupakan tabung berisi udara yang
menetrasi ke dalam tubuh
• Trachea bercabang dan berakhir pada
struktur berdinding tipis disebut tracheolus.
• Ujung tracheolus berisi cairan sirkulasi
disebut hemolymp
• Oksigen terlarut dalam cairan hemolimph, lalu
berdifusi menyeberangi dinding tipis
tracheolus
25. 25
UNIVERSITAS
JENDERAL SOEDIRMAN
RESPIRASI Serangga membawa gelembung
udara ketika menyelam. Didalam
air terjadi pertukaran gas antara
gelembung udara dengan sistem
trakhea serangga dan antara air
dengan gelembung udara. Arah
aliran gas tergantung pada
tekanan parsial O2, CO2 dan N,
dan tekanan total (P) dalam
gelembung udara. Tanda panah
menunjukkan difusi molekul gas.
Total tekanan parsial gas dalam
air (dan di atmosfir) = 742,7
mmHg pada permukaan tetapi
meningkat ketika buih dibawa
menyelam kedalam air.
