Sistem Pernapasan Hewan Vertebrata | Respirasi Vertebrata

Vertebrata merupakan kelompok hewan yang secara anatomis memiliki struktur tubuh paling kompleks, memiliki alat respirasi lebih lengkap. Dimulai dari yang sederhana pada ikan, sampai ke alat yang paling lengkap pada unggas dan mamalia. Perhatikan gambar berikut:

Alat pernapasan pada ikan (insang ikan) (a) operkulum (b) Sebagian insang yang dibesarkan; (c dan d) Irisan frontal melalui mulut dan faring.

       Sebagai hewan akuatik, ikan memiliki alat pernapasan yang disebut insang. Jumlah insang tiap sisi ada lima sampai tujuh buah. Insang memiliki pembuluh-pembuluh darah sehingga O2 yang larut dalam air dan memasuki insang akan langsung masuk ke pembuluh darah, karbon dioksida di insang

juga dikeluarkan. Pada ikan gurame, lele, sepat, gabus, insangnya mengalami pelebaran berlipat-lipat ke atas yang disebut labirin. Lipatan-lipatan labirin itu dapat menyimpan udara cadangan, mengingat ketiga jenis ikan tersebut hidup di daerah berlumpur dan kurang oksigen. Ikan jenis lain yang dinamakan Dipnoi (ikan pari) menyimpan cadangan oksigen dalam pulmoris, gelembung renang yang berfungsi sebagai paru-paru.

       Vertebrata yang memiliki struktur tubuh lebih maju daripada ikan adalah katak. Hewan ini merupakan hewan transisi antara lingkungan akuatik pada masa larva dan lingkungan terestrial pada masa dewasa. Meskipun telah  menjadi hewan daratan, katak dewasa tidak sepenuhnya dapat meninggalkan air. Hal ini ada kaitannya dengan sistem pernapasannya yang sebagian harus

dilakukan oleh kulit.

Telah dikatakan di atas bahwa kulit katak berperan penting dalam sistem pernapasan. Hal ini terjadi karena kulit katak mengandung banyak pembuluh darah, dan kulit tersebut tipis serta permiabel terhadap air dan gas. Akan tetapi, kulit akan berfungsi dalam pernapasan jika dalam keadaan basah sebab oksigen dari udara baru dapat berdifusi dalam bentuk larutan. Oleh karena itu, kulit katak dilapisi lendir untuk menghindari kekeringan.

        Sebagai hewan daratan, katak menggunakan paru-paru untuk bernapas, paru-parunya terdiri atas dua buah kantung berdinding tipis. Paru-paru menerima udara dari rongga mulut melalui glotis.

Udara yang masuk akan larut dalam cairan sel-sel epitel paru-paru, baru kemudian berdifusi ke dalam kapiler darah paru-paru. Di dalam kapiler, oksigen diikat oleh hemoglobin (HbO) dalam eritrosit. Dalam bentuk HbO inilah oksigen diedarkan oleh darah ke seluruh jaringan tubuh. Vertebrata berikut, yaitu kelompok reptilia. Perhatikan Gambar, organ pernapasan sepenuhnya dilakukan oleh paru-paru. Paru-paru reptilia jauh lebih besar daripada katak. Pada saat bernapas, paru-paru dibantu dengan kontraksi otot dada yang merenggangkan tulang-tulang rusuk sehingga menyempitkan rongga dada, menekan gas CO2 keluar dari paruparu.

       Kulit reptil tidak membantu proses pernapasan karena kering dan bersisik. Keadaan kulit seperti ini mencegah hilangnya cairan tubuh kulit. 

Kelompok unggas atau burung memiliki perangkat pernapasan lebih baik daripada ketiga kelompok vertebrata yang telah dikemukakan sebelumnya.

Sebagai hewan berdarah panas (homoiothermis), burung harus mempertahankan suhu tubuhnya yang cukup tinggi (40ºC). Untuk itu tentunya dibutuhkan energi yang banyak dan harus terpenuhi dengan perolehan oksigen cukup tinggi sebagai oksidatornya. Ukuran paru-paru burung lebih kecil dibandingkan dengan paru-paru pada reptil. Keistimewaan kelompok unggas adalah kebiasaan terbangnya. Hal ini menyebabkan struktur paru-paru paling berbeda dengan paru-paru vertebrata lain.

Kegiatan terbang dan mempertahankan suhu tubuh ini menyebabkan burung membutuhkan O2 yang banyak. Oleh karena itu, paru-paru burung berkembang membentuk kantung-kantung hawa di sekitar organ-organ visera untuk membantu paru-paru memperbanyak perolehan oksigen. Secara anatomis kita perlu mengetahui asal mula perkembangan kantung hawa atau sakus pneumatikus ini.

       Mula-mula tenggorokan (bronkus primer) bercabang di daerah paru-paru menjadi mesobronkus. Mesobronkus bercabang-cabang lagi menjadi bronkus sekunder. Bronkus sekunder bercabang-cabang membentuk parabronki. Tiap parabronki membentuk kapiler-kapiler udara yang saling beranyaman.

Kapiler udara ini mengandung banyak pembuluh darah. Pada kapiler-kapiler udara inilah terjadi proses pernapasan (tukar-menukar gas).

       Paru-paru burung dilengkapi dengan kantung-kantung udara. Kantung udara pada sistem pernapasan burung dikelompokkan menjadi kantung udara depan dan kantung udara belakang. Kantung hawa juga mengisi beberapa rongga pada tulang, dengan demikian akan mengurangi bobot

badan saat terbang. Pada waktu inspirasi udara mengalir melalui lubang hidung faring, trakea, bronkus, mesobronki. Dari mesobronki sebagian udara bersih disimpan pada kantung udara abdomen (kantung udara belakang) dan sebagian lagi mengalir melalui bronki sekunder (ventro bronki), parabronki, bronki sekunder (dorsobronki) lalu masuk ke kantung udara depan (kumpulan dari beberapa kantung udara). Pada parabronki terjadi pertukaran O2 dan CO2. Kantung udara depan berisi udara kotor (banyak mengandung CO2). Pada waktu ekspirasi udara bersih dari kantung udara belakang mengalir melalui ventrobronkis, parabronki (terjadi lagi pertukaran gas), dorso bronki, bronki, trakea dan ke luar. Udara kotor dari kantung udara depan langsung ke luar, melalui dorsobronki, bronki, dan trakea. Jadi, pada pernapasan burung terjadi pertukaran gas (pengambilan O2 dan pelepasan CO2) pada parabronki baik pada waktu inspirasi maupun waktu ekspirasi.

Bagan proses pernapasan pada burung

1. Inspirasi

    Pada waktu inspirasi udara dari bronki mengalir melalui mesobronki

2. Ekspirasi

       Pada mamalia, paru-parunya sama seperti pada manusia, terdiri atas beberapa gelambir. Bronkus memasuki paru-paru kemudian bercabangcabang sampai akhirnya ke bagian yang menggelembung berdinding tipis, disebut alveoli yang selalu basah dan banyak mengandung kapiler darah.

Alveoli merupakan tempat tukar-menukar O2 dengan CO2. Jumlah alveoli pada satu paru-paru sangat banyak; mencapai puluhan juta sampai ratusan juta. Dengan demikian, permukaan paru-paru sangat luas memungkinkan pengambilan O2 dengan leluasa. Mamalia yang hidup di air, seperti ikan paus dan ikan duyung, bernapas dengan paru-paru. Untuk mencegah masuknya air ke paru-paru, trakea ikan paus dan duyung bersekatsekat.

       Jika air masuk saat bernapas, air akan tertahan pada sekat trakea, kemudian disemprotkan melalui lubang di kepalanya. Ikan paus dan mamalia air lainnya sering muncul ke permukaan untuk menghirup udara atmosfer. Hal ini dilakukan sebab O2 yang terlarut tidak sebanyak O2 di atmosfer. Cara lain yang diatasi oleh mamalia air untuk masalah O2 ini, yaitu dengan menyimpan cadangan O2 di otot yang terikat oleh mioglobin. Jika masuk ke permukaan air yang kandungan O2-nya sangat

kurang, mioglobin akan membebaskan O2.