Sistem Respirasi pada Hewan Vertebrata

Kali ini kita akan membahas sisterm respirasi atau pernafasan pada hewan bertulang belakang atau sering disebut dengan hewan vertebrata

1. Sistem respirasi pada Ikan (Pisces)

Hewan yang menyesuaikan diri dengan lingkungan air umumnya bemapas dengan insang. Ada yang insangnya dilengkapi tutup insang (operkulum), misalnya ikan bertulang sejati (Osteichthyes), dan ada pula yang insangnya tidak bertutup insang, misalnya pada ikan bertulang rawan (Chondrichthyes). Di samping itu, ada pula kelompok ikan paru-paru, yang bernapas dengan pulmosis.
Insang ikan terdiri atas bagian lengkung insang, rigi-rigi dan lembar insang. Lengkung insang tersusun atas tulang rawan berwarna putih. Pada lengkung insang ini tumbuh pasangan rigi-rigi yang berguna untuk menyaring air pernafasan yang melalui insang.
Lembaran insang tersusun atas jaringan lunak, berbentuk sisir dan berwarna merah, karena mempunyai banyak pembuluh kapler darah yang merupakan cabang dari arteri insang. Pada lembaran yang kaya kapiler darah inilah pertukaran CO2 dan oksigen berlangsung.
Insang ikan tersimpan di dalam rongga insang dan terlindung oleh tutup insang. Mekanisme pemapasan ikan bertulang sejati meliputi dua tahap, yakni fase inspirasi dan ekspirasi.

1. Fase inspirasi : Fase inspirasi merupakan fase pengambilan air ke dalam insang. Mekanisme inspirasi adalah sebagai berikut: tutup insang menutup, mulut terbuka, akibatnya tekanan dalam mulut rendah dan air dari luar masuk ke dalam rongga mulut.
2. Fase ekspirasi : Fase ekspirasi adalah fase pengeluaran air. Setelah air masuk ke dalam rongga mulut, celah mulut menutup, tutup insang membuka, tekanan yang lebih besar di dalam rongga mulut menyebabkan air ke luar melewati celah tutup insang tersebut. Pada saat air ke luar melalui lembaran insang, oksigen berdifusi ke dalam kapiler darah, sedangkan CO₂ berdifusi dari darah ke dalam air. Jadi pertukaran 0₂ dan CO₂ pada ikan terjadi pada fase ekspirasi.

Pada ikan paru-paru (Dipnoi) mempunyai cara pernafasan yang menyerupai amfibi. Di samping insang, ikan paru-paru mempunyai satu atau sepasang gelembung udara seperti paru-paru, yang dapat digunakan untuk membantu pernapasan, disebut pulmosis. Gelembung ini dikelilingi banyak pembuluh darah. Pulmosis dihubungkan dengan kerongkongan oleh duktus pneumatikus. Saluran ini merupakan jalan masuk dan keluarnya udara dari mulut ke gelembung dan sebaliknya, sekaligus memungkinkan terjadinya difusi udara ke kapiler darah.
Ikan paru-paru hidup di rawa-rawa dan di sungai. Bila airnya kering dan insangnya tidak berfungsi, dia masih mampu bertahan hidup karena bernapas menggunakan gelembung udaranya. Berdasarkan kenyataan ini, maka dapat disimpulkan bahwa ikan paru-paru merupakan makhluk peralihan dari ikan ke amfibia.

2. Sistem respirasi pada Burung (Aves)

Susunan alat pemapasan burung terdiri atas:

• lubang hidung
• celah tekak atau faring yang menghubungkan rongga mulut dengan trakea
• trakea atau batang tenggorok – di dalam percabangan batang tenggorok terdapat pita suara yang disebut syrink
• sepasang paru-paru

Paru-paru yang ukurannya relatif kecil ini dihubungkan dengan kantong-kantong hawa atau pundi-pundi hawa (sakus pneumatikus). Kantong hawa berfungsi untuk:

• membantu pemapasan, terutama pada waktu terbang
• membantu memperbesar ruang siring, sehingga memperkeras suara
• mencegah hilangnya panas badan secara berlebihan
• mengatur berat jenis tubuh pada saat burung terbang

Sistem Pernapasan pada burung saat tidak terbang

1. Fase Inspirasi : tulang rusuk bergerak ke depan – volume rongga dada membesar – tekanan mengecil – udara akan masuk melalui saluran pernapasan. Saat inilah sebagian oksigen masuk ke paru-paru dan O₂ berdifusi ke dalam darah kapiler, dan sebagian udara dilanjutkan masuk ke dalam katong-kantong udara.
2. Fase Ekspirasi : tulang rusuk kembali ke posisi semula – rongga dada mengecil – tekanan membesar. Pada saat ini udara dalam alveolus dan udara dalam kantong-kantong hawa bersama-sama keluar melalui paru-paru. Pada saat melewati alveolus, O₂ diikat oleh darah kapiler alveolus, dan darah melepas CO₂. Dengan demikian, pertukaran gas CO₂ dan O₂ dapat berlangsung saat inspirasi dan ekspirasi.

Sistem Pernapasan pada burung saat terbang

Pada saat terbang, burung tidak dapat menggerakkan tulang rusuknya. Oleh sebab itu, pada saat burung terbang yang berperan penting dalam pernapasan adalah kantong hawa. Inspirasi dan ekspirasinya dilakukan secara bergantian oleh pundi-pundi hawa antar tulang korakoid (bahu) dan pundi hawa bawah ketiak.

1. Fase Inspirasi : Pada saat sayap diangkat, pundi hawa antar tulang korakoid terjepit, sedangkan pundi hawa ketiak mengembang, akibatnya udara masuk ke pundi hawa ketiak melewati paru-paru, terjadilah inspirasi. Saat melewati paru-paru akan terjadi pertukaran gas O₂ dan CO₂.
2. Fase Ekspirasi : Sebaliknya pada saat sayap diturunkan, pundi hawa ketiak terjepit, sedangkan pundi hawa antar tulang korakoid mengembang, sehingga udara mengalir keluar dari kantong hawa melewati paru-paru sehingga terjadilah ekspirasi. Saat melewati paru-paru akan terjadi pertukaran gas O₂ dan CO₂. Dengan cara inilah inspirasi dan ekspirasi udara dalam paru-paru burung saat terbang. Jadi pertukaran gas pada burung saat terbang juga berlangsung saat inspirasi dan ekspirasi. 

3. Sistem respirasi pada Katak (Amphibi)

Katak merupakan vertebrata yang dalam perkembangan hidupnya mengalami metamorfosis. Saat baru menetas dari telur hingga usia tertentu katak masih berupa berudu, hidup di air seperti ikan. Pada saat itu berudu bernapas dengan insang. Mula-mula berupa insang luar, dan setelah berumur lebih kurang 12 hari, insang luar diganti insang dalam. Selanjutnya insang dalam ini akan berkembang menjadi paru-paru, sedangkan insang luarnya berkembang menjadi bagian dari kulit. Setelah mengalami metamorfosis dan menjadi katak, alat pernapasannya berubah menjadi kulit dan paru-paru. Pemapasan dengan kulit berlangsung efektif secara difusi baik di darat maupun di air sedangkan pernafasan paru-paru hanya dilakukan saat berada di darat.
Mekanisme pernapasan pada katak juga meliputi inspirasi dan ekspirasi. Mekanisme pernapasan pada katak selengkapnya sebagai berikut.

1. Fase Inspirasi : Udara bebas masuk melalui celah hidung (koane) ke rongga mulut terus ke paru-paru. Bila otot bawah rahang bawah (sub mandibularis) mengendor maka volume rongga mulut membesar. Selanjutnya udara dari luar akan masuk ke rongga mulut melalui koane. Kemudian koane tertutup, dilanjutkan otot bawah rahang bawah berkontraksi. Akibatnya rongga mulut mengecil, tekanan udara rongga mulut meningkat, sehingga udara dari rongga mulut masuk ke paru-paru. Di dalam paru-paru oksigen berdifusi ke darah kapiler, sedangkan darah kapiler alveolus berdifusi ke luar.
2. Fase Ekspirasi : Setelah terjadi terjadi pertukaran gas di dalam paru-paru, otot bawah rahang bawah berelaksasi dan otot perut berkontraksi, sehingga rongga mulut membesar, sementara isi perut menekan paru-paru, sehingga udara dari dalam paru-paru masuk ke rongga mulut. Selanjutnya otot bawah rahang bawah berkontraksi, rongga mulut mengecil, sedangkan tekanannya meningkat sehingga udara akan keluar melalui koane.

Untuk respirasi pada kelompok hewan lain sama prosesnya dengan mamalia atau manusia.