Ani Rahmawati, S.Pi, M.Si Jurusan Perikanan Fakultas Pertanian- UNTIRTA
RESPIRASI Mengapa oksigen penting? Respirasi adalah proses pengambilan oksigen dari lingkungan ke dalam tubuh dan pelepasan karbondioksida keluar dari tubuh organisme menuju lingkungan Oksigen dibutuhkan oleh ikan untuk mengoksidasi zat makanan (karbohidrat, lemak, protein) sehingga dapat menghasilkan energi. Hewan air hidup pada lingkungan dengan kondisi oksigen terlarut yang terbatas dibandingkan dengan hewan darat yang dapat menghirup O2 yang melimpah di udara (konsekuensi: perbedaan laju metabolisme)
Hewan kecil mengambil oksigen melalui permukaan tubuh, tetapi sebagian besar hewan memerlukan organ respirasi Oksigen bergerak karena difusi (perpindahan gas dari tekanan tinggi menuju rendah) atau dengan konveksi, yaitu pergerakan massa air/udara yang mengandung oksigen yang dlewatkan secara aktif/pasif melalui organ pernafasan Organisme berukuran besar memerlukan organ respirasi khusus (misal insang pada ikan, paru-paru pada vertebrata darat), karena difusi saja tidak cukup
Difusi
Permukaan pertukaran gas
Difusi pompa
Sel-sel posisinya jauh dari permukaan pertukaran gas
Pergerakan cairan/fluid pompa
Air Jarak antara air dengan darah
darah resistan thd difusi kecil
Air
darah resistan thd difusi besar
Organ pernafasan pada ikan Mulut terbuka di bagian ventral
Tangkai insang Pori eksternal Kantung insang
Celah insang
Filamen insang
Sekat insang Rongga perikardial
Rongga tubuh
(sumber: http://www.biology.eku.edu)
Luas permukaan insang tergantung kepada specses yakni semakin cepat pergerakannya (semakin aktif) semakin luas
Hemibrach: lembar insang yang terdiri dari 1 lembar yang menempel pada operculum bagian depan Holobrach: lembar insang yang terdiri dari 2 hemibranch
Karena insang ikan memiliki banyak lipatan (vascular) dan memiliki luas permukaan sehingga pertukaran gas menjadi mudah Aliran yang berlawanan arah (counter current) antara darah dengan air meningkatkan efisiensi ekstraksi oksigen oleh insang dari air (lingkungan)
PRINSIP-PRINSIP PERTUKARAN GAS 1. Oksigen dan karbondioksida bergerak berlawanan arah antara lingkungan dengan membran (organ pernafasan) 2. Kedua gas tersebut harus melewati membran (arah berlawanan) 3. Kedua gas tersebut harus bergerak berlawanan antara membran dengan jaringan dalam (internal tissue) organisme 4. Untuk terjadi pertukaran gas maka dinding membran harus tipis dan lembab dan harus ada perbedaan tekanan
Pengaruh suhu terhadap kelarutan oksigen di air tawar dan air laut (Krogh, 1941 in Schmidt-Nielsen, 1997) WATER TEMPERATURE (oC)
Fresh ml Oxygen/l water
Salt ml Oxygen/liter water
0
10.32
7.97
10
8.02
6.35
20
6.57
5.31
30
5.57
4.46
Keterangan: Oksigen di udara 20.95%
BAGAIMANA ADAPTASI RESPIRASI HEWAN AIR? Konsentrasi oksigen dalam air ~30x lebih kecil daripada di udara Karena jumlah CO2 di udara jauh lebih sedikit dibanding oksigen (0.03% dari total komposisi udara), shg total yang terlarut dalam air sangat kecil
Menambah luas permukaan respirasi (tergantung spesies) Mengurangi ketebalan antara lingkungan dengan darah Aliran air satu arah (unidirectional ventilation)
Respirasi dalam air Hewan tanpa organ pernafasan -berukuran kecil -Laju metabolisme yang rendah -ex. Protozoa, flatworms Hewan dengan organ pernafasan Organisme yang lebih sederhana tidak membutuhkan organ respirasi yang kompleks. Pertukaran gas hanya terjadi melalui difusi Organisme yang berukuran besar Memerlukan organ pernafasan Insang pada ikan: memiliki permukaan yang luas dan tipis
Tidak memiliki pigmen darah tracheal sistem
Oksigen dan Karbondioksida dalam darah OKSIGEN Pada kebanyakan organisme oksigen ditransfer secara difusi, konveksi atau keduanya Oksigen ada dlm darah krn adanya pigmen pengikat oksigen, yaitu Haemoglobin (Hb) terdapat pd vertebrata termasuk ikan Chlorocruorin (Chl) Haemocyanins (Hcy) Hemerythrins (Hrt) Myoglobin (Mb) terdapat pada otot, misalnya pada burung Reaksi: Hb + O2
HbO2
Konsentrasi O2 dan CO2 dalam darah dipengaruhi oleh suhu, pH, dan tekanan parsial
Jumlah penyerapan oksigen antara insang, kulit, dan organ organ pernapasan lainnya ditentukan oleh luasnya kulit permukaan dan rasio massa tubuh.
Polypterus weeksii--Reedfish
Electrophorus electricus – Electric eel
Lepisosteus platyrhincus --Gar
Air Breathing Teleost
Katup yang memungkinkan ikan memilih sumber oksigen
Lungfish
Adaptasi ikan saat menghadapi kekurangan oksigen - Tingkah laku pergerakan: mencari perairan yang konsentrasi O2 > contoh: permukaan, daerah inlet, air yang berarus - Adaptasi mekanisme pernafasan: meningkatkan ventilasi insang - Adaptasi anatomis: lamellae recruitment (menambah jumlah lamella yang terlibat dalam ekstraksi oksigen) pembengkakan lamella untuk mendekatkan darah lebih dekat ke oksigen
