Sistem Pernafasan pada Manusia, Hewan, Dan Tumbuhan
1. Sistem Pernafasan pada Manusia
Alat-alat pernapasan berfungsi memasukkan udara yang mengandung
oksigen dan mengeluarkan udara yang mengandung karbon dioksida dan uap
air.
Tujuan proses pernapasan yaitu untuk memperoleh energi. Pada peristiwa bernapas terjadi pelepasan energi
Sistem Pernapasan pada Manusia terdiri atas
o hidung
o faring
o trakea
o bronkus
o bronkiolus
o paru-paru
Rongga Hidung
Pada permukaan rongga hidung terdapat rambut-rambut halus dan selaput
lendir yang berfungsi untuk menyaring udara yang masuk ke dalam rongga
hidung.
Pangkal Tenggorok
Pangkal tenggorok disusun oleh beberapa tulang rawan yang membentuk
jakun. Pangkal tenggorok dapat ditutup oleh katup pangkal tenggorok
(epiglotis). Pada waktu menelan makanan, katup tersebut menutup pangkal
tenggorok dan pada waktu bernapas katu membuka. Pada pangkal tenggorok
terdapat selaput suara yang akan bergetar bila ada udara dari paru-paru,
misalnya pada waktu kita bicara.
Batang tenggorok
Batang tenggorok (trakea) terletak di sebelah depan kerongkongan. Di
dalam rongga dada, batang tenggorok bercabang menjadi dua cabang
tenggorok (bronkus). Di dalam paru-paru, cabang tenggorok
bercabang-cabang lagi menjadi saluran yang sangat kecil disebut
bronkiolus. Ujung bronkiolus berupa gelembung kecil yang disebut
gelembung paru-paru (alveolus).
Paru-paru
Paru-paru terletak di dalam rongga dada. Rongga dada dan perut dibatasi
oleh siuatu sekat disebut diafragma. Paru-paru ada dua buah yaitu
paru-paru kanan dan paru-paru kiri. Paru-paru kanan terdiri atas tiga
gelambir (lobus) yaitu gelambir atas, gelambir tengah dan gelambir
bawah. Sedangkan paru-paru kiri terdiri atas dua gelambir yaitu gelambir
atas dan gelambir bawah. Paru-paru diselimuti oleh suatu selaput
paru-paru (pleura).
Alveolus dalam paru-paru jumlahnya sangat banyak, lebih kurang 300 juta
alveolus. Luas permukaan seluruh alveolus diperkirakan 100 kali lebih
besar daripada permukaan tubuh. Alveolus dikekelingi pembuluh-pembuluh
kapiler darah.
Pertukaran Gas dalam Alveolus
Oksigen yang diperlukan untuk oksidasi diambil dari udara yang kita
hirup pada waktu kita bernapas. Pada waktu bernapas udara masuk melalu
saluran pernapasan dan akhirnyan masuk ke dalam alveolus. Oksigen yang
terdapat dalam alveolus berdifusi menembus dinding sel alveolus.
Akhirnya masuk ke dalam pembuluh darah dan diikat oleh hemoglobin yang
terdapat dalam darah menjadi oksihemoglobin. Selanjutnya diedarkan oleh
darah ke seluruh tubuh.
Oksigennya dilepaskan ke dalam sel-sel tubuh sehingga oksihemoglobin
kembali menjadi hemoglobin. Karbondioksida yang dihasilkan dari
pernapasan diangkut oleh darah melalui pembuluh darah yang akhirnya
sampai pada alveolus Dari alveolus karbon dioksida dikeluarkan melalui
saluran pernapasan pada waktu kita mengeluarkan napas.
Dengan demikian dalam alveolus terjadi pertukaran gas yaitu oksigen masuk dan karnbondioksida keluar.
Proses Pernapasan
Bernapas meliputi dua proses yaitu menarik napas atau memasukkan udara
pernapasan dan mengeluarkan napas atau mengeluarkan udara pernapasan.
Menarik napas disebut inspirasi dan mengeluarkan napas disebut
ekspirasi.
Pada waktu menarik napas, otot diafragma berkontraksi. Semula kedudukan
diafragma melengkung keatas sekarang menjadi lurus sehingga rongga dada
menjadi mengembang. Hal ini disebut pernapasan perut. Bersamaan dengan
kontraksi otot diafragma, otot-otot tulang rusuk juga berkontraksi
sehingga rongga dada mengembang. Hal ini disebut pernapasan dada.
Akibat mengembangnya rongga dada, maka tekanan dalam rongga dada menjadi
berkurang, sehingga udara dari luar masuk melalui hidung selanjutnya
melalui saluran pernapasan akhirnya udara masuk ke dalam paru-paru,
sehingga paru-paru mengembang.
Pengeluaran napas disebabkan karena melemasnya otot diafragma dan
otot-otot rusuk dan juga dibantu dengan berkontraksinya otot perut.
Diafragma menjadi melengkung ke atas, tulang-tulang rusuk turun ke bawah
dan bergerak ke arah dalam, akibatnya rongga dada mengecil sehingga
tekanan dalam rongga dada naik. Dengan naiknya tekanan dalam rongga
dada, maka udara dari dalam paru-paru keluar melewati saluran
pernapasan.
Kapasitas Paru-paru
Udara yang keluar masuk paru-paru pada waktu melakukan pernapasan biasa
disebut udara pernapasan (udara tidal). Volume udara pernapasan pada
orang dewasa lebih kurang 500 nl. Setelah kita melakukan inspirasi
biasa, kita masih bisa menarik napas sedalam-dalamnya. Udara yang dapat
masuk setelah mengadakan inspirasi biasa disebut udara komplementer,
volumenya lebih kurang 1500 ml.
Setelah kita melakukan ekspirasi biasa, kita masih bisa menghembuskan
napas sekuat-kuatnya. Udara yang dapat dikeluarkan setelah ekspirasi
biasa disebut udara suplementer, volumenya lebih kurang 1500 ml.
Walaupun kita mengeluarkan napas dari paru-paru dengan sekuat-kuatnya
ternyata dalam paru-paru masih ada udara disebut udara residu. Volume
udara residu lebih kurang 1500 ml. Jumlah volume udara pernapasan, udara
komplementer, dan udara suplementer disebut kapasitas vital paru-paru.
2. Sistem Pernafasan pada Hewan
Alat respirasi pada hewan bervariasi antara hewan yang satu dengan
hewan yang lain, ada yang berupa paru-paru, insang, kulit, trakea,
dan paru-paru buku, bahkan ada beberapa organisme yang belum mempunyai
alat khusus sehingga oksigen berdifusi langsung dari lingkungan
ke dalam tubuh, contohnya pada hewan bersel satu, porifera, dan
coelenterata. Pada ketiga hewan ini oksigen berdifusi dari lingkungan
melalui rongga tubuh.
a. alat respirasi berupa paru-paru
Alat pernafasan berupa paru-paru contohnya terdapat dalam hewan yang tergolong reptilia. Paru-paru reptilia berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh
tulang rusuk. Paru-paru reptilia lebih sederhana, hanya dengan
beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar permukaan
pertukaran gas. Pada reptilia pertukaran gas tidak efektif.
Pada kadal, kura-kura, dan buaya paru-paru lebih kompleks, dengan
beberapa belahan-belahan yang membuat paru-parunya bertekstur seperti
spon. Paru-paru pada beberapa jenis kadal misalnya bunglon Afrika
mempunyai pundi-pundi hawa cadangan yang memungkinkan hewan tersebut
melayang di udara.
b. alat respirasi berupa insang
Alat pernafasan berupa insang
dimiliki oleh jenis ikan (pisces). Insang berbentuk lembaran-lembaran
tipis berwarna merah muda dan selalu lembap. Bagian terluar dari
insang berhubungan dengan air, sedangkan bagian dalam berhubungan
erat dengan kapiler-kapiler darah. Tiap lembaran insang terdiri
dari sepasang
filamen,
dan tiap filamen mengandung banyak lapisan tipis (lamela). Pada
filamen terdapat pembuluh darah yang memiliki banyak kapiler sehingga
memungkinkan
OZ
berdifusi masuk dan CO2 berdifusi keluar. Insang pada ikan bertulang
sejati ditutupi oleh tutup insang yang disebut
operkulum,
sedangkan insang pada ikan bertulang rawan tidak ditutupi oleh
operkulum.
Insang tidak saja berfungsi sebagai alat pernapasan tetapi dapat
pula berfungsi sebagai alat ekskresi garam-garam, penyaring makanan,
alat pertukaran ion, dan osmoregulator.
Beberapa jenis ikan mempunyai
labirin
yang merupakan perluasan ke atas dari insang dan membentuk lipatan-lipatan
sehingga merupakan rongga-rongga tidak teratur. Labirin ini berfungsi
menyimpan cadangan 02 sehingga ikan tahan pada kondisi yang kekurangan
02. Contoh ikan yang mempunyai labirin adalah: ikan gabus dan
ikan lele. Untuk menyimpan cadangan 02, selain dengan labirin,
ikan mempunyai gelembung renang yang terletak di dekat punggung.
Mekanisme
pernapasan pada ikan melalui 2 tahap, yakni inspirasi dan ekspirasi.
Pada fase inspirasi, 02 dari air masuk ke dalam insang kemudian
02 diikat oleh kapiler darah untuk dibawa ke jaringan-jaringan
yang membutuhkan. Sebaliknya pada fase ekspirasi, C02 yang dibawa
oleh darah dari jaringan akan bermuara ke insang dan dari insang
diekskresikan keluar tubuh.
c. Alat respirasi berupa trakea
Corong hawa (trakea) adalah alat pernapasan yang dimiliki oleh
serangga dan
arthropoda lainnya. Pembuluh trakea bermuara pada lubang kecil
yang ada di kerangka
luar (eksoskeleton) yang disebut
spirakel.
Spirakel berbentuk pembuluh silindris yang
berlapis zat kitin, dan terletak berpasangan pada setiap segmen
tubuh. Spirakel
men punyai katup yang dikontrol oleh otot sehingga membuka dan
menutupnya
spirakel terjadi secara teratur. Pada umumnya spirakel terbuka
selama serangga terbang,
dan tertutup saat serangga beristirahat.
Sistem
trakea berfungsi mengangkut
OZ
dan mengedarkannya ke seluruh tubuh, dan
sebaliknya mengangkut C02 basil respirasi untuk dikeluarkan dari
tubuh. Dengan demikian, darah pada serangga hanya berfungsi mengangkut
sari makanan dan bukan untuk mengangkut gas pernapasan.
d. Alat respirasi berupa paru-paru buku
Kalajengking
dan laba-laba besar (Arachnida) yang hidup di darat memiliki alat
pernapasan berupa paru-paru buku, sedangkan jika hidup di air
bernapas dengan insang buku.
Paru-paru
buku memiliki gulungan yang berasal dari invaginasi perut.
Masing-masing paru-paru buku ini memiliki lembaran-lembaran
tipis (lamela) yang tersusun berjajar. Paruparu buku ini juga
memiliki spirakel tempat masuknya oksigen dari luar.
Keluar masuknya udara disebabkan oleh gerakan otot yang terjadi
secara teratur. |
|
Baik insang buku maupun paru-paru buku keduanya mempunyai fungsi
yang sama seperti fungsi paru-paru pada vertebrata.
3. Sistem Pernapasan pada Tumbuhan
Tumbuhan hijau bernapas
dengan mengambil oksigen dari lingkungan, tidak semua tumbuhan bernapas
dengan menggunakan oksigen. Tumbuhan tak berklorofil benapas tanpa
memerlukan oksigen. Tujuan proses pernapasan, yaitu untuk memperoleh
energi. Pada peristiwa bernapas terjadi pelepasan energi. Tumbuhan yang
bernapas secara anaeraob mendapatkan energi dengan car menguraikan bahan
– bahan tertentu dimana mereka hidup. Dalam proses pernapasan aerob /
anaerab akan dihasilkan gas karbon dioksida dan uap air. Gas dan
uap air tersebut dikeluarkan dari tubuh. Oksigen diperlukan dan karbon
dioksida yang dihasilkan masuk dan keluar dari tubuh secara difusi. Gas –
gas tersebut masuk dan keluar melalui stomata yang ada pada permukaan
daun dan inti sel yang ditemukan pada kulit batang pegangan. Akar yang
berada dalam tanah juga dapat melakukan proses keluar msuknya gas.
Tumbuhan yang hidup di daerah rawa/berlumpur mempunyai akar yang mencuat
keluar dari tanah. Akar ini disebut akar panas.