Pendahuluan
Serangga bernafas dengan menggunakan tabung udara yang di
sebut trakea. Udara keluar masuk ke pembulu trakea melalui lubang kecil setiap
ruas-ruas tubuh yang di sebut stigma atau spirakel melewati trakea, menuju ke
trakeol dan trakeolus berukuran halus yaitu 0.1 nano meter, ujungnya
berbatasan dengan sel-sel tubuh, sehingga langsung terjadi difusi gas.
Tujuan
1. Membuktikan bahwa
pernapasan pada serangga membutuhkan oksigen
2. Melihat
faktor-faktor yang mempengaruhi jumlah kebutuha oksigen pada serangga pada saat
bernapas
Alat
dan Bahan
1. Respirometer
sederhana
2. Timbangan
3. 2 Ekor belalang
(kumbang,capung, dll)
4. Kristal NAOH/KOH
5. Eosin / Tinta
6. Kapas / tissue
7. Pipet atau sirink
Dasar
Teori
Bernafas artinya melaksanakan pertukaran gas, yaitu:
mengambil oksigen (O2) dan
mengeluarkan karbondioksida (CO2). Pertukaran gas O2 dengan CO2 dapat
berlangsung melalui proses difusi. Pada hewan berukuran kecil terdapat
perbandingan antara luas permukaan dengan volume tubuh yang cukup besar
sehingga dapat melaksanakan pertukaran gas dan cukup untuk memenuhi
kebutuhannya. Hal ini dapat dilakukan melalui cara difusi melalui pertukaran
tubuhnya. Tetapi pada hewan berukuran besar, terutama pada hewan yang aktif,
perbandingan antara luas dengan volume tubuh terlalu kecil untuk melakukan hal
yang serupa, karenanya diperlukan suatu permukaan tubuh yang khusus untuk
pernafasan, untuk menangkap O2 dan melepaska CO2. Alat-alat
ini dapat berupa insang atau paru-paru atau saluran udara (trakea) atau bentuk
lain yang dapat melangsungkan pertukaran O2 dengan CO2. Oksigen
atau zat asam adalah unsur kimia dalam system table periodic yang mempunyai
lambing O dan nomor atom 8, ia merupakan unsur golongan kalkogen dan dapat
dengan mudah bereaksi dengan hampir semua unsur lainnya. Pada tempratur dan
tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan menjadi oksigen, yaitu senywa gas
diatomic dengan rumus O2 yang tidak
berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau
Menurut logler (1977) konsumsi oksigen dapat dipengaruhi
oleh beberapa factor, yaitu:
• Intensitas dari metabolisme oksidatif dalam sel
• Kecepatan pertukaran yang mengkontrol perpindahan air
disekitar insang yang berdifusi melewatinya
• Factor internal yaitu kecepatan sirkulasi darah dan
volume darah yang dibawa menuju insang
• Afinitas oksigen dari haemoglobin.
Serangga merupakan hewan terestial yang tidak memiliki
paru-paru tetapi menggunakan system trakea untuk pertukaran gas. Kulit pada
serangga terletak dikedua sisi bagian toraks dan abdomen, memiliki sederatan
paru-paru atau disebut juga spirakel, yang tersusun pada setiap segmen dan
behubungan dengan system saluran trakea spirakel dilindungi katub atau
rambut-rambut untuk mencegah evaporasi yang berlebihan lewat pori-pori ini.
Trakea tersusun dengan teratur, sebagian berjalan longitudinal dan sebagian
lagi tranpersal. Diameter trakea yang besar berkisar sekitar 1mm dan selalu
terbuka dengan penebalan berbentuk spiral dan melingkar, terbentuk dari khitin
yang keras, merupakan suatu bahan yang juga terdapat pada kutikula (Darmadi
Goenarso,2005)
Trakea merupakan invaginasi (lekukan kedalam)dari
ectoderm dan umumnya mempunyai lubang keluar yang disebut spirakel. Bentuknya
berupa pembuluh yang silindris yang mempunyai lapisan kitin (chitin). Lapisan
kitin ini mempunyai penebalan seperti spiral. Spirakel terdapat sepasang tiap
ruas tubuh yang kadang-kadang mempunyai katup untuk menjaga penguapan air.
Trakea mempunyai cabang-cabang dan cabang yang terkecil yang menembus jaringan
disebut trakeolus dengan diameter 1-24. Trakeolus tidak mempunyai lapisan kitin
dan dibentuk oleh sel yang disebut trakeoblas, trakeolus pada serangga ujungnya
buntu dan berisi udara atau kadang-kadang berisi cairan.
Alat pernapasan pada serangga berupa trakea, udar masuk
dan keluar melalui lubang kerut yang disebut spirakel atau stigma yang terletak
di kanan kiri tubuhnya. Dari stigma udara terus masuk ke pembuluh trakea
memanjang dan sebagian ke kantung hawa halus yang masuk ke seluruh jaringan
tubuh. Pada system trakea ini pengangkutan oksigen dan karbon dioksida tidak
memerlukan bantuan system transportasi khususnya darah.
Fungsi spirakel dan trakea untuk memungkinkan lewatnya
udara kepercabangan saluran yang disebut trakeol, yang merupakan saluran lembut
intraseluler dengan diameter sekitar 1μm. Jumlahnya sangat banyak dan berada
diberbagai jaringan, terutama otot. Berbeda dengan trakease, saluran-saluran
lembut ini tidak dilapisi dengan kutikula, pertukaran gas terjadi dengan mudah
melewati dinding saluran ini. System pernapasan pada serangga melalui sejumlah
percabangan saluran udara pada system trakea. Oksigen langsung dibawa ke
jaringan, jadi tidak dilaksanakan melewati aliran darah. Distribusi oksigen dan
pengeluaran karbondioksida tidak dilakukan lewat system peredaran. Pada
kebanyakan serangga dengan difusi saja sudah tercukupi oleh karena itu tubuh
serangga pada umumnya berukurab kecil. Pada beberapa spesies difusi ini dibantu
dengan gerakan ritmiks toraks atauabdomen.
Cara mengalirkan udara (ventilsi) seperti itu, pada
belalang spirakel dibuka dan ditutup bergantian, sehingga udara dapat masuk ke
tubuh lewat spirakel toraks dan keluar tubuh lewat spirakel abdomen. Selain itu
serangga dapat mengendalikan laju masuknya oksigen ke jaringan. Bila terjadi
peningkatan otot (saat terbang ) akan terjadi penumpukan asam laktat di
jaringan. Akibatnya tekanan osmosis cairan jaringan meningkat sehingga cairan
di trakeol terserap masuk, sehingga jalan udara lebih leluasa mencapai jaringan
dan difusi oksigen ke jaringan lebih cepat.
Ada tiga fase gerakan pernafasan serangga, yaitu:
• Inspirasi kurang ¼ detik, pada awal inspirasi katub
spirakel terbuka
• Fase pertukaran selama 1 detik, baik spirakel pada
toraks atau abdomen menutup
• Fase ekspirase, dan spirakel abdomen membuka
Udara masuk dari system trakea sebelah muka pada
inspirasi dan bergerak ke belakang selama fase pertukaran gas dan pada fase
ke-3 udara keluar dari spirakel bagian posterior. Membuka dan menutupnya
spirakel dikontrol oleh system saraf.
System trakea berfungsi mengangkut O2 dan mengedarkannya
keseluruh tubuh dan sebaliknya mengangkut CO2 hasil respirasi untuk dikelurkan
dari tubuh. Maka darah pada serangga hanya berfungsi mengangkut sari makanan
dan bukan untuk mengangkut gas pernafasan. Di bagian ujung trakeolus terdapat
cairan sehingga udara mudah berdifusi ke jaringan. Pada serangga air jentik
nyamuk udara di peroleh dengan menjulurkan tabung pernafasan kepermukaan air
untuk mengambil udara, serangga air tertentu mempunyai gelembung udara di organ
yang menyerupai rambut pada permukaan ventral. Selama menyelam, karbondiksida
dalam gelembung dipindahkan melalui system trakea ke sel-sel pernafasan. Selain
itu adapula serangga yang pengambilan udara melelui cabang-cabang harus serupa
insang selanjutnya dari cabang halus ini oksigen di edarkan melalui pembuluh
trakea.
Laju metabolisme adalah jumlah total energi yang
diproduksi dan dipakai oleh tubuh per satuan waktu (Seeley, 2002). Laju
metabolisme berkaitan erat dengan respirasi karena respirasi merupakan proses
ekstraksi energi dari molekul makanan yang bergantung pada adanya oksigen.
Secara sederhana, reaksi kimia yang terjadi dalam respirasi dapat dituliskan
sebagai berikut: C6H12O6 + 6O2 →
6 CO2 + 6H2O +ATP (Tobin, 2005).
Laju metabolisme biasanya diperkirakan dengan mengukur
banyaknya oksigen yang dikonsumsi makhluk hidup per satuan waktu. Hal ini
memungkinkan karena oksidasi dari bahan makanan memerlukan oksigen (dalam
jumlah yang diketahui) untuk menghasilkan energi yang dapat diketahui
jumlahnya. Akan tetapi, laju metabolisme biasanya cukup diekspresikan dalam
bentuk laju konsumsi oksigen. Beberapa faktor yang mempengaruhi laju konsumsi
oksigen antara lain temperatur, spesies hwan, ukuran badan dan aktivitas
(Tobin, 2005).
Selainitu factor yang
mendukunglajumetabolisme yang tinggi, adalah bahwa sel-sel ototterbang dibungkus dengan mitokondria dan pipa trakem empunyai oksigen yang mencukupi bagi tiap-tiap organel yang
membangkitkan ATP ini.
KLASIFIKASI
JANGKRIK
Kingdom : Animalia
Filum : Arthropoda
Class : Insecta
Ordo : Orthoptea
Famili : Gryllidae
Genus : Liogryllus
Spesies : Liogryllus Sp.
Cara
kerja
a.
Membungkus NAOH dengan tissue atau kapas, dan letakandalam tabungr espirometer
b.
Menimbangberat 2 Ekor serangga dan masukkan kedalam tabung respirometer
c.
Merangkai alat respirometer kemudian pada ujung pipa kapiler meneteskan eosin, ditutup dengan ibu jari
d.
Mengamati dan mencatat perubahan kedudukan eosin pada pipa berskala setiap 2 menitselama 10 menit
e.
Melakukan percobaan yang sama dengan hewan yang beratnya berbeda
f.
Mencatat hasil pengamatan pada table hasil pengamatan
Hasil pengamatan
No
|
Berat Tubuh Hewan (gram)
|
Skala kedudukan eosin per 2
menit
|
Volume (ml)
|
||||
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|||
1
|
1,45
|
0,29
|
0,58
|
0,9
|
-
|
-
|
0,90
|
2
|
0,19
|
0,20
|
0,32
|
0,37
|
0,41
|
0,43
|
0,43
|
Dalam percobaan ini digunakan KOH/ NAOH yang berfungsi
sebagai pengikat CO2 agar organisme (jangkrik) tidak menghirup
CO2 yang dikeluarkan setelah jangkrik bernapas dan pergerakan
larutan eosin/tinta benar-benar hanya disebabkan oleh konsumsi oksigen. KOH
dapat mengikat CO2 karena memiliki rumus reaksi:
KOH + CO2 → K2CO3 +
H2O
Larutan eosin berfungsi sebagai indikator oksigen yang
dihirup oleh organisme (jangkrik) pada repirometer sederhana. Larutan eosin
selama percobaan selalu bergerak mendekati botol respirometer sederhana karena
organisme dalam percobaan (jangkrik) dalam respirometer dapat menghirup udara O2 melalui
pipa sederhana sehingga larutan eosin yang berwarna dapat bergerak.
Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan pernapasan
adalah respirometer. Respirometer adalah alat yang dapat digunakan untuk
mengukur kecepatan pernapasan beberapa hewan kecil seperti serangga. Prinsip
kerja respirometer adalah alat ini bekerja atas suatu prinsip bahwa dalam
pernafasan ada oksigen yang digunakan oleh organisme ada karbondioksida yang
dikeluarkan olehnya. Jika organiseme yang bernapas itu disimpan dalam ruang
tertutup dan karbondioksida yang dikeluarkan oleh organisme dalam ruang
tertutup itu diikat, maka penyusutan udara akan terjadi. Kecepatan penyusutan
udara dalam ruang itu dapat di amati pada pipa kapiler berskala.
Seperti hasil yang didapat, jangkrik berukuran lebih
besar lebih banyak mengkonsumsi oksigen dilihat dari rata-rata konsumsi oksigen
sebesar 0,59 per 2 menit. Sedangkan untuk jangkrik berukuran kecil mengkonsumsi
oksigen sebesar 0,34 per 2 menit. Hal ini membuktikan bahwa ukuran tubuh
mempengaruhi laju pernapasan pada hewan. Selain itu faktor-faktor yang
mempengaruhi sistem respirasi adalah: berat tubuh, aktivitas tubuh, suhu tubuh,
dan usia.
Kesimpulan
Pada hasil di atas jelas sekali bahwa ukuran tubuh
mempegaruhi laju pernapasan, semakin kecil ukuran dan berat tubuh maka semakin cepat
pernapasannya. Walaupun diatas ada sedikit kegagalan yaitu pernapasan pada
jangkrik besar tidak sebagaimana mestinya. Karena pada jangkrik yang berukuran
besar melakukan aktifitas yang berkemungkinan banyak melakukan pergerakkan,
sehingga membutuhkan banyak oksigen.
Sumber :
