RESPIRASI Mengapa oksigen penting?

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