Senin, 22 Oktober 2018

Laporan Praktikum Fisiologi Hewan Sistem Respirasi


FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU RESPIRASI PADA HEWAN VERTEBRATA DAN INVERTEBRATA

Arina Firdausi Nur Ardhan
150210103102
Pendidikan Biologi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Jember
Jln Kalimantan No. 37 Kampus Tegalboto Jember Jawa Timur 68121

ABSTRAK
Sistem pernafasan  merupakan sistem yang digunakan untuk pertukaran gas dalam makhluk hidup. Semua pernafasan bertanggung jawab untuk memberikan cukup oksigen ke semua sel tubuh dan kegiatan bernafas yang dilakukan oleh setiap makhluk hidup ini bertujuan untuk menghilangkan karbondioksida (CO2) yang dihasilkan sebagai produk ilmiah sistem respirasi seluler. Dari sebagian uraian mengenai pernafasan tersebut, percobaan ini juga bertujuan untuk membuktikan bahwa resprasi membutuhkan oksigen dan bertujuan untuk menghitung kecepatan penggunaan O2 dalam proses respirasi beberapa macam hewan. Percobaan ini menggunakan beberapa jenis hewan baik vertebrata maupun invertebrata sebagai bahan yang akan diuji-cobakan, yakni jangkrik, belalang, cacing dan cicak. Selain itu, beberapa bahan yang turut berperan dalam percobaan ini yaitu NaOH kristal, vaselin, kapas, plastisin dan eusin. Sedangkan alat yang digunakan yakni respirometer, beker glass, pipet, pencatat waktu (stopwatch) dan timbangan analitik. Metode yang dipakai untuk mengamati kecepatan penggunaan oksigen ini dengan cara memasukkan satu jenis hewan kedalam tabung respirometer yang sebelumnya telah diberi vaselin dan  telah diberi NaOH kristal didalamnya. Untuk mengamati laju frekuensi pernafasan di masing-masing hewan tersebut, tabung respirometer ditutup dengan pipa kapiler dengan posisi horisontal, lalu ditetesi eusin di ujung pipa kapiler sebanyak satu tetes. Kemudian dilakukan pengamatan dan diukur gerakan eusin tiap satu menit selama sepuluh kali. Dapat disumpulkan bahwa kebutuhan volume oksigen tiap hewan berbeda-beda, begitupun dengan laju respirasinya. Laju respirasi merupakan kebutuhan tiap sel untuk bernafas, mengalami perbedaan dikarenakan beberapa faktor, salah satunya adalah berat hewan yang digunakan pengamatan.

Kata kunci : respirasi, sistem pernafasan, oksigen



PENDAHULUAN
                Pertukaran gas dapat terlihat di dalam struktur permukaan respirasi, yaitu bagian dari tubuh hewan tempat terjadinya pertukaran gas. Semua sel-sel yang melakukan pertukaran gas memiliki membran plasma yang harus bersentuhan dengan larutan berair. Oleh karena itu permukaan respirasi selalu lembap (Campbell, 2008: 74).
                Pernafasan merupakan pertukaran O2 dan CO2 antara sel-sel tubuh dengan lingkungan. Pernafasan juga merupakan peristiwa menghirupdari bagian yang mengandung O2 dan mengeluarkan CO2 sebagai sisa dari oksidasi dari tubuh. Penghisapan udara ke dalam tubuh disebut proses inspirasi dan menghembuskan udara keluar tubuh disebut proses ekspirasi (Setiadi,2007:40).
                Respirasi merupakan proses metabolisme utama dari perombakan produk yang berujuan untuk memecah substrat organik oksidatif menjadi molekul sederhana seperti karbondioksida air dan oksigen. Tingkat respirasi bergantung pada lingkungan yang dimilikinya, khususnya komposisi gas, kelembapan relatif dan suhu. Respirasi digunakan untuk menghasilkan energi yang diperlukan untuk aktivitas hidup seperti mengatur suhu tubuh, pergerakan, pertumbuhan dan reproduksi (Fagundes, 2013).
                Fungsi utama dari sistem pernafasan adalah pertukaran gas, sistem pernafasan memungkinkan oksigen di udara masuk ke dalam darah dan karbondioksida keluar dari darah ke udara. Sistem kardiovaskuler mengirim oksigen dari paru-paru ke sel-sel dalam tubuh dan karbondioksida dari sel-sel dalam tubuh ke paru-paru. Mengatur pH darah, yang bisa diubahdengan mengubah kadar karbon dioksida darah. Produksi suara ketika udara bergerak melewati pita suara untuk bersuara dan berbicara. Olfaksi, atau indera penciuman, berlangsung sewaktumolekul di udara tertarik ke dalam rongga hidung. Mengaktifkan kekebalan, memberikan perlindungan terhadap beberapa organisme mikro dengan mencegah masuknya mereka ke dalam tubuh atau dengan menyingkirkannya dari permukaan pernafasan (Balaban, 2014).
                Selain itu pula, beberapa fungsi pernafasan yang penting adalah mengambil O2 yang kemudian dibawa oleh darah ke seluruh tubuh untuk mengadakan pembakaran dan mengeluarkan CO2 yang terjadi sebagai sisa pembakaran kemudian dibawa oleh darah ke paru-paru untuk dibuang (Setiadi,2007:40).
                Manusia membutuhkan kelangsungan penyediaan oksigen untuk respirasi seluler dan menyingkirkan kelebihan karbon dioksida, produk limbanh beracun dari proses metabolisme tubuh. Pertukaran gas mendukung respirasi selulerini dengan terus-menerus agar memasok oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida.
                Dalam masa kehidupan organisme, organ pernafasan beradaptasi dalam berbagai cara untuk mengatur penggunaan oksigendalam hipoksia dan membatasi serapan pada hipoksia. Dalam konteks evolusioner, spesies tertentu juga disesuaikan dengan kondisi lingkungan atau kebutuhan organisme biasa (Hsia, 2013).
                Respirasi eksternal adalah pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara paru-paru dan darah di kapiler paru melalui cairan interstitial. Sedangkan respirasi internal adalh pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara darah dalam kapiler sitemik dan sel-sel melalui cairan intertitial. Karena sel-sel metabolisme terus-menerus mengkonsumsi oksigen dan menghasilkan karbon dioksida, konsentrasi oksigen akan lebih rendah dan konsentrasi karbon dioksida akan lebih tinggi dari pada yang ada di dalam darah arteri menuju sel sementara karbon dioksida berdifusi jauh dari sel menuju darah (Majumder,2015).
Mekanisme respirasi (pernafasan) yaitu paru-paru tertutup oleh vertebra toraks, otot-otot pernafasan dan diafragma. Satu-satunya alat komunikasi antara paru-paru dan lingkungan eksternal. Untuk udara di paru-paru harus diubah ada inflow dan outflow alternatif dari udara melalui saluran guna  melakukan mekanisme menuju dan dari alveoli. Aliran udara, seperti aliran cairan, membutuhkan tekanan untuk daerah tekanan rendah. Karena atmosfer relatif konstan, penciptaan gradien tekanan tergantung pada tekanan intrapulmonic menjadi bergantian rendah dan lebih tinggi dari tekanan atmosfer. Hal ini dilakukan dengan mengubah ukuran (volume) dari rongga dada dan akibatnya tekanan intrapulmonic. Hal ini dicapai melalui aksi gabungan dari otot-otot pernapasan utama, diafragma dan interkostalis eksternal ketika tekanan dada diturunkan, dan tekanan pada paru-paru menurun sebaliknya. Ketika volume toraks berkurang, tekanan intrathoracic dinaikkan, dan tekanan pada paru-paru meningkat (Majumder,2015).
Respirasi (pernafasan) bertujuan untuk memasukkan oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO2) pertukaran, ionoregulation, keseimbangan asam-basa, ekskresi amonia, keseimbangan air, hormon produksi, aktivasi / inaktivasi beredar metabolit dan pertahanan kekebalan. Penyerapan oksigen terjadi oleh sederhana difusi seperti halnya sebagian besar pengeluaran CO2 (Brauner, 2017).
Untuk mencapai kesesuaian atau keterjagaann dalam pengamatan pernafasan, banyak peneliti menggunakan ventilasi mekanis (MV) untuk mengendalikan siklus prnaasan. Penggunaan ventilasi mekanis memastikan bahwa pola pernafasannya stabil, dengan setiap nafasnya hampr identik sepanjang pemindaian (Ford, et al, 2016).
 
 
METODE PENELITIAN
                Setiap makhluk hidup melakukan respirasi yang membutuhkan oksigen. Oksigen merupakan salah satu kebutuhan paling penting dalam kehidupan makhluk hidup, oksigen pula yang paling dibutuhkan dalam respirasi. Fungsi dari respirasi sendiri yakni untuk menyediakan oksigen bagi darah dan mengambil karbondioksida dari dalam darah suatu makhluk hidup. Dari uraian singkat tersebut, maka perlu kiranya ada pengatamatan yang berkaitan dengan respirasi. Agar dapat diketahui bagaimana respirasi yang ada di setiap makhluk hidup dan bagaimana perbedaannya antara makhluk vertebrata (cicak) dan hewan invertebrata (jangkrik, belalang, dan cacing tanah).
Percobaan ini merupakan pengamatan tentang aktivitas respirasi yaitu kecepatan penggunaan oksigen dalam respirasi hewan yang bertujuan untuk membuktikan bahwa respirasi membutuhkan oksigen dan juga menghitng kecepatan penggunaan O2 dalam proses respirasi beberapa macam hewan.
                Dalam pengamatan ini terdapat beberapa alat dan bahan yang digunakan guna mendapatkan hasil yang diinginkan. Beberapa alat yang perlu dipersiapkan yakni respirometer, beker glass, pipet, pencatat waktu (stopwatch) dan timbangan analitk. Respirometer berupa tabung respirometer dan pipet kapiler. Kegunaan dari respirometer untuk mengukur rata-rata pernapasan organisme dengan mengukur rata-rata pertukaran oksigen dan karbon dioksida. Pencatat waktu (stopwatch) untuk menghitung waktu perpindahan cairan eusin yang berada di pipet kapiler tiap satu menit selama sepuluh kali. Timbangan analitik berfungsi untuk mengukur berat dari tabung respirometer, berat hewan percobaan. Sedangkan bahan yang digunakan yaitu beberapa hewan seperti belalang, cacing tanah, cicak dan dan jangkrik, KOH/NaOH kristal, vaselin dan eusin, kapas dan plastisin. NaOH kristal yang telah dibungkus oleh kapas akan dimasukkan kedalam tabung respirometer sebelum hewan uji dimasukkan. Mulut tabung akan  diolesi dengan vaselin. Kemudian fungsi dari plastisin yaitu menutup bagian antara mulut tabung kapiler dengan pipet kapiler agar tidak terdapat udara yang masuk. Sedangkan fungsi dari eusin untuk mengetahui seberapa besar laju respirasi dari masing-masing hewan tersebut.
                Prosedur kerja yang telah dilakukan dimulai dengan menimbang berat dari tabung respirasi tanpa hewan uji didalamnya. Setelah didapatkan berat dari tabung, kemudian memasukkan hewan uji didalam tabung dan ditimbang lagi guna mendapatkan berat dari hewan uji. NaOH kristal yang telah dibungkus oleh kapas dimasukkan terlebih dahulu ke dalam tabung respirometer diikuti dengan hewan uji. Kemudian tabung respirometer ditutup dengan pipa kapiler yang sebelumnya mulut tabung telah diolesi dengan vaselin. Setelah tertutup, bagian yang menghubungkan antara mulut tabung dengan pipa kapiler diberi plastisin. Hal ini bertujuan agar tidak terdapat udara dari luar yang masuk kedalam. Meletakkan respirometer dlam posisi horisontal. Setelah itu memasukkan dengan cara meneteskan cairan eusin ke dalam ujung pipa kapier dengan menggunakan pipet sebanyak satu tetes. Bersamaan dengan menetekan cairan eusin ke dalam pipa, stopwatch yang digunakan untuk mengukur waktu juga ikut diaktifkan. Setiap satu menit selama sepuluh kali harus diamati dan diukur pergerakan eusin tersebut. Memasukkan data pergerakan eusin tersebut ke dalam tabel hasil pengamatan dan menghitung kecepatan penggunaan oksigen tiap menit hewan yang diuji tersbut.
                Hewan uji yang digunakan oleh kelompok satu dengan kelompok lima sama yakni jangkrik dengan berat yang sama yakni 0.4, namun akan menunjukkan laju respirasi yang berbeda. Kelompok dua menggunakan hewan uji  belalang, kelompok tiga menggunakan hewan uji cacing tanah dan pada kelompok empat menggunakan hewan uji cicak.
                Setelah selesai menghitung pergerakan eusin sebanyak sepuluh kali setiap satu menit, akan dihitung rumus X (volume) yaitu ml/menit dan juga menghitung laju respirasi untuk tiap hewan uji dengan cara hasil dari X dibagi dengan berat (X/berat). X mengindikasikan banyaknya oksigen dan laju respirasi merupakan kebutuhan tiap sel untuk bernafas karena dibagi dengan berat hewan uji yang digunakan.
                Dari perhitungan tersebut akan diperoleh hasil yang berbeda antar jenis hewan uji yang telah digunakan baik volume maupun laju respirasinya. Hal tersebut dapat terjadi dikarenakan adanya beberapa faktor yang turut mempengaruhinya. Faktor-faktor yang mempengaruhi tersebut akan dibahas di poin selanjutnya yaitu di Hasil dan Pembahasan.





































































HASIL DAN PEMBAHASAN
               


No
Hewan
Berat
Menit ke
X
Laju respirasi
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
Jangkrik
0.4
0.04
0.11
0.17
0.24
0.28
0.34
0.38
0.41
0.43
0.46
0.046
0.115
2
Belalang
3.3
0.20
0.36
0.48
0.59
0.69
0.78
0.83
0.84
0.9

0.1
0.03
3
Cacing
0.4
0.1
0.2
0.28
0.34
0.4
0.44
0.47
0.51
0.54
0.57
0.057
0.14
4
Cicak
4
0.13
0.25
0.36
0.47
0.57
0.65
0.73
0.79


0.098
0.025
5
Jangkrik
0.4
0.1
0.2
0.3
0.35
0.4
0.44
0.47
0.5
0.54
0.56
0.056
0.14
Data hasil pengamatan yang diperoleh masing-masing kelompok dapat diamati di tabel pengamatan dibawah ini.





                Tabel di atas merupakan tabel kecepatan penggunaan oksigen untuk masing-masing hewan. Berdasarkan tabel tersebut dapat diamati bahwa setiap hewan memiliki kapasitas sendiri dalam melakukan proses respirasi. Misalnya cicak dan cacing akan memiliki perbedaan yang terlihat jelas, hal ini dikarenakan cicak memiliki ukuran tubuh yang lebih besar dibandingkan cacing. Semakin besar berat tubuh suatu hewan, maka akan membutuhkan oksigen yang lebih besar dalam  respirasi.
                Dari tabel di atas, terdapat 4 jenis hewan yang  digunakan sebagai bahan percobaan. Pada kelompok 1, menggunakan jangkrik sebagai hewan uji, dengan beratnya sebesar 0.4. Menit 1 pergerakan eusin menunjukkan skala 0.04, menit 2 hingga 10 berturut-turut menunjukkan skala sebesar 0.11, 0.17, 0.2, 0.28, 0.34, 0.38, 0.41, 0.43, 0.46. Begitupun dengan kelompok 5 juga menggunakan jangkrik sebagai hewan uji dalam percobaan ini. Memiliki berat yang sama yaitu 0.4, tetapi memiliki laju respirasi yang berbeda. Menit 1 menunjukkan skala sebesar 0.1, menit 2 sebesar 0.2, menit 3 sebesar 0.3, menit 4 sebesar 0.35, menit 5 hingga 10 berturut-turut sebesar 0.4, 0.44, 0.47, 0.5, 0.54 dan 0.56.
                Kelompok 2 menggunakan belalang dengan berat sebesar 3.3. kecepatan laju respirasi dari belalang ini menunjukkan perbedaan dari jangkrik yang telah dideskripsikan sebelumnya, pada belalang ini hanya sampai ke menit 9, eusin yang digunakan telah habis di menit tersebut. Menit





1 hingga menit 9 menunjukkan angka sebesar 0.20, 0.36, 0.48, 0.59, 0.69, 0.78, 0.83, 0.84 dan 0.9. Kelompok 3 menggunakan hewan cacing dengan beratnya sebesar 0.4. cacing inilah yang paling kecil dalam laju respirasinya. Dari menit 1 hingga 10 berturut-turut menunjukkan angka sebesar 0.1, 0.2, 0.28, 0.34, 0.4, 0.44, 0.47, 0.51, 0.54 dan 0.57.
                Kelompok yang terkahir yaitu kelompok 4 menggunakan hewan uji yaitu cicak. Beratnya mencapai 4. Pada cicak inilah yang paling banyak dalam laju respirasinya, dapat diamati di menit 9 dan 10 tidak terdapat pergerakan eusin lagi. Dari menit 1 hingga 8 dapat dilihat pergerakan eusinnya menunjukkan angka 0.13, 0.5, 0.36, 0.47, 0.57, 0.65, 0.73 dan 0.79.
                Perbedaan kecepatan penggunaan oksigen pada masing-masing hewan sangat terlihat jelas, hewan yang paling cepat dalam penggunaan oksigen adalah cicak, karena pada menit 8 eusin yang digunakan sebagai pengukur telah habis.
Dari tabel di atas, terdapat X (volume) yang mengindikasikan kebutuhan oksigen masing-masing hewan. Untuk jangkrik di kelompok 1 mebutuhkan oksigen sebesar 0.046, belalang membutuhkan oksigen sebesar 0.1, cacing membutuhkan oksigen sebesar 0.057, cicak membutuhkan oksigen sebesar 0.098 dan jangkrik di kelompok 5 membutuhkan oksigen sebesar 0.056.
Terdapat pula tabel laju respirasi, yang menunjukkan kebutuhan tiap sel dari masing-masing hewan untuk bernafas karena pada laju respirasi ini dibagi dengan berat tubuh hewan tersebut. Jangkrik di kelompok 1, laju respirasi sebesar 0.115, belalang sebesar 0.03, cacing sebesar 0.14, cicak sebesar 0.025 dan jangkrik di kelompok 5 membutuhkan oksigen untuk tiap selnya sebesar 0.14.
Beberapa bahan yang digunakan dalam percobaan transpirasi ini adalah NaOH, vaselin, plastisin dan eosin. Masing-masing bahan tersebut memiliki fungsi tersendiri. Kristal NaOh berperan sebagai pengikat CO2, sehingga pergerakan eosin benar-benar hanya disebabkan oleh konsumsi oksigen saja. Selain NaOH, dapat pula menggunakan KOH yang digunakan sebagai pengikat CO2.
Peranan vaselin, diharapkan agar tidak terjadi pertukaran udara. Supaya udara yang terdapat di dalam tabung tidak ada yang keluar begitupun dengan udara yang ada di luar agar tidak ada yang masuk. Karena apabila terjadi pertukaran udara akan menyebabkan data yang diperoleh tidak valid.
Plastisin sebagai pelapis bagian luar dari respirometer agar tidak ada udara yang masuk kedalam tabung respirometer, sehingga tidak mengganggu proses jalannya pengamatan.
Eosin dimasukkan kedalam pipa kapiler bertujuan sebagai indikator oksigen yang dihirup oleh organisme percobaan pada respirometer. Eosin digunakan sebagai penanda laju pernapasan karena eosin akan terus bergerak setiap menit.
Banyak faktor yang mempengaruhi  respirasi pada hewan vertebrata maupun invertebrata yaitu faktor berat badan dimana semakin berat badan suatu hewan yang diuji, maka oksigen yang di butuhkan juga akan semakin banyak. Hal ini berkaitan dengan  proses metabolismenya. Semakin besar beratnya, metabolisme juga akan turut naik.
Faktor lain yang ikut mempengaruhi adalah umur. Semakin banyak umurnya/tua oksigen yang di gunakan oleh tubuh akan semakin sedikit, ini di karenakan metabolisme tubuh tidak secepat saat masih muda.
Faktor lainnya adalah posisi dan kegiatan tubuh/ aktivitas tubuh dimana semakin banyak kegiatan yang di lakukan maka respirasi akan meningkat di karenakan suatu hewan membutuhkan energi yang lebih untuk melakukan kegiatan-kegiatan yang berat, akan tetapi jika kita jarang melakukan aktivitas atau hanya melakukan aktivitas ringan maka kita tidak membutuhkan energi yang banyak sehingga laju respirasi menurun. Kemudian respirasi juga di pengaruhi oleh posisi tubuh ketika tubuh dalam posisi telentang tidur respirasi yang di butuhkan berkurang karena kita tidak melakukan apapun dan tidak membutuhkan energi untuk telentang, akan tetapi apabila dalam posisi berdiri maka respirasi akan meningkat di karenakan membutuhkan energi untuk berdiri.
Faktor terakhir yang mempengaruhi laju respirasi yaitu jenis kelamin. Hewan yang berkelamin jantan akan cenderung membutuhkan oksigen lebih banyak dibandingkan yang betina.
            Oksigen yang masuk dalam tubuh hanya sedikit, yang dapat disimpan dalam tubuh yaitu berupa oksimioglobin (dalam otot) dan sebagai oksihaemoglobin (dalam darah). Frekuensi pernafasan berkisar antara 13-18/menit. Frekuensi pernafasan tersebut dipengaruhi oleh:
a.        Umur
b.       Jenis kelamin
c.        Posisi tubuh
d.       Kegiatan tubuh.
               
KESIMPULAN

Respirasi pada hewan membutuhkan oksigen, hal ini dapat dibuktikan dengan pengamatan menggunakan respirometer. Diamati dengan melihat perubahan laju eosin selama 10 menit dan diukur setiap satu menit.
Banyak faktor yang mempengaruhi kecepatan laju respirasi suatu hewan, yaitu
a.        faktor berat badan dimana semakin berat badan suatu hewan yang diuji, maka oksigen yang di butuhkan juga akan semakin banyak.
b.       Umur. Semakin banyak umurnya/tua oksigen yang di gunakan oleh tubuh akan semakin sedikit, ini di karenakan metabolisme tubuh tidak secepat saat masih muda.
c.        Posisi dan kegiatan tubuh/ aktivitas tubuh dimana semakin banyak kegiatan yang di lakukan maka respirasi akan meningkat di karenakan suatu hewan membutuhkan energi yang lebih untuk melakukan kegiatan-kegiatan yang berat
d.       Jenis kelamin. Hewan yang berkelamin jantan akan cenderung membutuhkan oksigen lebih banyak dibandingkan yang betina.
SARAN
Diperlukan ketelitian yang lebih lagi bagi praktikan ketika membaca skala respirometer.












DAFTAR PUSTAKA




Balaban, Naomi E, James E. Bobick. 2014. Eri Ilmu Pengetahuan Anatomi Dan Fisiologi. Jakarta: Permata Puri Media.
Brauner, Colin J. Peter J. Rombough. 2012. Ontogeny and paleophysiology of the gill:New insights from larval and air-breathing fish. Respiratory Physiology&Neurobiology Journal Vol.184: 293-300.
Campbell, Reece, et al. 2008. Biologi Edisi Kedelapan Jilid 1. Jakarta : Penerbit Erlangga.
Fagundes, Cristiane, Bruno Augusto Mattar Carciofi, Alcilene Rodrigies Monteiro. 2013. Estimate of Respiration rate and physicochemical changes of frech-cut apples stor. Journal Food Science and Technology Vol. 33 (1): 60-67.
Ford, Nancy L, et al. 2016. A respiratory-gated micro-CT comparison of respiratory patternsd in free-breathing and mechanically ventilated rats. Physiological Reports Journal Vol 5(2).
Hsia, Connie C. W.J. Anke Schmitz Markus Lambertz, Steven F. Perry and John N. Maina. 2013. Evolution of Air Breathing Oxygen Homeostasis and The Transitions From Water to Land and Sky. Compr Physiol Journal Vol. 3 (2): 849-915.
Majumder, Newton. Physiology of Respiration. Journal of Sports and Physical Education Vol. 2 (3): 17-17.
Setiadi. 2007.Anatomi Fisiologi Manusia. Yogyakarta: Graha Ilmu.




Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Mari Berbagi!

  SOAL BIOLOGI #PART 1 1.       Berikut ini adalah lima pokok data ilmiah: 1.       Hasil eksperimen 2.       Merumuskan masalah 3.   ...