SISTEM PERNAFASAN IKAN

PERNAPASAN (RESPIRASI)

Pernapasan adalah proses pengikatan oksigen dan pengeluaran karbondioksida oleh darah melalui permukaan alat pernapasan.  Proses pengikatan oksigen tersebut dipengaruhi struktur alat pernapasan, juga dipengaruhi perbedaan tekanan parsial O2 antara perairan dengan darah.  Perbedaan tersebut menyebabkan gas-gas berdifusi ke dalam darah atau keluar melalui alat pernapasan.

Oksigen sebagai bahan pernapasan dibutuhkan oleh sel untuk berbagai reaksi metabolisme.  Oleh sebab itu, kelangsungan hidup ikan sangat ditentukan oleh kemampuannya memperoleh Oksigen yang cukup dari lingkungannya.  Berkurangnya oksigen terlarut dalam perairan tentu saja akan mempengaruhi fisiologi respirasi ikan dan hanya ikan yang memiliki sistem respirasi yang cocok yang akan bertahan.

1. Alat Pernapasan

a.  Insang

     Pada hampir semua ikan, insang merupakan komponen penting dalam pertukaran gas.  Insang terbentuk dari lengkungan tulang rawan yang mengeras, dengan beberapa filamen insang di dalamnya.  Tiap-tiap filamen insang terdiri atas banyak lamella yang merupakan tempat pertukaran gas.  Struktur lamella terdiri atas sel-sel epitel yang tipis pada bagian luar, membran dasar, dan sel-sel tiang sebagai penyangga pada bagian dalam.  Pinggiran lamella yang tidak menempel pada lengkung insang sangat tipis, ditutupi oleh epitelium dan mengandung jaringan pembuluh darah kapiler.  Jumlah dan ukuran lamella sangat besar variasinya, tergantung tingkah laku ikan.  Berikut adalah gambar ilustrasi insang.

                                 

b.      Paru-paru

Paru-paru merupakan derivat gelembung renang.  Pada ikan paru Australia Neocaratodus, paru-paru terletak di sebelah atas saluran pencernaan tetapi duktus pneumatikusnya terbuka ke arah bagian bawah dinding lambung.  Sebaliknya, ikan paru Afrika Protopterus , sepasang paru-parunya terletak di sebelah bawah saluran pencernaan.

Baik ikan paru Australia maupun Afrika memiliki keharusan menghirup oksigen dari udara.  Karena itu, jenis ikan ini mempunyai kemampuan untuk beradaptasi pada kondisi sangat kering di lingkungannya.

c.       Alat Pernapasan Tambahan

Selain insang atau paru-paru, beberapa jenis ikan memiliki alat pernapasan tambahan yang dapat mengambil oksigen secara langsung dari udara. Contoh alat pernapasan tambahan pada ikan:

Ø  Arborescent organ pada ikan Lele Clarias sps, merupakan insang tambahan berbentuk pohon di bagian atas lengkung insang kedua dan ketiga, berfungsi mengambil oksigen dari atas permukaan air

Ø  Kulit merupakan alat pernapasan tambahan pada ikan Blodok Periopthalmus dan Boleopthalmus, di samping itu penutup insang yang berkembang berlipat-lipat dan bagian dalamnya terdapat banyak pembuluh darah

Ø  Labirinth, merupakan alat pernapasan tambahan pada ikan Betok Anabas testudineus

Ikan-ikan yang memiliki alat pernapasan tambahan mampu bertahan hidup dalam kondisi hypoxia, bahkan anoxia.

Berikut ini merupakan ilustrasi beberapa organ respirasi tambahan:

                                       

2.  Kelarutan Oksigen dalam Air

            Rendahnya jumlah Oksigen dalam air menyebabkan ikan atau hewan air harus:

ü  Harus memompa sejumlah besar air ke permukaan alat respirasinya untuk mengambil O2, dan ini membutuhkan energi yang besar untuk memompa volume air yang besar

ü  Menurunkan proporsi tekanan parsial (P O2) dari total oksigen yang digerakkan dalam air.  

ü  Mencegah penggunaan permukaan alat pernapasan yang sangat besar sehubungan dengan masalah osmoregulasi yang harus diatur.

v  Kelarutan Oksigen dalam air menurun dengan meningkatnya suhu mencapai nol pada air mendidih. 

v  Kelarutan oksigen menurun dengan meningkatnya salinitas.  Kelarutan oksigen pada air tawar lebih tinggi dibanding air laut pada suhu yang sama.

3.  Proses Pernapasan

            Proses pernapasan dapat dibagi menjadi 4 tahap, yakni:

1. Pertukaran udara melalui permukaan alat pernapasan
2. Difusi Oksigen dan Karbonsioksida antara insang dan darah
3. Transpor Oksigen dan Karbondioksida di dalam darah dan cairan tubuh ke dan dari sel
4. Pengaturan pernapasan

a.  Pertukaran udara melalui permukaan alat pernapasan

      Mekanisme pernapasan elasmobransi sedikit berbeda dengan teleostei.

Pada Elasmobransi, mekanisme pernapasannya melalui tiga tahap.  Pertama, inspirasi yaitu mulut terbuka, rongga mulut dan faring mengembang, rongga insang berkontraksi dan celah insang menutup sehingga air masuk ke dalam rongga mulut.  Kedua, masih inspirasi yaitu mulut menutup, rongga mulut berkontraksi (menyempit), rongga insang mengembang, celah insang menutup dan air bergerak dari rongga mulut ke rongga insang.  Ketiga, ekspirasi yaitu mulut menutup, rongga mulut berkontraksi dan celah insang terbuka, saat itu air akan ke luar dari insang melalui celah insang.

Pada Teleostei, pernapasan meliputi dua tahap.  Pertama, inspirasi yaitu rongga mulut terbuka, rongga bukofaring dan rongga insang mengembang, air masuk melalui mulut.  Kedua, ekspirasi yaitu mulut menutup, rongga bukofaring dan rongga insang menyempit, celah insang terbuka dan air nergerak dari rongga mulut ke rongga insang kemudian keluar melalui celah insang.  Pada saat inspirasi, oksigen berdifusi ke permukaan alat pernapasan sedangkan saat ekspirasi karbondioksida dilepaskan.

Berikut ilustrasi proses pertukaran udara pada alat pernapasan ikan:

             

       

b.       Difusi Oksigen dan Karbonsioksida antara insang dan darah

Difusi adalah pergerakan gas dari media berkonsentrasi tinggi ke media berkonsentrasi rendah. 

Faktor-faktor yang mempengaruhi difusi gas:

Ø  Perbedaan tekanan, bergerak dari tekanan konsentrasi tinggi ke tekanan    konsentrasi rendah

Ø  Daya larut gas dalam cairan, makin besar daya larut gas makin besar jumlah molekul yang tersedia untuk berdifusi pada perbedaan tekanan tertentu

Ø  Luas penampang lintang cairan, makin besar luas penampang makin besar jumlah molekul yang berdifusi

Ø  Jarak yang harus ditempuh oleh gas yang berdifusi, makin jauh jarak yang ditempuh maka makin besar waktu yang diperlukan molekul untuk menempuh jarak tersebut

Ø  Berat molekul gas, makin besar molekul gas makin lama waktu yang dibutuhkan untuk berdifusi

Ø  Suhu cairan, makin tinggi suhu difusi gas semakin cepat

c.  Transpor oksigen dan Karbondioksida

     Bila oksigen telah berdifusi dalam darah insang, oksigen tersebut ditranspor dalam gabungan dengan haemoglobin ke kapiler darah tempatnya dilepaskan untuk digunakan oleh sel.  Pergerakan oksigen tersebut disebabkan adanya perbedaan tekanan dimana tekanan parsial (P O2) di dalam insang lebih besar dari P O2  kapiler darah insang sehingga oksigen akan berdifusi dari insang ke kapiler darah insang, kemudian ditranspor lagi melalui sirkulasi ke jaringan perifer.

Transpor karbon dioksida tetap dapat berlangsung meskipun dalam kondisi abnormal, dan keberadaannya dalam darah erat hubungannya dengan asam basa cairan tubuh.  Karbon dioksida berperan sebagai buffer bikarbonat untuk mencegah acidosis atau alkalosis.  Dalam sel jaringan, karbondioksida terbentuk sebagai hasil reaksi antara oksigen dan makanan yang selanjutnya masuk ke kapiler darah dan kembali ke insang.  Berikut adalah ilustrasi prose transpor karbondioksida dalam darah.

              

Di samping bereaksi dengan air, karbondioksida juga bereaksi dengan haemoglobin namun karbondioksida menurunkan kapasitas oksigen.

Peranan Hb

1.      Penting untuk transpor oksigen ke jaringan

2.      Sistem buffer oksigen, yaitu mempertahankan P O2 yang konstan dalam jaringan

e.       Pengaturan pernapasan

Tujuan akhir dari pernapasan adalah untuk mempertahankan secara tepat konsentrasi Oksigen, Karbondioksida dan ion hidrogen dari dalam tubuh

4.  Kebutuhan Oksigen

      Dipengaruhi oleh:

ü  Umur, Semakin tua suatu organisme laju metabolisme(kebutuhan oksigen) semakin rendah

ü  Ukuran, semakin besar organisme semakin banyak oksigen yang dibutuhkan

ü  Aktivitas, semakin aktif organisme maka kebuthan oksigen akan semakin meningkat