fha.2013.pernafasan.elisa

MK.Pilihan. Fisiologi Hewan Air (PIB 2253) Semester Genap

Tahun Akademik 2012/2013

(c) 2013 Lab.Fisiologi Hewan Fak.Biologi UGM

([email protected]) 1

Jurusan Perikanan Fakultas Pertanian

Universitas Gadjah Mada

FISIOLOGI HEWAN AIR (PIB 2253)

Semester Genap Tahun Akademik 2012/2013

SISTEM PERNAFASAN

Senin, 04 Maret 2013

Laksmindra Fitria, S.Si., M.Si.

Lab.Fisiologi Hewan Fak.Biologi UGM

[email protected]

Tekanan parsial gas di udara(lingkungan darat):

� Tekanan atmosfer = 760 mmHg

� Komponen udara atmosfer:

� Nitrogen = 78,6 % = 597,4 mmHg

� Oksigen = 20,9 % = 158,8 mmHg

� Karbondioksida = 0,04 % = 0,3 mmHg

� Gas-gas lain

� Masing-masing komponen udara di dalam campurantsb. memiliki tekanan sendiri-sendiri

� tekanan parsial gas

2

Perbedaan lingkungan air dan darat:

• Pada kondisi standar (0 oC, 76 cmHg), 1 liter O2 mempunyai berat 1.428 mg

• Kandungan O2 di udara adalah 20 % ~ 285,6 mg O2/liter udara

• Pada kondisi standar, kadar O2 jenuh di air mengandung 14.6 mg O2 atau hanya 5.1% darikandungan O2 di udara.

• Kelarutan O2 di air menurun dengan meningkatnyatemperatur. Pada kondisi jenuh, kandungan O2

– Suhu 10 oC = 11.3 mg/liter

– Suhu 20 oC = 9,1 mg/liter

– Suhu 30 oC = 7,5 mg/liter3

Perbedaan hewan air dan darat:

� Adanya densitas air:

• Pergerakan lambat di air, untuk bergerak cepatperlu bentuk streamline

• Mengambang di air � tidak perlu energiuntuk “berdiri” tekanan lebih tinggi

� Bergerak dalam tiga dimensi

� Cara mendapatkan gas pernafasan � osmoregulasi

� Perbedaan ketersediaan oksigen di air

• Memompakan darah yang berat

• Volume darah yang dipompakan harus banyak, karena kandungan oksigen yang rendah

4





Perbedaan hewan air dan darat:

� Sistem pernafasan pada ikan dan hewan-hewan air lainnya juga terkait dengan pertukaran air, ion-ion, dan panas

� Kompromi fungsi-fungsi di atas melaluiosmoregulasi tidak memungkinkan untukmengambil oksigen secara maksimum

� Ikan bersifat poikiloterm, suhunya tergantung pada suhu air:

• Suhu air lebih stabil, terhindarkan fluktuasi harian

• Suhu air sangat tinggi, ikan tidak bisa menghindar, yang masih mungkin adalah pergi ke tempat yang lebihdalam (suhu lebih rendah)

5

• Hewan-hewan yang hidup di air senantiasa

terpajan pada air, sehingga segala sesuatu yang

terlarut dalam air akan berinteraksi secara

intensif dengannya, baik yang

menguntungkan atau yang merugikan

– Menguntungkan = …?

– Merugikan = …?

• Jarak pandang di air terbatas � hewan-hewan air

mengembangkan kemampuan untuk

mengoptimalkan alat indera/sensor yang lain,

termasuk mendeteksi medan listrik yang lemah

6

7

© 2010 Lab.Fisiologi Hewan Fak.Biologi UGM ~ LaF.

Kedudukan Sistem Pernafasan

Circulatory

System

Endocrine

System

Reproductive

System

Excretory

SystemRespiratory

System

Immune

System

Body

Function

Digestive

System

Nervous

System

Food

Water

Feces

O2 CO2

Water,Salts

Wastes

8






Komponen yang terlibat

� Organ untuk memasukkan dan mengeluarkan udarapernafasan: hidung, mulut, kulit, permukaan sel, dll.

� Organ tempat terjadinya pertukaran O2 � CO2

� paru, insang, kulit, sitoplasma, dll.

� Organ pengeluarkan limbah � sistem ekskresi

� Alat transportasi � sistem kardiovaskular

9

» Pemasukan oksigen dan pengeluaran karbon

dioksida melalui mekanisme difusi; proses ini

erat hubungannya dengan sistem sirkulasi darah

sebagai alat angkut

» O2 dapat berupa yang berada di udara atau

yang terlarut di air; O2 digunakan untuk oksidasi

nutrien untuk dikonversi menjadi energi

» CO2 merupakan limbah metabolisme yang

diangkut dalam bentuk karbamino, asam

karbonat, ion bikarbonat, atau bikarbonat

10

© 2010 Lab.Fisiologi Hewan Fak.Biologi UGM ~ LaF. 11


Mekanisme pernafasan

� Difusi� Perpindahan molekul dari wilayah yang memiliki

konsentrasi tinggi untuk molekul tersebut menuju kewilayah yang memiliki konsentrasi rendah untukmolekul tersebut

� Perpindahan O2 dari lingkungan eksternal sel kelingkungan internal sel, dan sebaliknya untuk CO2 darilingkungan internal sel ke lingkungan eksternal selmelintasi membran epitel respirasi

12






Mekanisme pernafasan

� Faktor-faktor yang menentukan difusi gas respirasimelintasi membran epitel respirasi:

� Tekanan parsial gas

� Permeabilitas membran epitel respirasi

� Luas permukaan membran epitel respirasi

� Kecepatan sirkulasi di tempat terjadinya pertukaran gas

� Reaksi-reaksi kimia yang terjadi dalam tubuh

13


1. Ventilasi2. Pertukaran udara pulmonar3. Transportasi udara4. Pertukaran udara perifer

� Respirasi selular

Lingkungan luar tubuh

1

24

3

© miss L

Tahapan Respirasi

14


Evolusi Sistem Pernafasan

Aquatic respiration (kehidupan air)

Bentuk transisi (amphibious)

Terestrial, aerial respiration (kehidupan darat)

15


� Protozoa: Amoeba (single cell)

� Difusi melalui membran sel/permukaan tubuh

CO2

O2

waste

food

16







� Metazoa: Porifera, Coelenterata(simple multicellular, diploblastik)

� Memasukkan gas pernafasan yang terlarut di dalam air (DO, dissolved oxygen) bersama-sama dengan makananmelalui sel-sel yang kontak langsung dengan air

17



� Metazoa: Sponge (diploblastik)

� Difusi melalui membran sel yang terpajan aliran air

18


O2

CO2

(pinacocyte)


� Metazoa: Coelenterata(simple multicellular, diploblastik)

� Difusi melalui sel-selpermukaan tubuh dan alatbantu berupa sifonoglifa

19


© 2010 Lab.Fisiologi Hewan Fak.Biologi UGM ~ LaF. 20

� Cacing (triploblastik)

� Cacing pipih (Platyhelminthes)

� difusi melalui permukaan tubuh

� Cacing silindris(Nematoda, Rotifera, Annelida)� difusi permukaan tubuh, insang

filamen







� Mollusca

� Mollusca akuatikmenggunakan insang (1 atau 2 pasang, berbentuk seperti bulu/sisir “ctenidia”), sebagian dilengkapi dengan “siphon” (funnel)

� Mollusca terestrial(Pulmonata) menggunakanparu

21



� Mollusca: Squid (Cephalopoda)

22



� Arthropoda: Crustacea

� insang

23


Sistem Pernapasan Asterias sp.

Difusi gas dalam air lebih lambat

daripada dalam udara, untuk

mengimbangi – air laut di lingkungan

luar digerakkan melintasi permukaan

organ pernapasan oleh gerakan cilia.

Proses pernapasan berlangsung dalam

papullae pada permukaan aboral (atas).

Bagian luar organ ini bercilia dan

dibentuk oleh tonjolan keluar dari

coelom yang timbul diantara ossiculae.

Pada waktu cairan atau air berada

dalam papullae terjadi pertukaran gas.

Transfer gas terjadi melalui membran

papullar dan podia (tube feet).

Echinodermata

24





Sistem Pernapasan Asterias sp.

Echinodermata

25

Sistem Pernafasan pada Ikan

• Alat pernafasan utama = insang

• Ikan bernafas dengan paru

(lungfish) = Dipnoi

• Pada beberapa Teleostei,pernafasan dibantu oleh :

• Gelembung renang(vesica natatoria, pneumatocyst)

• Labirinth

• Pohon respirasi (arborea)

• Modifikasi bagian saluran pencernaan

• dll.26


� Vertebrata lain

� Amfibi:

- larva hidup di air � insang

- dewasa hidup di darat � paru-paru, kulit

� Reptil:

- reptil air � paru-paru + mekanisme khusus

- reptil darat � paru-paru

� Burung, Mammal (darat, air) � paru-paru

27


Amphibia

• Larva � insang, dewasa � paru

• Struktur paru identik dengan pada

mammal, hanya saja luas

permukaannya lebih rendah

• Kulit � lembap, kaya mukus & kapiler

untuk difusi gas-gas pernafasan

http://www.eciwo.sdu.edu.cn/zhang/fig/A6-34.jpg

http://www.baileybio.com/plogger/images/ap_b

iology/animal_diversity_project_-

_must_cite_your_textbook_/amphibian_-

_cutaneous_respiration.jpg

http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/biobk/gasexch1.gif

28





Amphibia

• Amphiuma: paru + insang internal

• Olm (Proteus), Necturus: paru + insang eksternal

• Tanpa insang & paru: kulit (valerian respiration)

http://www.canailleblog.com/photos/amphiume

-trydactyle-amphiuma-tridactylum-

milo1020091029105926.jpg

http://24.media.tumblr.com/tumblr_mamy5y6Tg

p1r2tdauo1_1280.jpg

http://imagess3.enature.com/reptile_amph/reptile_amp

h_l/ar0734_1l.jpg

29

Reptilia

• Reptil akuatik menggunakan paru, kulit yang

permeable, modifikasi kloaka (Testudinata)

• Reptil tidak memiliki diafragma (kecuali Crocodilia),

sehingga pernafasan dibantu oleh otot-otot tulang

rusuk (musculus intercostalis)

30

Reptilia

Pernafasan pada Crocodilia

31


Struktur Alat Pernafasan

� Insang� Evaginasi permukaan tubuh (komponen eksternal)

yang kemudian melipat-lipat untuk memperluaspermukaannya.

� Insang dapat terlihat dengan jelas, sedikit tersembunyi(di dalam celah), dilindungi oleh selaput ataupunpenutup insang yang jelas (operculum)

� Sirkulasi internal: distribusi darah dari insang keseluruh tubuh

� Sirkulasi eksternal: pergerakan insang untuk difusiudara (pertukaran udara)

32







� Insang

33


� Trakhea� Alat respirasi pada kelompok Arthropoda

� Komponen:

� Spirakulum: Pori pada permukaan tubuh

� Trakhea: Tabung-tabung yang berisi udara, merupakan saluran dari spirakulum

� Trakheoli: Percabangan trakhea yang berujung buntudan terletak berdekatan dengan sel-sel tubuh �

pertukaran udara secara difusi, tidak memerlukansistem sirkulasi

34



� Trakhea: Arthropoda darat(Insecta)

Berfungsi ganda:

�mengangkut hawa ke dalam tubuh

�mendistribusikan hawa kepadasel-sel

sistem respirasi terpisah dari

sistem sirkulasi

35



� Paru� Invaginasi permukaan tubuh (komponen internal)

� Permukaan paru melipat-lipat untuk memaksimalkanpertukaran udara

� Sirkulasi internal: distribusi udara ke paru dan seluruhtubuh

� Ventilasi: memasukkan dan mengeluarkan udara dariparu (pertukaran udara)

36







� Paru

Perkembangan struktur parudari bentuk sederhanamenjadi bentuk yang kompleks selaras denganevolusi makhluk hidup yang dimulai dari kehidupan air ke kehidupan darat dankebutuhan ketersediaanoksigen

37


Mammal Air

38

fha.2013.pernafasan.elisa

Documents