Respirasi pada hewan-hewan air dilakukan melalui proses difusi dan osmosis gas melalui permukaan tubuh atau organ khusus seperti insang. Hewan-hewan kecil bernapas melalui seluruh permukaan tubuhnya, sedangkan hewan-hewan besar memiliki insang untuk meningkatkan luas permukaan respirasi."

1. CREATED BY:
AYU RAHMA ULUFA NURI (K4314011)
NIA TRI UTAMI (K43140)

2. Pengantar
 Respiration – sequence of events that result in the exchange of oxygen and carbon
dioxide between the external environment and the mitochondria
 External respiration – gas exchange at the respiratory surface
 Internal respiration – gas exchange at the tissues
 Mitochondrial respiration – production of ATP via oxidation of carbohydrates, amino acids,
or fatty acids. Oxygen is consumed and carbon dioxide is produced

3.  Perpindahan oksigen dan karbondioksida melintasi permukaan tubuh maupun
organ respiratori melalui proses difusi. Oleh karena itu, organ pernapasan harus
memiliki sifat :
1. membran bersifat permeabel
2. Permukaan membran harus selalu basah
3. Memiliki vaskularitas yang tinggi
4. Permukaan relatif luas

4. Kelarutan Gas dalam Air
Jumlah gas yang larut dalam air tergantung pada :
1. Sifat-sifat gas
2. Tekanan parsial gas di atas air
3. Suhu
4. Jumlah zat padat terlarut dalam air
Hukum Henry :
Kelarutan gas dalam air tawar lebih besar daripada kelarutan gas dalam air laut.

5. Tabel Pengaruh Suhu pada Kelarutan Oksigen dalam
Air Tawar dan Air Laut Pada Keadaan Keseimbangan
dengan Udara Atmosfer
(Schmidt, Knut, Nielsen. 1990. Animal Psysiology, Adaptation and Environment. Fourth
Edition. Cambridge: Cambridge University Press. Table 1.4, p. 11)

6. Kecepatan Difusi Gas
 Kecepatan difusi gas berbanding terbalik dengan akar berat molekulnya. Berat molekul CO2
(=44) lebih besar dari berat molekul O2 (=32), sehingga CO2 berdifusi lebih lambat daripada
O2.
 Kecepatan difusi gas dipengaruhi oleh:
A. Tekanan parsial gas
B. Permeabilitas membran/epitel pernapasan
C. Kecepatan sirkulasi darah di paru-paru atau insang
D. Reaksi kimia dalam darah

7. A. Tekanan Parsial Gas
 Gas bergerak dari daerah gas bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah.
 Tekanan O2 : atmosfer (159,1 mmHg), alveolus (101 mmHg), arteri (100 mmHg), vena (40
mmHg).
 Tekanan CO2 : atmosfer (0,3 mmHg), alveolus (39 mmHg), arteri (40 mmHg), vena (46
mmHg).
 Maka, aliran O2 : atmosfer --> alveolus --> arteri --> sel-sel tubuh.
 Aliran CO2 : vena --> alveolus --> atmosfer.

8. B. Permeabilitas Membran/Epitel Pernapasan
 O2 dan CO2 harus mampu menembus membran.
 Semua membran pernapasan permeabel terhadap semua gas.
 Kapasitas difusi : volume gas yang menembus membran
C. Luas Permukaan Membran Epitel Pernapasan
 Semakin luas permukaan membran, maka kapasitas difusi akan semakin meningkat.

9. D. Kecepatan Sirkulasi Darah di Paru-Paru
 Kecepatan difusi gas berbanding terbalik dengan kecepatan aliran darah. Semakin cepat aliran darah,
semakin sedikit gas yang berdifusi.
 Difusi gas akan makin meningkat bila arah aliran medium disekitar alat respirasi berlawanan dengan arah
aliran darah dalam kapiler respirasi.
E. Reaksi Kimia dalam Darah
 Yang dimaksud : ikatan hemoglobin dengan O2 dan CO2
 Semakin tinggi pengikatan O2 oleh Hb, makin tinggi pula kecepatan difusi O2 ke kapiler alveoli.
 Semakin banyak CO2 yang dilepas Hb, semakin banyak pula CO2 yang berdifusi dari darah kapiler ke
udara alveoli.

10. ALAT PERNAPASAN DALAM AIR
A. Difusi
B. Insang

11. 1. Pernafasan Difusi dan Integumen
Difusi? Diffusion is the movement of molecules from a high concentration to a
low concentration.

12. ALAT PERNAFASAN DALAM AIR
 Hewan kecil : Protozoa, Cacing Pipih, dan Ubur-ubur. (belum memiliki organ respiratori khusus dan
sistem sirkulasi darah).
 Dalam rangka memperluas permukaan difusi, hewan-hewan sederhana ini memiliki tubuh yang pipih
atau panjang seperti benang, membentuk pseudopodia, sampai memiliki permukaan tubuh yang
luas dan kompleks (misalnya pada bintang kerang dan spons).
 Dijumpai juga pada katak, belut, cacing tanah, dan beberapa serangga air. (memiliki alat respiratori
khusus, kulit tipis, banyak mengandung pembuluh darah sehingga O2 memungkinkan berdifusi
melalui kulit ke dalam pembuluh darahnya). Fungsi lain : menjaga agar permukaan tubuh tetap
lembab.

14. 2. Pernafasan dengan Insang
 Hewan-hewan yang lebih besar dan lebih kompleks harus memiliki alat respiratori khusus untuk
mengambil oksigen, dan sistem peredaran darah untuk mengangkut oksigen sampai sel-sel
jaringan. Tanpa alat respiratori khusus dan alat peredaran darah, maka kebutuhan oksigen sel tidak
dapat dipenuhi dengan cepat.
 Alat respiratori khusus --> evaginasi (penonjolan ke luar) atau invaginasi (pelekukan ke dalam) dari
permukaan khusus.
 Alat respiratori khusus dalam air --> INSANG
 Insang : evaginasi dari permukaan tubuh. Insang berfilamen tipis, kaya akan pembuluh darah. Aliran
darah berlawanan arah dengan aliran air yang melintasi insang (countercurrent flow).

15. Insang:
 1. Insang Eksternal
Advantages: high surface area
Disadvantages: easily damaged, not suitable in air
 2. Insang Internal
Advantages: High surface area
Disadvantages: not usually suitable in air

16. Mekanisme Ventilasi pada Insang:
 Jika insang mengambil O2 di air yang diam --> O2 dalam air lama-lama akan habis --> jadi, harus ada aliran air
di sekitar insang untuk menjaga agar konsentrasi O2 tetap terjaga.
 Ada 2 cara untuk meningkatkan aliran air disekitar insang:
1. Menggerakkan insang di dalam air
Misal : hewan-hewan kecil; Larva insekta aquatik.
2. Menggerakkan air ke arah insang
Misal : hewan-hewan besar; ikan dan udang-udangan.
 Umumnya, insang memiliki 2 pompa;
a. Pompa Mulut : ditunjang oleh otot-otot dasar mulut.
b. Pompa Insang : ditunjang oleh gerakan tutup insang.

17.  Siklus Pemompaan:
Mulut terbuka --> tekanan negatif rongga mulut dan rongga insang --> mulut ditutup --> tekanan dalam
rongga mulut meningkat (positif) --> air masuk ke rongga insang --> mendorong operkulum --> air keluar
dari rongga insang --> tekanan rongga mulut dan rongga insang lebih kecil daripada tekanan air diluar
tubuh --> tutup insang menutup kembali.

18.  Mekanisme pernapasan beberapa jenis ikan masih dibantu gerakan tubuhnya.
Ikan bergerak cepat pada saat berenang berusaha untuk terus membuka mulut
dan tutup insang dengan maksud supaya insang dapat dilewati air sebanyak
mungkin.
 Beberapa jenis ikan dijumpai organ pembantu pernapasan, yaitu:
a. Gelembung renang (gelembung udara) pada teleostei
b. Organ labirin (arbosen) pada ikan lele dan ikan gurami.

19.  Gas gland excretes lactic
acid
 Acidity causes hemoglobin of
the blood to lose its oxygen
 Oxygen diffuses into the
bladder while flowing through a
complex structure known as the
rete mirabile

22. “
”

23. SERANGGA

24. PROTOZOA
Respirasi dengan cara aerob atau anaerob.
Pada respirasi aerob terjadi oksidasi dengan
o2 yang masuk dalam tubuh dengan cara
difusi dan osmosis melalui seluruh
permukaan tubuh, sedang pada anaerob
terjadi pembongkaran zat yang kompleks
menjadi zat yang sederhana dengan
menggunakan enzim-enzim tanpa
memerlukan oksigen. Hasil kedua peristiwa
itu akan sama yakni dihasilkan energi dan
zat sisa-sisa yang akan ditampung dalam
vakuola kontraktil sebagai zat ekskresi.

25. PORIFERA
Sebetulnya spons tidak mempunyai alat atau
organ pernafasan khusus, kendati demikian
mereka dalam hal respirasi bersifat aerobik.
Dalam hal ini yang bertugas
menangkap/mendifusikan oksigen yang
terlarut di dalam air medianya bila di jajaran
luar adalah sel-sel epidermis (sel-sel
pinakosit), sedangkan pada jajaran dalam
yang bertugas adalah sel-sel leher (khoanosit)
selanjutnya oksigen yang telah berdifusi ke
dalam kedua jenis sel tersebut diedarkan ke
seluruh tubuh oleh amoebosit.

26.  Berhubung hewan spons bersifat sesil artinya tidak mengadakan perpindahan tempat sedangkan
hidupnya sepenuhnya tergantung akan kaya tidaknnya kandungan material (oksigen, partikel makanan)
dari air yang merupakan medianya, maka ketika Porifera masih dalam fase larva yang sanggup
mengadakan pergerakan yaitu berenang-renang mengenbara kian kemari dengan bulu-bulu getarnya, ia
akan memilih tempat yang strategis dalam arti yang kaya akan kandungan material yang dibutuhkan
untuk kepentingan hidup.
 Bila air yang merupakan media hidupnya itu mengalami penyusutan kandungan oksigennya, maka hal
ini akan mempengaruhi kehidupan Porifera yang bersangkutan, artinya tubuhnya juga akan mengalami
penyusutan sehingga menjadi kecil dan bila kekurangan sampai melampaui batas toleransinya maka
Poriferanya akan mati.

27. COELENTERATA
A. Hydra
Hewan Hydra “pertukaran gas pada hydra terjadi
secara langsung pada permukaan tubuhnya. Hal
ini karena Hydra tidak mempunyai organ khusus
untuk pernafasan, pembuangan hasil ekskresi,
dan juga tidak mempunyai darah serta sistem
peredaran darah. Semua organ-organ itu bagi
Hydra tidak diperlukan, sebab tubuhnya tersusun
atas deretan sel-sel yang sebagian besar masih
bebas bersentuhan langsung dengan air yang ada
di sekitarnya. Di samping itu dinding tubuh
Hydra merupakan dinding yang tipis, oleh sebab
itu pertukaran gas oksigen dan karbondioksida
maupun zat-zat sampah dari bahan nitrogen
tidak menjadi persoalan bagi tubuh Hydra.
Pertukaran zat tersebut berlangsung secara
langsung dengan dunia luar secara difusi dan
osmosis melalui membran dari masing-masing
sel. Dengan perkataan lain proses pernafasan
maupun pembuangan sisa metabolisme
dilakukan secara mandiri oleh masing-masing sel
yang bersangkutan.

28. B. Scypozoa
Seperti halnya Hydra, Ubur-ubur ini tidak mempunyai alat respirasi maupun ekskresi
yang khusus. Kedua proses tersebut dilakukan secara langsung melalui seluruh permukaan
tubuhnya. Dalam hal ini sistem saluran air dan sistem saluran gastrovaskular sangat
membantu dalam memperlancar proses respirasi maupun ekskresi.
Gas-gas O2 yang terlarut di dalam air akan masuk secara difusi masuk kedalam lapisan
epidermis maupun gastrodermis tubuh ubur-ubur. Sebaliknya gas-gas O2 yang dihasilkan dari
proses respirasi akan dikeluarkan dari tubuhnya secara difusi. Demikian halnya dengan zat-
zat sampah, terutama yang berupa zat-zat nitrogen sebagai sisa-sisa metabolisme, akan
dibuang secara langsung oleh sel-sel epidermis maupun gastrodermis ke lingkungan luar
tubuh.

29. C. Anthozoa
Seperti halnya Coelenterata yang lain, tidak mempunyai alat khusus untuk pernafasan maupun
pembuangan hasil ekskresi. Dalam hal ini pernafasan baik pemasukan oksigen yang terlarut di
dalam air laut, maupun pengeluaran gas karbondioksida berlangsung secara difusi-osmosis
secara langsung melalui semua permukaan tubuhnya. Yang dimaksud dengan permukaan
tubuh ialah baik permukaan epidermis maupun permukaan gastrodermis yang menghadap
kearah liang atau rongga gastrovaskuler. Dalam hal ini, aliran air yang timbul di dalam saluran
gastrovaskuler disebabkan oleh gerak sapu dari rambut-rambut getar yang berjajar-jajar di
bagian dinding stomodeum maupun dinding gastrovaskular (coelenteron). Gerak rambut getar
yang ada pada dinding gastrovaskular menimbulkan aliran air ke luar. Kedua mekanisme ini
sangat membantu dalam hal pertukaran gas maupun sisa-sisa metabolisme lainnya.

30. PLATYHELMINTHE
S
Cacing pipih belum memiliki alat
pernafasan khusus. Pengambilan oksigen
bagi anggota yang hidup bebas dilakukan
secara difusi melalui permukaan tubuh.
Sementara anggota yang hidup sebagai
endoparasit bernafas secara anaerob,
artinya respirasi berlangsung tanpa
oksigen. Hal ini terjadi karena cacing
endoparasit hidup pada lingkungan yang
kekurangan oksigen.

31. NEMATHELMINTH
ES
Cacing Ascaris tidak mempunyai alat
respirasi. Respirasi dilakukan secara
anaerob. Energi diperoleh dengan cara
mengubah glikogen menjadi CO2 dan asam
lemak yang diekskresikan melalui kutikula.
Namun sebenarnya Ascaris dapat
mengkonsumsi oksigen kalau di
lingkungannya tersedia. Jika oksigen
tersedia, gas itu diambil oleh hemoglobin
yang ada di dalam dinding tubuh dan
cairan pseudosoel.

32. ANNELIDA
Cacing tanah bernapas dengan
kulitnya, sebab kulitnya bersifat
lembab, tipis, banyak mengandung
kapiler-kapiler darah.

33. MOLLUSCA
Sebagian besar mollusca organ respirasinya
adalah insang. Insang diadaptasikan untuk
pertukaran gas oksigen dan kabondioksida
dalam air melalui permukaan insang yang
luas dan berbentuk membran yang tipis. Pada
mollusca, insang disebut juga ktinidium
(yunani : kteis; sebuah sisir). Ktenidia terdiri
atas sebuah filamen (= lamela) yang ditutupi
silia. Gerakan silia menyebabkan air melintasi
permukaan filamen, oksigen berdifusi
melintasi membran menuju ke darah, dan
karbondioksida berdifusi keluar. Pada
beberapa mollusca seperti remis dan bivalvia
lain, silia pada insang juga berperan
menyaring partikel makanan, kemudian
mengirimnya ke mulut dalam bentuk benang
lendir.

34. Setelah insang aliran air biasanya menuju anus dan saluran keluar ginjal sambil membawa bahan
yang akan dibuang. Pada beberapa mollusca, air masuk melalui incurent siphon dan keluar melalui
excurent siphon. Sebelum mencapai insang aliran air yang masuk dideteksi oleh organ sensorik
(osphradium) yang dapat berfungsi mendeteksi endapan lumpur, makanan atau predator.
Beberapa Mollusca yang tidak memiliki insang, maka pertukaran gas respirasi terjadi secara langsung
melalui permukaan mantel. Keong memiliki kemampuan adaptasi intuk kehidupan darat yaitu dengan
hilangnya insang, maka mantel yang dimilikinya dimodifikasi menjadi sebuah paru-paru untuk pernapasan
udara. Beberapa keong (pulmoat) kembali ke habitat air, namun tetap mempertahankan paru-parunya.
Untuk itu mereka terlihat sering merambat naik ke permukaan air untuk mengambil udara.

35. ECHINODERMATA
Organ respirasi pada asterias adalah insang,
atau papula dan kaki tabung. Papula
merupakan organ respirasi utama. Mereka
adalah sederhana, kontraktil, transparan, hasil
pertumbuhan dari dinding tubuh pada
permukaan aboral mempunyai ephithelium
bersilia pada permukaan sebelah luar dan
sebelah dalamnya. Itu merupakan derivat
atau perubahan lanjut dari coelom dan sisa
lumennya berhubungan langsung dengan
coelom. Pertukaran O2 dan CO2 terjadi di
antara air laut dan cairan tubuh dari insang-
insangnya. Silia pada epithelium mempunyai
peranan vital dalam menggerakkan cairan
coelom dan dalam menciptakan air untuk
pernapasan keluar masuk di dalam air laut. Di
samping dindingnya tipis, kaya akan
percabangan dan bagia-bagian tubuh lembab,
juga bertindak sebagai organ-organ respirasi.

36. “
”

37. PISCES

41. AMPHIBI

42. Respirasi amfibia
Seekor amfibia seperti katak memventilasi paru-parunya dengan pernapasan
tekanan positif, menggembungkan paru-paru dengan aliran udara yang dipaksakan.
Selama tahap inhalasi pertama, otot-otot menurunkan dasar rongga mulut amfibia,
menarik udara masuk melalui lubang-lubang hidung. Kemudian, denganlubang-
lubang hidung dan mulut yang tertutup, dasar rongga mulut terangkat, memaksa
udara menuruni trakea. Selama ekshalasi, udara didorong keluar kembali oleh
lentingan paru-paru yang elastic dan kompresi dinding tubuh yang berotot.

43.  Katak mempunyai daur hidup di dua alam yang berbeda, yaitu di darat dan di air.
Oleh karena itu katak disebut hewan amfibi. Waktu katak masih berbentuk larva,
berudu hidup di air dan bernapas dengan insang. Berudu memiliki 3 pasang
insang luar yang terdapat di belakang kepala. Insang luar terdiri atas lembaran
halus yang banyak mengandung kapiler darah. Apabila insang ini bergetar, maka
air di sekelilingnya selalu berganti dan oksigen yang larut dari air di sekeliling
insang ini berdifusi masuk ke dalam pembuluh kapiler darah.

44.  Seiring dengan pertumbuhan berudu, timbul celah insang dan terbentuk insang
dalam. Insang dalam mempunyai tutup insang seperti pada ikan. Kemudian
berudu perlahan-lahan menjadi katak dewasa. Katak dewasa bernapas
menggunakan paru-paru dan kulit. Jika dari kulit Oksigen dari udara berdifusi
melalui kulit yang basah kiemudian masuk ke pembuluh kapiler darah. Oleh
karena itu katak sering berada di tempat berair supaya kulitnya tetap lembab.
Selain itu selaput kulit pada rongga mulutnya juga di gunakan untuk memasukkan
oksigen ke dalam darah secara difusi.

45. REPTILIA

46.  Paru-paru reptilia berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh tulang rusuk.
Paru-paru reptilia lebih sederhana, hanya dengan beberapa lipatan dinding yang
berfungsi memperbesar permukaan pertukaran gas. Pada reptilia pertukaran gas
tidak efektif. Pada kadal, kura-kura, dan buaya paru-paru lebih kompleks, dengan
beberapa belahanbelahan yang membuat paru-parunya bertekstur seperti spon.
Paru-paru pada beberapa jenis kadal misalnya bunglon Afrika mempunyai pundi-
pundi hawa cadangan yang memungkinkan hewan tersebut melayang di udara.

47. AVES

48. Burung
Alat pernapasan pada burung adalah paru-paru. Ukuran paru-paru relatif kecil
dibandingkan ukuran tubuh burung. Paru-paru burung terbentuk oleh bronkus primer,
bronkus sekunder, dan pembuluh bronkiolus. Bronkus primer berhubungan dengan
mesobronkus. Mesobronkus merupakan bronkiolus terbesar. Mesobronkus
bercabang menjadi dua set bronkus sekunder arterior dan posterior yang
disebut ventrobronkus dan dorsobronkus dihubungkan oleh parobronkus. Paru-paru
burung memiliki ±1000 buah parabronkus yang bergaris tengah ±0,5 mm. Paru-paru
burung memiliki perluasan yang disebut kantong udara yang mengisi daerah
selangka dada atas, dada bawah, daerah perut, daerah tulang humerus dan daerah
leher. Berturut-turut dari luar ke dalam.

49. MAMALIA

50.  Tidak seperti amfibia, mamalia memanfaatkan pernafasan tekanan negatif,
menarik dan bukan mendorong udara kedalam paru-parunya. Dengan
menggunakan kontraksi untuk mengembangkan rongga dada secara aktif,
mamalia menurunkan tekanan udara dalam paru-parunya sehingga lebih rendah
daripada tekanan udara di luar tubuh. Karena gas mengalir dari wilayah yang
bertekanan tinggi ke wilayah yang bertekanan rendah, udara mengalir melalui
lubang hidung dan mulut, menuruni saluran-saluran pernafasan menuju alveoli.
Selama ekshalasi, otot-otot yang mengontrol rongga dada akan berelaksasi, dan
volum rongga tersebut akan berkurang. Tekanan udara yang meningkat di dalam
alveoli mendorong udara ke atas menuju saluran-saluran udara dan keluar dari
tubuh. Dengan demikian, inhalasi selalu aktif dan membutuhkan kerja, sementara
ekshalasi biasanya pasif.