pernah nggak sih kamu mikir, gimana sih cara burung atau serangga bernapas? Kalau kita tanya, pasti sebagian besar dari kita cuma bisa jawab kalau mereka bernapas lewat hidung atau mulut, sama seperti kita. Tapi, tahukah kamu kalau proses pernapasan mereka itu ternyata lebih kompleks dan unik? Nah, kali ini kita bakal membahas dengan lebih dalam tentang cara burung dan serangga bernapas, terutama dalam konteks biologi kelas 11.
Sistem pernapasan pada setiap makhluk hidup memang berbeda-beda, tergantung pada kebutuhan dan cara hidup mereka. Untuk burung, yang selalu bergerak aktif, terutama saat terbang, mereka punya sistem pernapasan yang super efisien. Sementara serangga, dengan tubuh kecilnya, mengandalkan sistem trakea yang unik untuk menyuplai oksigen ke seluruh tubuh. Yuk, kita bahas lebih lanjut tentang alat pernapasan pada burung dan serangga, serta bagaimana mekanisme pernapasannya saat mereka sedang beristirahat atau terbang.
Alat Pernapasan Burung (Aves)
Jadi, burung memiliki alat pernapasan yang cukup mirip dengan manusia, yaitu paru-paru. Tapi, sistem pernapasan burung lebih kompleks karena melibatkan beberapa organ tambahan yang membantu mereka bernapas dengan efisien, terutama saat terbang.
Organ Sistem Pernapasan Burung
Burung memiliki dua pasang lubang hidung yang terletak pada pangkal paruh (lubang hidung luar) dan juga pada langit-langit rongga mulut (lubang hidung dalam). Saluran pernapasan utama mereka adalah trakea, yaitu pipa panjang yang tersusun dari cincin tulang rawan dan dikelilingi oleh otot polos.
Di bagian bawah trakea terdapat organ bernama siring, dengan fungsinya untuk menghasilkan suara. Saat burung bernyanyi, siring inilah yang bekerja mengatur suara yang dihasilkan.
Paru-paru burung terdiri dari beberapa bagian, yaitu bronkus primer, bronkus sekunder, dan parabronkus. Bronkus primer merupakan cabang pertama dari trakea yang terbagi menjadi dua cabang, yaitu bronkus kiri dan kanan.
Setiap bronkus utama ini akan bercabang lagi menjadi bronkus sekunder, atau disebut juga mesobronkus. Paru-paru burung gak punya alveolus (seperti manusia), tapi diganti dengan pembuluh udara yang disebut parabronkus.
Pembuluh udara ini berfungsi untuk pertukaran gas, seperti halnya alveolus pada manusia, dan berhubungan langsung dengan pembuluh darah kapiler.
Kantong Udara Burung
Jadi, kantong udara burung totalnya ada sembilan. Kantong udara ini tersebar di beberapa bagian tubuh burung, seperti di leher, di perut, dan di rongga dada.
Tak hanya untuk cadangan oksigen, tapi juga memiliki fungsi lainnya. Misal kantong udara ini membantu burung tetap terbang dengan memberikan pasokan oksigen cadangan, memperkeras suara yang dikeluarkan oleh siring, bahkan menjaga suhu tubuh mereka agar tetap stabil.
Selain itu, kantong udara juga berfungsi untuk mengatur massa jenis tubuh. Jadi, burung bisa mengubah volume kantong udara untuk membantu mereka terbang lebih stabil dan menghindari kehilangan panas tubuh yang berlebihan.
Kantong udara ini tak terlibat langsung dalam proses difusi gas ya. Gas pertukaran oksigen dan karbon dioksida hanya terjadi di paru-paru dan parabronkus.
Mekanisme Pernapasan Burung (Aves)
Burung memiliki dua mekanisme pernapasan yang berbeda, yaitu saat mereka sedang beristirahat dan saat terbang. Karena pernapasan burung sangat dipengaruhi oleh aktivitasnya, berikut mekanisme pernapasannya..
a. Cara Burung Bernapas Saat Istirahat (Hinggap)
Saat burung sedang beristirahat atau hinggap, pernapasan mereka mirip dengan manusia. Fase pertama adalah inspirasi atau penarikan napas.
Fase ini terjadi ketika tulang rusuk burung bergerak ke bawah, sehingga rongga dada membesar. Akibatnya, paru-paru burung mengembang dan udara bisa masuk ke dalamnya.
Sebagian besar udara ini mengandung oksigen yang akan diserap oleh paru-paru, dan sebagian lagi mengalir ke kantong udara bagian belakang.
Udara yang sudah berada di kantong udara belakang ini nantinya akan mengalir kembali ke paru-paru dan menuju kantong udara bagian depan, yang sudah tidak banyak mengandung oksigen. Pada saat yang sama, fase ekspirasi (pengeluaran napas) terjadi.
Ketika tulang rusuk kembali ke posisi semula dan rongga dada mengecil, paru-paru burung mengempis dan udara dari kantong udara akan dipaksa masuk ke paru-paru untuk pertukaran gas. Gas yang mengandung karbon dioksida (CO2) akan dikeluarkan melalui trakea dan akhirnya keluar melalui hidung.
b. Cara Burung Bernapas Saat Terbang
Sedangkan pernapasan burung saat terbang membutuhkan bantuan kesembilan kantong-kantong udara tadi. Saat burung mengepakkan sayap, otot sayap menekan paru-paru mereka, sehingga udara tidak bisa masuk dengan mudah.
Pada saat sayap burung diangkat ke atas, kantong udara bagian ketiak akan mengembang, sedangkan kantong udara lainnya seperti di antartulang korakoid terjepit. Udara luar kemudian mengalir masuk ke kantong udara yang ada di ketiak dan ke kantong udara di perut.
Sebagian kecil udara akan mengalir ke paru-paru, sementara sisanya akan disalurkan ke kantong udara lainnya. Begitu kantong udara ini mengempis, udara yang terkumpul akan mengalir ke paru-paru untuk proses difusi.
Saat sayap burung diturunkan, fase ekspirasi dimulai. Kantong udara di ketiak terjepit, dan udara yang ada di sana mengalir ke paru-paru, di mana terjadi pertukaran gas antara oksigen dan karbon dioksida.
Udara dari paru-paru akan mengisi kantong udara bagian dada, dan akhirnya udara yang mengandung karbon dioksida akan dikeluarkan dari tubuh burung melalui bronkus, trakea, dan keluar lewat hidung.
Semakin tinggi burung terbang, semakin cepat pula sayapnya mengepak untuk memastikan banyaknya oksigen yang didapat. Oleh karena itu, kantong udara penting bagi burung, terutama saat oksigen di paru-paru berkurang.
Alat Pernapasan Serangga (Insecta)
Sekarang, beralih ke alat pernapasan yang dimiliki oleh serangga. Tau kan kalau serangga itu masuk dalam kelompok Insecta, yang berarti mereka adalah hewan-hewan dengan tubuh yang terbagi menjadi tiga bagian utama, yaitu kepala, thorax (dada), dan abdomen (perut).
Meski berukuran kecil, sistem pernapasan serangga itu unik dan efisien loh. Berikut penjelasannya..
Trakea
Serangga memiliki sistem pernapasan yang lebih sederhana dibanding hewan-hewan besar lainnya, seperti mamalia. Mereka gak punya paru-paru seperti kita.
Sebagai gantinya, serangga mengandalkan trakea, yaitu pembuluh-pembuluh halus berbentuk tabung yang bercabang-cabang dan menyebar ke seluruh bagian tubuh mereka. Trakea ini terbuat dari zat yang disebut kitin, yang memberikan kekuatan dan ketahanan pada pembuluh udara tersebut.
Trakea ini akan terhubung ke lubang-lubang kecil yang disebut stigma atau spirakel, fungsi stigma adalah sebagai tempat keluar masuknya udara ke dalam tubuh serangga. Jadi, serangga nggak butuh hidung atau mulut layaknya manusia untuk bernapas.
Stigma ini terletak di bagian sisi kanan dan kiri setiap segmen tubuh serangga, meskipun tidak semua segmen tubuh punya stigma ya. Beberapa bagian tubuh saja yang dilengkapi dengan stigma.
Stigma juga dilengkapi dengan bulu-bulu halus guna menyaring debu dan kotoran agar nggak ikut masuk ke dalam tubuh serangga. Selain itu, stigma ini juga bisa membuka dan menutup karena ada katup-katup (valve) yang diatur oleh otot.
Biasanya, stigma akan terbuka saat serangga terbang dan tertutup saat mereka sedang beristirahat atau gak aktif.
Kantong Udara dan Trakeolus
Serangga juga punya kantong udara lho, kantong udara ini terbentuk dari trakea dengan fungsinya untuk menyimpan persediaan udara, terutama untuk organ-organ tubuh yang membutuhkan oksigen dalam jumlah banyak.
Selain itu, serangga juga memiliki trakeolus, yang merupakan cabang-cabang trakea yang lebih kecil dan tipis. Trakeolus mengarah langsung ke sel-sel tubuh serangga dan tidak dilapisi oleh kitin.
Di trakeolus, udara dan cairan dapat berinteraksi, dan proses pertukaran gas seperti difusi O2 (oksigen) dengan CO2 (karbon dioksida) pun terjadi.
Menariknya, pada serangga, oksigen tidak diedarkan melalui darah, seperti yang terjadi pada manusia dan hewan lain. Proses distribusi oksigen pada serangga hanya mengandalkan sistem trakea dan trakeolus yang menghubungkan langsung udara ke seluruh tubuh mereka.
Jadi, nggak ada sistem sirkulasi darah yang terlibat dalam pernapasan mereka.
Mekanisme Pernapasan Serangga (Insecta)
Gimana sih mekanisme pernapasan serangga bekerja? Jadi, ada dua mekanisme utama yang terlibat dalam pernapasan serangga, yang dipengaruhi oleh ukuran tubuh dan aktivitas serangga itu sendiri.
a. Mekanisme Pernapasan Serangga Berukuran Besar
Untuk serangga yang berukuran besar, pernapasannya diatur oleh gerakan otot perut (abdomen). Otot-otot perut ini berfungsi mengatur jumlah udara yang masuk dan keluar dari tubuh serangga.
Ketika otot katup stigma berelaksasi, stigma akan terbuka, dan udara akan masuk melalui empat pasang stigma yang ada di bagian depan tubuh. Udara yang mengandung oksigen ini akan bergerak menuju trakea dan mengalir ke trakeolus.
Di trakeolus inilah, terjadi proses difusi, di mana oksigen yang masuk akan berpindah ke jaringan tubuh serangga, dan karbon dioksida akan keluar menuju trakea untuk dikeluarkan.
Gerakan otot perut yang seperti pompa ini sangat membantu dalam mengatur aliran udara. Ketika otot perut berelaksasi, trakea akan mengembang, menciptakan tekanan udara yang lebih rendah di dalam tubuh serangga dibandingkan dengan udara luar.
Akibatnya, oksigen dari luar akan mengalir masuk ke dalam tubuh. Sebaliknya, ketika otot perut berkontraksi, trakea akan memipih dan udara yang mengandung karbon dioksida akan keluar melalui stigma di bagian belakang tubuh.
Setelah itu, otot katup stigma akan berkontraksi, dan stigma akan tertutup, menandakan berakhirnya fase ekspirasi.
b. Mekanisme Pernapasan Serangga Berukuran Kecil
Sedangkan serangga yang berukuran kecil, pernapasannya bisa berjalan tanpa adanya gerakan otot perut yang intens. Pada serangga kecil, pernapasan terjadi secara pasif melalui pembukaan dan penutupan stigma.
Meski demikian, tetap ada aliran udara yang masuk dan keluar dari tubuh serangga, hanya saja mekanismenya tidak membutuhkan gerakan otot perut yang besar.
Peran Otot Sayap dan Kantong Udara Saat Terbang
Sama seperti burung yang butuh lebih banyak oksigen saat terbang, serangga juga membutuhkan oksigen tambahan saat mereka terbang. Otot-otot yang menggerakkan sayap serangga akan membuat kantong udara mengembang dan mengempis, sehingga dapat menjaga ketersediaan udara di tubuh serangga selama terbang.
Satu alasan kenapa serangga bisa terbang dengan gesit dan tetap memiliki pasokan oksigen yang cukup meskipun sedang melakukan aktivitas yang menguras energi.
Oh iya, ada fakta menarik yang mungkin belum kamu tahu. Kalau kamu potong bagian kepala serangga, mereka nggak langsung mati lho.
Proses pernapasan mereka masih bisa berjalan karena stigma tetap bisa terbuka dan udara masih bisa masuk. Tapi, lama-kelamaan, mereka akan mati karena kehabisan energi atau tidak dapat makan dan minum.
Penutup
Jadi, meskipun ukuran tubuh burung dan serangga sangat berbeda dengan kita, kedua hewan ini memiliki sistem pernapasan yang sangat unik dan efisien.
Burung, dengan alat pernapasan yang rumit, menggunakan kantong udara dan parabronkus untuk mendapatkan oksigen ekstra saat terbang. Sementara serangga, dengan sistem trakea yang sederhana, bergantung pada trakeolus dan kantong udara untuk memastikan oksigen sampai ke seluruh tubuh mereka.
Setiap makhluk hidup punya cara tersendiri untuk beradaptasi dengan lingkungan dan kebutuhan mereka.