PERNAPASAN PADA AMFIBIA, MAMALIA, DAN BURUNG

Bagaimana Amfibia Bernapas ?

      Seekor amfibi seperti katak memventilasi paru-parunya dengan pernapasan tekanan positif (positive pressure breathing), 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, dengan lubang-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 elastis dan kompresi dinding tubuh yang berotot. Ketika katak-katak jantan menggembungkan dirinya dalam pameran agresif atau percumbuan, mereka memutus siklus pernapasan ini, menghirup udara beberapa kali tanpa menghembuskan napas sama sekali.   

Bagaimana Mamalia Bernapas ?
      Tidak seperti amfibia, mamalia memanfaatkan pernapasan tekanan negatif (negative pressure breathing). Menarik, 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 diluar tubuh. Karena gas mengalir dari wilayah yang bertekanan tinggi ke wilayah yang bertekanan rendah, udara mengalir melalui lubang-lubang hidung dan mulut, menuruni saluran-saluran pernapasan menuju ke alveoli. Selama ekshalasi, otot-otot yang mengontrol rongga dada akan berelaksasi, dan volume rongga tersebut akan berkurang. Tekanan udara yang meningkat didalam alveoli mendorong udara keatas menuju saluran-saluran udara dan keluar dari tubuh. Dengan demikian, inhalasi selalu aktif dan membutuhkan kerja, sementara ekshalasi biasanya pasif.

      Mengembangkan rongga dada selama inhalasi melibatkan otot-otot rusuk hewan dan diafragma (diaphragm), selapis otot rangka yang membentuk dinding dasar rongga dada. Mengontraksikan otot-otot rusuk akan mengembangkan sangkar rusuk, dinding depan dari rongga dada, dengan menarik rusuk ke atas dan lunas dada ke luar. Pada waktu yang bersamaan, diafragma berkontraksi, mengembangkan rongga dada kebawah. efek diafragma yang menurun serupa dengan pendorong alat suntik yang ditarik keluar.

      Didalam rongga dada, terdapat membran ganda yang menyelubungi paru-paru. Lapisan dalam dari membran ini melekat ke bagian luar paru-paru, sementara lapisan luarnya melekat ke dinding rongga dada. Suatu ruang sempit yang terisi oleh cairan memisahkan kedua lapisan tersebut. Tegangan permukaan didalam cairan menyebabkan kedua lapisan lengket seperti dua lempeng gelas yang dipisahkan oleh lapisan tipis air. Lapisan-lapisan tersebut dapat meluncur satu sama lain dengan mulus, namun mereka tidak dapat dipisahkan dengan mudah. Konsekuensinya, volume rongga dada dan volume paru-paru akan berubah secara bersama-sama.

      Bergantung pada tingkat aktivitas, otot-otot tambahan mungkin dipekerjakan untuk membantu pernapasan. Otot-otot rusuk dan diafragma cukup untuk mengubah volume paru-paru ketika mamalia beristirahat. Selama beraktivitas, otot-otot yang lain di leher, punggung, dan dada meningkatkan volume rongga dada dengan mengangkat sangkar rusuk. Pada kangguru dan beberapa spesies yang lain, lokomosi menyebabkan pergerakan ritmis dari organ-organ di dalam abdomen, termasuk lambung dan hati. Hasilnya adalah gerakan memompa mirip piston yang mendorong dan menarik diafragma, sehingga semakin meningkatkan volume udara yang digerakkan keluar-masuk paru-paru.

      Volume udara yang dihirup dan dihembuskan pada setiap napas disebut volume tidal (tidal volume). Rata-ratanya adalah 500 mL pada manusia dalam kondisi istirahat. Volume tidal selama inhalasi dan ekshalasi maksimal adalah kapasitas vital (vital capacity), yang mencapai sekitar 3,4 L untuk perempuan usia kuliah dan 4,8 L untuk laki-laki usia kuliah. Udara yang tersisa setelah ekshalasi yang ditekan disebut volume residual (residual volume). Seiring bertambahnya usia kita, paru-paru akan kehilangan kelenturannya, dan volume residual meningkat pada pengeluaran kapasitas vital.

      Karena paru-paru pada mamalia tidak sepenuhnya menjadi kosong pada setiap hembusan napas, dan karena inhalasi terjadi melalui saluran-saluran udara yang sama dengan ekshalasi, setiap inhalasi mencampur udara segar dengan udara sisa yang telah kehabisan oksigen. Akibatnya PO₂ maksimum didalam alveoli selalu jauh lebih rendah daripada didalam atmosfer.

Bagaimana Burung Bernapas ?

          Ventilasi jauh lebih efisien sekaligus lebih kompleks pada burung daripada pada mamalia. Ketika burung-burung bernapas, mereka melewatkan udara melalui permukaan pertukaran gas hanya kesatu arah. Lebih lanjut, udara segar yang baru masuk tidak bercampur dengan udara yang telah mengalami pertukaran gas. Untuk membawa udara segar ke paru-parunya, burung menggunakan delapan atau sembilan kantong udara yang terletak di kedua sisi paru-paru. Kantong-kantong udara tidak berfungsi secara langsung dalam pertukaran gas, namun berperan sebagai alat peniup yang menjaga udara mengalir melalui paru-paru. Sebagai ganti alveoli, yang merupakan ujung buntu, tempat pertukaran gas pada paru-paru burung adalah saluran-saluran mungil yang disebut parabronki (parabronchi). Aliran udara melalui seluruh sistem-paru-paru dan kantong udara- memerlukan dua siklus inhalasi dan ekshalasi. Pada beberapa saluran, arah pergerakan udara berganti-ganti. Akan tetapi, didalam parabronki, udara selalu mengalir ke arah yang sama.

      Karena udara dalam paru-paru burung diperbarui pada setiap ekshalasi, PO₂ maksimum di dalam paru-paru lebih tinggi pada burung dibandingkan pada mamalia. Inilah salah satu alasan burung berfungsi lebih baik daripada mamalia pada tempat yang tinggi. Sebagai contoh, manusia menghadapi kesulitan yang besar dalam memperoleh O₂ yang cukup ketika mendaki puncak-puncak tertinggi di bumi, seperti Gunung Everest (8.850 m), di himalaya. Namun angsa kepala belang dan sejumlah spesies burung yang lain terbang dengan mudah diatas Himalaya selama bermigrasi.

Sumber : Buku Campbell dan Reece Tahun 2008 Edisi Kedelapan Jilid 3 Hal 79-81

Tweet

Postingan terkait:

Ditulis wa_wa — Tuesday, 19 April 2016 — Add Comment