Pernapasan/respirasi pada serangga

BAB I

PENDAHULUAN

A.   Latar Belakang

Setiap makhluk hidup pasti bernapas. Bernapas adalah proses memasukkan serta mengeluarkan udara ke dan dari dalam tubuh. Udara yang dimasukkan itu mengandung oksigen, sedangkan udara yang dikeluarkan mengandung karbondioksida serta uap air. Oksigen yang masuk digunakan tubuh untuk melakukan proses respirasi, yaitu proses pemecahan zat-zat makanan untuk menghasilkan energi. Energi tersebut digunakan makhluk hidup untuk melakukan seluruh aktivitas kehidupannya. Selain menghasilkan energi, respirasi juga menghasilkan karbondioksida dan uap air yang akan dikeluarkan dari dalam tubuh melalui proses bernapas.

Respirasi secara umum merupakan salah satu gejala fisiologis makhluk hidup untuk memperoleh energi dengan cara pembongkaran sari makanan melalui pengambilan oksigen (O2) dan pengeluaran karbondioksida (CO2).

Di dalam praktikum ini, akan dijelaskan bagaimana pernapasan atau respirasi pada hewan yakni belalang.

B.   Tujuan Praktikum

Tujuan praktek ini adalah untuk mengetahui faktor banyak sedikitnya oksigen yang diperlukan oleh hewan pada saat bernapas per satuan waktu.

C.   Manfaat Praatikum

Beberapa manfaat yang bisa kita peroleh dari percobaan/penelitian yang kita lakukan yaitusebagai berikut.

Ø  Bagi siswa → Manfaat bagi siswa dengan adanya penelitian/percobaan ini yaitu pengetahuan siswa tentang faktor banyak sedikitnya oksigen yang diperlukan oleh hewan pada saat bernapas per satuan waktu dan system pernapasan atau respirasi pada hewan.

Ø  Bagi guru → Manfaat bagi guru melalui penelitian/percobaan ini yaitu guru dapat mengetahui tingkat pemahaman siswa akan cara melakukan uji praktek dalam hal ini mengenai pernapasan atau respirasi pada hewan yakni belalang.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bernafas merupakan salah satu ciri dan aktivitas makhluk hidup. Istilah pernafasan sering di sama artikan dengan istilah Respirasi, walau sebenarnya kedua istilah tersebut secara harfiah berbeda. Pernafasan (breathing) berarti menghirup dan menghembuskan nafas. Bernafas berarti memasukkan udara dari lingkungan luar ke dalam tubuh dan mengeluarkan udara sisa dari dalam tubuh ke lingkungan luar. Sedangkan respirasi (respiration) berarti suatu proses pembakaran (oksidasi) senyawa organik (bahan makanan) di dalam sel guna memperoleh energi.

Pada hewan – hewan tingkat tinggi terdapat alat untuk proses pernafasan, yakni berupa paru – paru, insang atau trakea, sementara pada hewan – hewan tingkat rendah dan tumbuhan proses pertukaran udara tersebut dilakukan secara langsung dengan difusi melalui permukaan sel–sel tubuhnya. Dari alat pernafasan, oksigen masih harus di angkut oleh darah atau cairan tubuh ke seluruh sel tubuh yang membutuhkan. Selanjutnya oksigen tersebut akan dimanfaatkan untuk oksidasi di dalam sel guna menghasilkan energi.

Respirasi bertujuan untuk menghasilkan energi. Energi hasil respirasi tersebut sangat diperlukan untuk aktivitas hidup, seperti mengatur suhu tubuh, pergerakan, pertumbuhan dan reproduksi. Jadi kegiatan pernafasan dan respirasi tersebut saling berhubungan karena pada proses pernafasan dimasukkan udara dari luar (oksigen) dan oksigen tersebut digunakan untuk proses respirasi guna memperoleh energi dan selanjutnya sisa respirasi berupa gas karbon dioksida (CO2) dikelurkan melalui proses pernafasan.

Karena hewan-hewan tingkat rendah dan tumbuhan tidak memiliki alat pernafasan khusus sehingga oksigen dapat langsung masuk dengan cara difusi, maka sering kali istilah pernafasan disamakan dengan istilah respirasi. Dengan demikian perbedaan kedua istilah itu tidak mutlak.

Untuk bernafas, hewan-hewan tertentu memiliki alat pernafasan. Alat-alat pernafasan tersebut berperan dalam proses pemasukan oksigen dari lingkungan luar ke dalam tubuh serta pengeluaran CO2 dari tubuh kelingkungan luar. Alat-alat pernafasan pada hewan berbeda-beda sesuai dengan perkembangan struktur tubuh dan tempat hidupnya. Hewan darat menggunakan paru-paru untuk bernafas dan pada kelompok burung, paru-paru dilengkapi dengan kantong udara. Pada katak dewasa selain menggunakan paru-paru juga menggunakan kulit untuk membantu pernafasan. Hewan yang hidup diperairan (hewan akuatik), misalnya ikan dan udang mempunyai insang. Serangga umumnya mempunyai alat perrnafasan berupa trakea dan hewan invertebrata yang lain memiliki organ yang berbeda pula.

Alat pernafasan hewan pada dasarnya berupa alat pemasukan dan alat pengangkutan udara. Apabila alat pemasukan ke dalam tubuh tidak ada, maka pemasukan oksigen dilakukan dengan cara difusi, misalnya pada protozoa. Pada cacing tanah, oksigen masuk secara difusi melalui permukaan tubuh, kemudian masuk ke pembuluh darah. Di dalam darah, oksigen di ikat oleh pigmen-pigmen darah, yaitu hemoglobin yang larut dalam plasma darah. Pada hewan lain, hemoglobin terkandung di dalam sel darah merah (eritrosit).

Laju metabolisme adalah jumlah total energi yang diproduksi oleh tubuh per satuan waktu. Laju metabolisme berkaitan erat dengan respirasi karena respirasi merupakan proses ekstrasi energi dari molekul makanan yang bergantung pada adanya oksigen. Secara sederhana, reaksi kimia yang terjadi dalam respirasi dapat dituliskan sebagai berikut:

 C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6H2O + ATP

Oksigen atau zat asam adalah adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik yang mempunyai lambang O dan nomor atom 8. Ia merupakan golongan unsur kalkogen dan dapat dengan mudah bereaksi dengan semua unsur lainnya. Pada temperatur standar, dua atom berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomik dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau.

Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:

a.       Ketersediaan substrat. Tersedianya substrat pada tanaman merupakan hal yang penting dalam melakukan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Demikian sebliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat.Ketersediaan Oksigen. Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada tumbuhan yang sama. Fluktuasi normal kandungan oksigen di udara tidak banyak mempengaruhi laju respirasi, karena jumlah oksigen yang dibutuhkan tumbuhan untuk berrespirasi jauh lebih rendah dari oksigen yang tersedia di udara.

b.      Suhu. Pengaruh faktor suhu bagi laju respirasi tumbuhan sangat terkait dengan faktor Q10, dimana umumnya laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10oC, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.Tipe dan umur tumbuhan. Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolsme, dengan demikian kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-masing spesies. Tumbuhan muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi dibanding tumbuhan yang tua. Demikian pula pada organ tumbuhan yang sedang dalam masa pertumbuhan.

Serangga mempunyai alat pernapasan khusus berupa system trachea yang berfungsi untuk mengengkut dan mngedarkan O2 ke seluruh tubuh serta mengangkut dan mengeluarkan CO2 dari tubuh. Trschea memanjang dan bercabang-cabang menjadi saluran hawa halus yang masuk ke seluruh jaringan tubuh oleh karena itu, pengangkutan O2 dan CO2 dalam system ini tidak membutuhkan bantuan sitem transportasi atau darah.

Udara masuk dan keluar melalui stigma, yaitu lubang kecil yang terdapat di kanan-kiri tubuhnya. Selanjutnya dari stigama, udara masuk ke pembuluh trachea yang memanjang dan sebagian ke kantung hawa.

Pada serangga bertubuh besar terjadinya pengeluaran gas sisa pernafasan terjadi karena adanya pengaruh kontraksi otot-otot tubuh yang bergerak secara teratur.

Corong hawa (trakea) adalah alat pernapasan yang dimiliki oleh serangga dan arthropoda lainnya. Pembuluh trakea bermuara pada lubang kecil yang ada di kerangka luar (eksoskeleton) yang disebut spirakel. Spirakel berbentuk pembuluh silindris yang berlapis zat kitin, dan terletak berpasangan pada setiap segmen tubuh. Spirakel mempunyai katup yang dikontrol oleh otot sehingga membuka dan menutupnya spirakel terjadi secara teratur. Pada umumnya spirakel terbuka selama serangga terbang, dan tertutup saat serangga beristirahat.

Oksigen dari luar masuk lewat spirakel. Kemudian udara dari spirakel menuju pembuluh-pembuluh trakea dan selanjutnya pembuluh trakea bercabang lagi menjadi cabang halus yang disebut trakeolus sehingga dapat mencapai seluruh jaringan dan alat tubuh bagian dalam. Trakeolus tidak berlapis kitin, berisi cairan, dan dibentuk oleh sel yang disebut trakeoblas. Pertukaran gas terjadi antara trakeolus dengan sel-sel tubuh. Trakeolus ini mempunyai fungsi yang sama dengan kapiler pada sistem pengangkutan (transportasi) pada vertebrata.
Sistem pernafasan pada serangga mengenal dua sistem, yaitu sistem terbuka dan sistem tertutup. Digunakan alat/organ yang disebut spirakulum (spiracle), juga tabung-tabung trakhea dan trakheola. Tekanan total dari udara sebenarnya merupakan jumlah tekanan gas N2, O2, CO2 dan gas-gas lain. O2 sendiri masuk ke dalam jaringan dengan satu proses tunggal: adanya tekanan udara dalam jaringan. Tekanan O2 dengan demikian harus lebih besar daripada tekanan udara dalam jaringan, sebaliknya tekanan CO2 dalam jaringan harus lebih besar dibanding yang ada di udara.(lihat gambar sel respirasi). Laju diffusi diukur dengan rumus 1/d (sebagai suatu peristiwa diffusi pasif).

BAB III

METODOLOGI PRAKTIKUM

Dalam praktikum ini, kami diberi tugas untuk mengidentifikasi proses respirasi pada serangga yaitu Belalang serta mengamati proses respirasi dengan menggunakan respirometer. Setelah belalang tersebut melakukan proses respirasi di dalam respirometer dan terlihat pergerakannya lalu mencatat proses respirasi tersebut beserta keterangannya serta disusun dalam suatu Laporan Praktikum.

Sebelum melakukan praktikum terlebih dahulu kita menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan. Setelah apa yang dibutuhkan telah siap maka kita dapat melakukan praktikum dengan pertama-tama menangkap serangga yang akan diamati yaitu Belalang. Kemudian dimasukkan ke dalam respirometer yang sebelumnya telah di beri Kristal KOH dan dilapisi oleh kapas. Setelah dimasukkan ke dalam respirometer kemudian pada sambungan atau tutup respirometer diolesi vaselin supaya udara dari luar tidak masuk ke dalam respirometer dan setelah itu pada ujung respirometer ditetesi larutan eosin, kemudian mengamati pergerakan larutaan eosin ke arah belalang dan mencatat berapa cm per menitnya di lembar praktikum guna bahan menyusun laporan praktikum.

A.   Alat dan Bahan :

a.     Alat

      Respirometr sederhana

      Stopwatch (jam)

      Gelas kimia

      Pipet/ jarum suntik

      Neraca

b.     Bahan

      Kapas / tissue

      Vaselin

      KOH

      Belalang

      Eosin

B.   Cara Kerja

-Bungkus Kristal KOH dengan kapas, lalu masukkan dalam tabung respirometer.

2.   -Masukkan belalang yang telah ditimbang beratnya ke dalam botol respirometer, tutup dengan pipa berkala.

3.       - Oleskan vaselin plastisin pada celah penutup tabung.

4.    - Tutup ujung pipa yang berskala dengan jari ± 1 menit, kemudian lepaskan dan masukkan setetes eosin dengan menggunakan pipet.

5.      - Amati dan catat perubahan kedudukan eosin pada pipa berskala setiap 2 menit selama 8 menit.

6.      - Lakukan percobaan yang sama (1-5) dengan menggunakan belalang yang berbeda ukuran.

BAB IV

TABEL HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

A.   Table pengamatan

No	Berat Tubuh Hewan	Perpindahan Kedudukan Eosin
		2 menit	2 menit	2 menit	2 menit
1	2,15 gram	0,21	0,26	0,35	0,44
2	0,35 gram	0,07	0,08	0,09	0,12
3	0,01 gram	0,04	0,06	0,1	0,14

Pertanyaan :

1.      Tentukan :

a.       Variabel bebas

b.      Variabel kontrol

c.       Variabel terikat

2.      Apakah yang menyebabkan pergeseran eosin dalam percobaan ?

3.      Buatlah grafik hubungan antara berat belalang dengan penggunaan oksigen per menit ?

4.      Dari grafik no.3, jelaskan hubungan antara variasi berat dengan penggunaan O2, megapa demikian ?

5.      Apakah fungsi oksigen pada proses respirasi makhlik hidup ? Jelaskan ?

6.      Apakah fungsi KOH ? Jelaskan pengaruhnya terhadap percobaan ?

7.      Bagaimana membuktikan adanya CO2 dan H2O sebagai sisa oksidasi ? Coba demonstrasikan dan jelaskan hasilnya ?

8.      Buatlah kesimpulannya.

Jawaban :

1.      Variabel bebas             : Berat Belalang.

Variabel kontrol          : Jenis Belalang, respirometer sederhana, kristal KOH, Eosin,

                                 vaselin, pipet/jarum suntik, dan suhu.

Variabel terikat           : Laju pernapasan serangga.

2.      Karena belalang  berusaha menghirup oksigen (O2) dari luar melalui tabung kapiler berskala, sehingga setiap belalang memperoleh oksigen (O2) eosin akan bergerak.

3.       

4.      Hubungan antara berat dengan penggunaan oksigen berbanding terbalik. Karena setiap makhluk hidup membutuhkan O2 (Oksigen) dalam jumlah yang besar. Melebihi dari Berat tubuh. Pada hasil di atas jelas sekali bahwa ukuran tubuh mempegaruhi laju pernapasan, semakin kecil ukuran dan berat tubuh maka semakin cepat pernapasannya. Walaupun diatas ada sedikit kegagalan yaitu pernapasan pada jangkrik besar tidak sebagaimana mestinya. Karena pada jangkrik yang berukuran besar melakukan aktifitas yang berkemungkinan banyak melakukan pergerakkan,sehingga membutuhkan banyak pernafasan dan oksigen. Ternyata aktifitas yang banyak bergerak dari jangkrik juga memengaruhi laju pernapasan

5.      Fungsi oksigen pada proses respirasi makhluk hidup yakni sebagai proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Sebagai media  dari proses respirasi inilah akan dihasilkan energi kimia ATP untuk kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, dan pertumbuhan.Dengan persamaan reaksinya

C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6H2O + ATP (38 ATP)

6.      Fungsi dari larutan ini adalah untuk mengikat CO2, sehingga pergerakan darilarutan eosin benar-benar hanya disebabkan oleh konsumsi oksigen. Adapun reaksiyang terjadi antara KOH dengan CO2 adalah sebagai berikut:

KOH + CO2 → K2CO3 + H2O

7.      Cara membuktikan adanya CO2 sebagai sisa oksidasi dengan cara meniup suatu wadah yang berisi air kapur lalu jika air kapur tersebut berubah menjadi keruh, itu membuktikan bahwa adanya CO2 secagai sisa oksidasi. Sedangkan untuk membuktikan adanya H2O sebagai sisa oksidasi dengan cara bernafas didepan kaca lalu, jika kapas i2 berembun, itu membuktikan adanya H2O sebagai sisa oksidasi.

8.      Dari percobaan yang kami lakukan, kami dapat menarik kesimpulan bahwa pada hasil di atas jelas sekali bahwa ukuran tubuh mempegaruhi laju pernapasan, semakin kecil ukuran dan berat tubuh maka semakin cepat pernapasannya. Karena pada belalang  yang berukuran besar melakukan aktifitas yang berkemungkinan banyak melakukan pergerakan, sehingga membutuhkan banyak pernafasan dan oksigen. Ternyata aktifitas yang banyak bergerak dari belalang  juga memengaruhi laju pernapasan.

Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan pernasan adalah respirometer. Respirometer adalah alat yang dapat digunakan untuk mengukur kecepatan pernapasan beberapa macam organisme hidup seperti serangga. Jika tidak ada perubahan suhu berarti, kecepatan pernapasan dapat dinyatakan dalam ml/detik/g, yaitu banyaknya oksigen digunakan oleh makhluk percobaan tiap 1 gram berat tiap detik.

Prinsip kerja respirometer adalah Alat ini bekerja atas suatu prinsip bahwa dalam pernafasan ada oksigen yang digunakan oleh organisme ada karbondioksida yang dikeluarkan olehnya. Jika organisme yang bernapas itu disimpan dalam ruang tertutup dan karbon dioksida yang dikeluarkan oleh organisme dalam ruang tertutup itu diikat, maka penyusutan udara akan terjadi. Kecepatan penyusutan udara dalam ruang itu dapat dicatat (diamati) pada pipa kapiler berskala.

B.   Pembahasan

Mekanisme pernapasan pada serangga, misalnya belalang, adalah sebagai berikut
Jika otot perut belalang berkontraksi maka trakea mexrupih sehingga udara kaya CO2 keluar. Sebaliknya, jika otot perut belalang berelaksasi maka trakea kembali pada volume semula sehingga tekanan udara menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan di luar sebagai akibatnya udara di luar yang kaya O2 masuk ke trakea.

Sistem trakea berfungsi mengangkut O2 dan mengedarkannya ke seluruh tubuh, dan sebaliknya mengangkut CO2 basil respirasi untuk dikeluarkan dari tubuh. Dengan demikian, darah pada serangga hanya berfungsi mengangkut sari makanan dan bukan untuk mengangkut gas pernapasan.

Di bagian ujung trakeolus terdapat cairan sehingga udara mudah berdifusi ke jaringan. Pada serangga air seperti jentik nyamuk udara diperoleh dengan menjulurkan tabung pernapasan ke perxnukaan air untuk mengambil udara. Serangga air tertentu mempunyai gelembung udara sehingga dapat menyelam di air dalam waktu lama. Misalnya, kepik Notonecta sp. mempunyai gelembung udara di organ yang menyerupai rambut pada permukaan ventral. Selama menyelam, O2 dalam gelembung dipindahkan melalui sistem trakea ke sel-sel pernapasan.

Selain itu, ada pula serangga yang mempunyai insang trakea yang berfungsi menyerap udara dari air, atau pengambilan udara melalui cabang-cabang halus serupa insang. Selanjutnya dari cabang halus ini oksigen diedarkan melalui pembuluh trakea.

Pada kepik air (Belastomatidae) digunakan "insang fisis" atau physical gill digunakan untuk mengumpulkan gelembung, dan jaringan mengambil O2 dari dalam gelembung-gelembung udara yang disimpan. Jika tekanan parsial O2 menurun,tekanan udara di dalam air menjadi lebih besar, akan ada gerakan udara dari dalam air ke dalam tubuh serangga, sehingga terkumpullah gelembung-gelembung udara. Apabila di dalam gelembung udara yang disaring tersebut sudah terkan¬dung terlalu banyak N2, maka serangga akan muncul ke permukaan dan membuka mulut.

Sebaliknya terdapat juga serangga yang mampu tinggal lama di dalam air dengan bantuan suatu organ yang disebut plastron, suatu filamen udara. Dengan alat ini maka CO2 yang terbentuk dibuang, dan O2 yang terlarut diambil langsung (bukan dalam ujud gelembung udara). Bangunan ini sering juga disebut sebagai insang fisis khusus (special physical gill). Karenanya serangga mampu bertahan di dalam air dalam jangka waktu yang lebih lama. Serangga air juga ada yang memanfaatkan insang trakheal (tracheal gill), yang merupakan insang biologis, berfungsi karena gerak biolog.

Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan pernasan adalah respirometer. Respirometer adalah alat yang dapat digunakan untuk mengukurkecepatan pernapasan beberapa macam organisme hidup seperti serangga, bunga, akar, kecambah yang segar. Jika tidak ada perubahan suhu yang berarti, kecepatan pernapasan dapat dinyatakan dalam ml/detik/g, yaitu banyaknya oksigen yang digunakan oleh makhluk percobaan tiap 1 gram berat tiap detik.

Prinsip kerja respirometer adalah Alat ini bekerja atas suatu prinsip bahwa dalam pernapasan ada oksigen yang digunakan oleh organisme dan ada karbon dioksida yang dikeluarkan olehnya. Jika organisme yang bernapas itu disimpan dalam ruang tertutup dan karbon dioksida yang dikeluarkan oleh organisme dalam ruang tertutup itu diikat, maka penyusutan udara akan terjadi. Kecepatan penyusutan udara dalam ruang itu dapat dicatat (diamati) pada pipa kapiler berskala.

Pada hasil di atas jelas sekali bahwa ukuran tubuh mempegaruhi laju pernapasan, semakin kecil ukuran dan berat tubuh maka semakin cepat pernapasannya. Walaupun diatas ada sedikit kegagalan yaitu pernapasan pada belalang tidak sebagaimana mestinya. Karena diantara hewan percobaan diatas belalang yang perlakuannya agak beda, belalang ditangkap sejak satu hari sebelum praktikum sedangkan hewan yang lain tidak. Ternyata perlakuan terhadap specimen juga memengaruhi laju pernapasan.

BAB IV

PENUTUP

A.   KESIMPULAN

      Pada proses respirasi menghasilkan karbondioksida (CO2), uap air (H2O) dan sejumlah energi. Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi proses respirasi adalah berat tubuh, kegiatan tubuh dan suhu tubuh.

      Bedasarkan hasil pengamatan dan pembahasan dapat di tarik kesimpulan bahwa KOH dapat membantu mempercepat proses pernapasan pada belalang, dan terdapat hubungan antara berat (ukuran/besar) serangga dengan kecepatan pernafasannya, semakin berat (besar) tubuh belalang maka semakin banyak oksigen yang di butuhkan sehingga semakin cepat pernapasannya. Sebaliknya, Semakin ringan berat serangga (ukurannya kecil) maka makin sedikit pula oksigen yang ia butuhkan sehingga semakin lambat pernapasannya. Begitu pula dengan aktifitas belalang tersebut, juga mempengaruhi kebutuhan oksigen.

B.   SARAN

      Cara mengambil kristal KOH sebaiknya dengan menggunakan tangan yang kering (tidak basah/lembab) serta akan lebh baik apabila menggunakan alat seperti pinset atau semacamnya.

      Serangga (Jangkrik/belalang) yang digunakan harus memiliki tubuh yang sempurnah (tidak pincang dan kurang salah satu anggota tubuhnya)

      Sebaiknya teliti dalam menggunakan waktu (stopwatch/jam)

DAFTAR PUSTAKA

http://www.scribd.com
http://id.wikipedia.org/wiki/Respirasi

http://www.google.com

http://www.dianekawatiexact1.blogspot.com