BAB XIII
SISTEM RESPIRASI



Setiap sel dalam organisme memerlukan oksigen untuk metabolisme. Oksidasi substansi dari makanan di dalam sel akan menghasilkan panas yang dibebaskan dan bentuk lain dari energi, serta menghasilkan karbon dioksida sebagai hasil akhir dari metabolisme. Karbon dioksida harus di keluarkan dari dalam sel sebab jika tidak akan menjadi racun bagi protoplasma. Oksigen merupakan bahan pernafasan yang dibutuhkan oleh sel untuk berbagai reaksi metabolisme. Oleh kareana itu, kelangsungan hidup ikan sangat di tentukan oleh kemampuannyamemperoleh oksigen yang cukup dari lingkungannya. Proses pengikatan oksigen dan pengeluaran carbon dioksida oleh darah melalui parmukaan alat pernafasan organisme dengan lingkungannya dinamakan respirasi. Sistim organ yang berperan dalam hal ini adalah insang.
Air merupakan media hidup bagii iikan dan memiliki kerapatan molekul 800 kali lebih padat dibandingkan dengan udara bebas, namun air mengandung oksigen lebih rendah dibandingkan udara bebas. Didalam satu liter air terdapat oksigen bebas sebanyak kira-kira 10 cm3 sedangkan di udara bebas terdapat sebanyak kira-kira 210 cm3. Sehingga dikatakan persediaan oksigen bebas di udara lebih banyak tersedia dibandingkan di dalam air. Adanya kondisi yang demikian ini menyebabkan oksigen merupakan faktor pembatas di perairan bagi kehidupan organisme akuatik terutama ikan.
Oksigen merupakan bahan pernafasan yang di butuhkan oleh sel untuk berbagai reaksi metabolisme. Baagi ikan, oksigen di perlukan oleh tubuhnya untuk menghasilkan energi melalui oksidasi lemak dan gula. Energi yang terlepas selain digumakkan untuk aktivitas tubuh seperti kontraksi otot daging, sekresi kelenjar dan konduksi saraf. Juga untuk membentuk susunan komponen biokimia tubuh, pemeliharaan struktur tubuh serta reproduksi. Berkurangnya oksigen terlarut dalam perairan akan mempengaruhi fisiologi respirasi ikan dan hanya ikan yang memiliki sistem respirasi yang sesuai dan bertahan hidup.

ORGAN RESPIRASI
Pada ikan, organ utama yang berperan dalam sistem respiraasi adalah insang. Hanya pada ikan-ikan tertentu, karena kondisi lingkungannya, menyebabkan terjadinya modifikasi alat pernafasan sebagi alat bantu nafas. Pada ikan-ikan tak bersisik, pertukaran gas terjadi di seluruh permukaan tubuh. Padaa embryo ikan, beberapa jaringan secara temporer juga bertindak sebagai alat pernafasan. Beberapa ikan juga memiliki bentuk adaptasi dengan mengambil oksigen dari udara. Adaptasi ini berupa modifikasi yang meliputi rongga mulut, insang, usus, dan gelembung renang. Pada ikan-ikan yang merupakan peralihan antara ikan purba dengan ikan saat ini adalah modifikasi paru-paru.
INSANG
Alat respirasi pada ikan adalah insang. Luas permukaan epithel insang dapat menyerupai luas dari total permukaan kulit bahkan pada sebagian besar spesies ikan, luas permukaan epithel insang jauh melebihi kulit, sehingga struktur insang merupakan hal yang penting dalam menyelenggarakan homeostatis lingkungan dalam tubuh ikan. Lapisan epithel yang tipis untuk mempermudah pertukaran gas, namun juga menjadi sangat rawan terhadap invasi hama dan penyakit. Insang ini selain memiliki fungsi utama sebagai pertukaran gas, juga sebagai pengatur pertukaran garam dan air, juga berperan penting dalam pengeluaran limbah-limbah yang mengandung nitrogen.
Pada masa embryonal, insang belum berfungsi dan sebagai penggantinya adalah pembuluh darah dalam kantung kuning telur [egg yolk] dan lipatan sirip dengan sistem respirasi kapiler. Kantong ini bersifat temporer. Jika persediaan makaan dalam kantong telur habis, maka insang akan mulai bekerja sebagai alat pernafasan yang tetap. Kecuali ppada larva diphnoi, sudah berupa insang [pseudobrsnch].
Pada kebanyakan ikan, insang yang ada berupa insang dalam. Insang ini terdapat dalam rongga insang yang berasal dari kantong insang. Pada pertumbuhan awal, kantong tersebut merupakan penonjolan yang berpasangan ke arah luar dari lapisan endoderm dari arah anterior saluran pencernaan embryo. Penonjolan meluas ke arah permukaan tubuh yang kemudian berhubungan dengan perlekukan ectoderm. Selaput pembatas antara penonjolan dan perlekukan akhirnya akan pecah dan ectoderm bersama endoderm menjadi dinding dari celah yang baru saja terjadi yaitu celah insang. Pada iakn chondrichthyes dan osteichthyes, insang di bentuk dari bagian ektodermal dan epithel celah insang.

INSANG PADA ELASMOBRANCHIA
Pharinx pada Elasmobranchia berupa saluran yang relatif panjang dan lebar, memanjang dari daerah mulut ke belakang sampai pada suatu penyempitan yang berhubungan dengan lambung dan usus. Disebelah kiri dan kanan terdapat lubang yang menghubungkan rongga isang dengan keadaan luar, dinamakan celah insang [gill slits]. Jumlah celah insang sebanyak 5 sampai 7 pasang. Setiap celah mempunyai penutup insang tersendiri. Sebelah depan dari celah insang di belakang mata terdapat sepasang lubang yang di sebut spiracle [spiraculum]. Ini sebenarnya merupakan lubang insang yang terletak diantara lengkung mandibular dan lengkung hyoid . bagian depan spiracle ini terdapat banyak pembuluh darah. Sedangkan pada golongan ikan pari dan manta, spiraclenya terdapat pada bagian bawah tubuh.
Pada beberapa macam ikan hiu ditemukan spiracle kecil atau sama sekali tidak ada. Hiu yang demikian umumnya perenang cepat atau bergerak sangat aktif. Pada jenis hiu perenang lambat dan banyak menghabiskan waktu di dasar perairan biasanya memiliki spirakulum ang besar, seperti pada ikan hiu pari. Ikan jenis ini mengaduk-ngaduk lumpur untuk mencari makan. Supaya air pernafasan yang diambil melalui insang tersebut bersih, air diambil pada bagian dorsal tubuh menggunakan spiracle. Pada spiracle pseudobranch [insang palsu] yang melekat pada bagian depan spiracle.
Setiap lengkung insang pada elasmobranchia disokong oleh rangka yang melengkung yang terdiri dari:
1. tapis insang {Gill rackers}, terdapat pada dasar lengkung insang yang mengarah ke dalam rongga pharinx. Fungsinya untuk menapis makanan yang terbawa air pernafasan untuk kemudian di teruskab ke dalam oesophagus.
2.jari-jari insang {gill arch}, melekat pada bagian luar lengkung insang mengarah ke permukaan tubuh sebagai penguat struktur insang. Didalam lengkung insang terdapat sepasang pembuluh darah. Sebagai cabang dari aorta ventralis yaitu arteri branchialis yang membawa darah berisis CO2. Sedangkan arteri epibranchialis, yang membawa darah kaya O2 ke aorta dorsalis. Septum branchialis terdapat pada tengah-tengah lengkung insang. Menuju kearah luar dan ujungnya melekat pada dinding tubuh.
3.lamela insang {gill lamella}, berupa lambut halus yang diselaputi oleh ephitelium yang tipis dengan satu ujung melekat pada jari-jari insang penuh kapiler darah. Disinilah proses respirasi terjadi. Pada elasmobranchia, hampir dari seluruh bagian jari-jari insang dan lamella insang melekat pada septum insang. Bisanya lamella insang terdapat pada bagian depan dan belakang septum insang. Insang yang demikian dinamakan holobranchia. Jarang sekali lamella insang hanya terdapat pada satu bagian saja pada septum insang dan insang yang demikian di namakan hemibranchia. Pada elasmobranchia hanya terdapat satu hemibranchia pada lengkung insang kelima dan emat holobranchia pada lengkung insang ke satu, dua, tiga dan empat.
INSANG PADA OSTEICHTHYES
Insang osteichthyes memiliki poda dasar yang sama dengan elasmobranchia tetapi memiliki beberapa perbedaan sebagai berikut:
Pada osteichthyes terdapat operkulum yang dibangun oleh empat potong tulang dermal yaitu operculum, preoperculum, interoperculum, idan isub operculum. Rongga insang terletak antara insang dan operkulum. Lubang insang berupa celah sempit yang melengkung antara gelang bahu dan operkulum. Selaput kulit tipis bekerja sebagai klep pada celah insang. Bagian depan selaput ini melekat pada operkulum sedang bagian belakangnya terlepas bebas. Selaput ini disebut membrana branchiostegi. Septum insang pendek dan tidak menonjol keluar dari lamella insang.
Gill rackers kadang-kadang tidak ada. Gill arch selalu ada dan sepasang untuk tiap lengkung insang menjadi penguat strktur insang. Lengkung insang pada ikan ini terdapat lima tetapi lengkung pertama dan kelima berupa hemibranchia dan hanya lengkung ke dua,tiga dan empat berupa holobranchia. Lamella insang lengkung kesatu hanya pada bagian belakang lengkung insang dan lengkung keliama hanya pada bagian depannya saja.
Perbedaan yang nyata antara insang elasmobranchia dan teleostei tidak menonjol keluar separti pada elasmobranchia yang digunakan sebagai penutup tiap-tiap insang.jari-jari tapis insang (gill rackers) pada beberapa ikan teleostei berbeda satu dengan lainnya sesuai dengan fungsinya. Ikan pemakan plankton akan memiliki jari-jari insang yang halus dan agak panjang. Sedangkan ikan buas, jari-jari tapis insangnya pendek, keras dan runcing.
Spirakulum yang dilengkapi pseudobranchia secara primitif terdapat juga pada osteichthyes tetapi pada kelompok tersebut yang hidup sekarang sudah tidak terdapat lagi. Beberapa teleostei laut, epithel insangnya mempunyai kemampuan mengambil garam yang berlebihan dari dalam darah untuk kemudian dikeluarkan bersama air pernafasan. Selain itu, insang teleostei dapat mengkristalkan ampas nitrogen berupa amonia.
INSANG PADA LAMPREY DAN HAGFISH
Golongan ikan lamprey [Pteromizon marinus] memiliki 7 pasang kantong insang yang terbuka menuju ke bagian dalam tubuh. Terletak di belakang kepala sedangkan filament insangnya terdapat dalam kantong tersebut. Paernafasan yang normal dari ikan ini dilakukan dengan menggerak-gerakkan kantong tadi sebanyak 50-70 kali/detik. Dalam keadaan berenang cepat, pergerakan insangnya dapat mencapai 200 kali/detik. Ikan lamprey memanfaatkan oksigen melalui air yang dilewatkan kantong insang [gill sack]

PARU
Paru ikan merupakan devirat gelembung renang, ikan golongan ini bernafas dengan udara. Golongan protoptrus [ikan paru afrika], neoceratodus [ikan paru australia], dan lepidosiren [ikan paru amerika selatan].
Ikan paru australia [neoceratodus], paru-parunya terletak di sebelah atas saluran pencernaan, tapi ductus pneumatikusnya terbuka ke arah bagian bawah dinding lambung. Sebaliknya, ikan paru-paru afrika [protoopterus], sepasang parunya terletak disebelah bawah saluran pencernaan. Baik ikan paru afrika dan amerika selatan, memiliki keharusan menghirup oksigen dari udara karena itu, jenis ikan ini mempunyai kemampuan untuk beradaptasi pada kondisi kering di lingkungannya.
ALAT PERNAFASAN TAMBAHAN
Selain insang atau paru-paru, beberapa jenis ikan memiliki alat pernafasan tambahan yang dapat mengambil oksien secara langsung dari udara. Beberapa benruk adaptasi dengan beberapa modifikasi yaitu:
• Insang – operculum – rongga pharinx
• Gastrointestinal
• Kantong udara
Ikan-ikan dengan modifikasi tersebut di atas, dikenal dengan ikan penghisap udara [air breathing fish]. Pada ikan Clarias bathracus, di bagian atas lengkung insang yang kedua dan ketiga terdapat kantong insang tambahan yang bentuknya seperti pohonyang disebut arborescent organ. Ikan ini kalau sedang dalam air, selalu mengambil udara dari atas permukaan air dan dan sering di temukan berjalan di darat menggunakan sirip pectoralnya.
Pada golongan ikan glodok yaitu Bolepthalmus dan Periopthalmus yang sering terdapat di permukaan lumpur pantai. Pada bagian tutup insangnya terdapat banyak pembuluh darah dan kulitnya juga bisa digunakan sebagai alat pernafasan tambahan. Ikan gabus [Ophicephalus] didaerah pharinxnya terdapat difertikula yang mempunyai epithel pernafasan, selain tahan lama di darat juga tahan lama terdenam dalam lumpur untuk menghindar dari bahaya. Pada ikan benthok [Anabas] atau climbing perch, juga dapat bernafas menggunakan labyrinth yang merupakan tulang rawan berlekuk-lekuk dan dilengkapi dengan epithel pernafasan. Ikan-ikan lian jenis labirinthic yaitu ikan grami, tambakan dan sepat.
Ikan Monoptrus albus yang lingkungan hidupnya di llumpur sawah hampir seluruh permukaan kulitnya dapat digunakan sebagai alat pernafasan tambahan. Ada juga ikan yang menggunakan alat pencernaan sebagai alat pernafasan tambahan. Bagian dinding alat pencernaannya menjadi tipis dan dilengkapi dengan pembuluh darah. Udara yang diserap pada bagian dengan cara difusi yaitu oksigen saja yang diambil sedangkan yang lain diteruskan keluar melalui anus. Gelembung renang hanya terdapat pada teleostei dengan jumlah antara satu sampi tiga buah dengan letak di sisi dorsal atau lateral derhadap alat perncernaan makanan. Gelembung renang [gas bladder] memiliki bentuk memanjang mulai darrip posterior kepala sampai batang ekor. Selain itu ada gelembung renang yang ujung belakangnya terhubung dengan luar tubuh pada daerah anus. Pada kan yang memiliki gelembung renang, oksigen yang ada dalam gelembung renang di gunakan hanya saat kekurangan oksigen sehingga hanya bertindak sebagai persediaan saja. Pada ikan diphnoi, gelembung renang sudah berubah sebagai paru-paru seperti yang terdapat pada hewan darat pada umumnya namun strukturnya sangat sederhana. Gelembung renang berfungsi sebagai
• Alat bantu pernafasan
• Alat hidrostatis dan menyesuaikan tekanan air terhadap tubuh.
• Sebagai alat pembuat suara
• Sebagai resonator suara dan tekanan

PROSES RESPIRASI {PERNAFASAN}
Masuknya oksigen kedalam tubuh ikan umumnya melalui jaringan yang terdapat di dalam insang dengan jalan difusi masuk ke dalam aliran darah. Molekul-molekul oksigen itu di tangkap ooleh hemoglobin yang terdapat dalam sel darah merah kemudian diedarkan ke seluruh tubuh. Pertukaran antara oksigen yang masuk dalam darah dengan karbondioksida yang keluar dari darah terjadi dengan difusi pada pembuluh darah dalam insang. Peredaran darah pada gill fillament merupakan pertemuan pembuluh darah yang berasal dari jantung yang masih banyak mengandung karbondioksida dan pembuluh darah dari insang yang banyak mengandung oksigen. Difusi oksigen pada filamen insang dibantu oleh tekanan air yang dibuat oleh rongga mulut dipaksa melalui insang.
Ikan elasmobranchia
Pada keadaan biasa, air masuk dari mulut melalui insang di dalam rongga rongga insang untuk kemudian keluar melalui celah insang. Pertukaran carbondioksida dengan oksigen terjadi didalam gill lamella. Mekanisme terjadinya pernafasan dari mulai air masuk mulut samppai keluar dari celah insang tersusun menjadi 3 fase, yaitu:
a. urat daging coracohyoid dan coracobranchial berkontraksi menyebabkan rongga uropharyngeal bertambah lebar. Saat itu aair masuk ke dalm mulut dan pada saat yang bersamaan insang bagian luar menutup disebabkan oleh tekanan air yang datangnya dari luar.
b. urat daging adductor pada rahang bawah dan lengkung insang melemas. Urat daging yang terdapat pada lengkung insanga atas dan bawahnya berkontraksi dan mulutnya memberitekanan pada air. Katup mulut ditutup untuk mencegah air kembali dan air dipaksakan masuk ke dalam ruang insang. Tutup insang yang di luar masih dalam keadaan menutup.
c. ruang insang dipersempit karena kontaraksi urat daging. Aiir dipaksa melalui lamella insang. Bersamaan hal itu, tutup insang luar dibukasecara pasif, dan diikuti mengalirnya air keluar.
Gerakan pernafasan ikan hiu merupakan gerak hisap dan memompa yang dilakukan oleh gerakan otot branchial. Jika mulut dibuka dan celah insang menutup, pharinx membesar, maka air akan mengalir ke dalam mulut. Seterusnya bila mulut menutup, pharinx mengkerut dan air disemprotkan melalui celah insang.
Ikan osteichthyes
Secara umum, proses respirasi pada golongan ikan ini hampir sama dengan elasmobranchia. Air masuk ke mulut dan lubang belakang operculum ditutup dengan membrane branchiostegi sedang rongga insang mengmbang. Air yang masuk melalui mulut akan melalui lembaran insang dan terjadilah pengamblan oksigen dan pengeluaran karbondioksida. Sembiran kulit di sekeliling mulut akan menutup lubang mulut dan dinding pharinx kerkontraksi, kemudian air akan disemprotkan mendesak membrane branchiostegi keluar dari rongga insang.