LAPORAN PRAKTIKUM BIOLOGI Pernafasan pada Insekta

I.              JUDUL DAN SETING PELAKSANAAN

a.      Judul Praktikum         :

“Pernafasan pada Hewan”

b.      Waktu pelaksanaan    : Senin, 11 Februari 2014

c.      Tempat                            : Lab. Biologi SMAN 1 Bantul

II.           DASAR TEORI

Pengertian Pernapasan (Respirasi)

Pernapasan mutlak diperlukan makhluk hidup agar dapat tetap hidup. Istilah pernafasan sering diartikan sama dengan respirasi, sebenarnya istilah tersebut secara harfiah berbeda. Pernafasan (breathing) berarti menghirup dan menghembuskan nafas, atau 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 (Campbell, 2000).

Ditinjau dari kebutuhannya akan oksigen, respirasi dapat dibedakan menjadi respirasi aerob dan respirasi anaerob. Respirasi aerob yaitu respirasi yang menggunakan oksigen bebas untuk mendapatkan energi dan respirasi anaerob atau biasa disebut dengan proses fermentasi yaitu respirasi yang tidak menggunakan oksigen namun bahan bakunya adalah seperti karbohidrat, asam lemak, asam amino sehingga hasil respirasi berupa karbondioksida, air dan energi dalam bentuk ATP (Anonim, 2009).

Ada 2 macam pernapasan yaitu pernapasan eksternal (luar) dan internal (dalam). Pernapasan eksternal meliputi proses pengambilan O₂ dan pengeluaran CO₂ dan uap air antara organisme dengan lingkungan. Sedangkan pengeluaran internal atau seluler terjadi di dalam sel (sitoplasma dan mitokondria).[1]

Secara sederhana reaksi kimia  yang terjadi dalam pernapasan dapat ditulis sebagai berikut :

C₆H₁₂ + O2_(gas)  à CO2(gas) + H2O + energi

Klasifikasi Kelas Insekta dan Hewan Jangkrik

   Insecta (Latin, insekti = serangga) meliputi 90% dari sekitar satu juta jenis filum hewan Arthropoda dan salah satu jenis invertebrata yang dapat terbang. Insekta umumnya memiliki ciri berkaki 6 buah, sehingga juga dinamakan Hexapoda (hexa: enam, podos: kaki). Jenis hewan ini berhabitat di air tawar, laut, dan darat dan sering dijumpai di sekitar kita, misalnya lalat, capung, jangkrik, semut dan sebagainya. Tubuh Insekta terdiri 3 bagian, yaitu kaput (kepala: sepasang mata majemuk dan tunggal, sepasang antena), toraks (terdiri 3 segmen: kaki dan sayap), dan abdomen (tidak terdapat anggota tubuh, ada spirake, bada malpigi dan alat kelamin). Insekta sebagian besar mengalami perubahan ukuran dan bentuk saat dari muda menjadi dewasa atau disebut metamorfosis.[2]

Salah satu contoh hewan insekta yang hidup di darat adalah jangkrik atau dalam bahasa Latin disebut Liogryllus Sp. Jangkrik memiliki sepasang sayap, sepasang antena di atas kepala, dan 3 pasang kaki. Tubuhnya terdiri dari 3 bagian, yaitu kepala dengan kaput, toraks (dada), dan abdomen. Habitat jangkrik hidup di sawah, kebun dan lingkungan dengan banyak pepohonan. Berikut klasifikasi hewan jangkrik secara rinci:

KLASIFIKASI JANGKRIK

Kingdom                : Animalia

Filum       : Arthropoda

Class         : Insecta

Ordo         : Orthoptea

Famili      : Gryllidae

Genus       : Liogryllus

Spesies    : Liogryllus Sp.

Pernapasan pada Insekta

Sistem pernapasan hewan salah satunya pada serangga (insect) berupa sistem pembuluh trakea. Trakea merupakan tabung udara atau pembuluh udara yang bercabang-cabang (trakeola) menjadi pembuluh-pembuluh udara yang halus ke seluruh bagian tubuh hingga percabangan terakhir (±0,1 nanometer) tenggelam ke membran sel tubuh. Pada hewan insekta, spirakel pada segmen pertama dan ketiga masing-masing terdapat satu pasang pada tiap sisi toraks (dada) dan delapan pasang lainnya terdapat pada abdomen. Spirakel dilindungi oleh bulu-bulu halus yang berfungsi menahan debu dan benda asing pada saat sebelum udara masuk memasuki trakea. Selain itu, spirakel juga dilindungi oleh katup yang dikontrol oleh otot sehingga dapat membuka dan menutup.

Mekanisme Sistem Pembuluh Trakhea

Udara keluar-masuk melalui lubang-lubang pernapasan pada eksoskeleton yang disebut stigma atau spirakel kemudian masuk ke trakea. Jika otot berkontraksi, spirakel terbuka dan trakea mengembang sehingga udara dari luar masuk ke dalam trakea. Dari trakea udara masuk ke trakeola, kemudian ke seluruh tubuh dan akhirnya sampai ke membran sel dan oksigen akan berdifusi.[3] Oksigen larut dalam cairan pada trakeolus kemudian berdifusi ke dalam sel sel terdekatnya. Selain itu hasil respirasi yang berupa karbondioksida juga dikeluarkan melalui sistem trakea pada saat otot berelaksasi, sehingga trakea mengempis dan udara keluar melalui spirakel. Dengan mekanisme sistem pernapasan tersebut oksigen maupun karbondioksida tidak diedarkan oleh darah melainkan pembuluh trakea. Oleh karenanya pembuluh darah pada hewan insekta hanya digunakan untuk mengedarkan sari-sari makanan dan hormon saja.

III.        TUJUAN

1.       Memahami dan mengetahui sistem pernapasan pada hewan insekta

2.       Menghitung penggunaan oksigen untuk pernapasan pada hewan insekta

3.       Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi pada serangga (jangkrik)

IV.         ALAT DAN BAHAN

1.       Respirometer sederhana                          1 buah

2.       Neraca                                                              1 buah

3.       Pipet                                                  1 buah

4.       Stopwatch/jam                                            1 buah

5.       Belalang/jangkrik                        1 ekor

6.       KOH (Kalium Hidroksida)                        2-3 kristal kecil

7.       Kapas                                                                 secukupnya

8.       Eosin                                                                 secukupnya (2strip atau 2 tetes)

9.       Kantong plastic                                             1 buah

10.    Vaselin/Sabun detergen                           secukupnya

V.            CARA KERJA

1.       Siapkan dan bersihkan respirometer.

2.       Bungkuslah 2-3 buah kristal KOH dengan kapas dan masukan ke dalam tabung respirometer.

3.       Timbanglah hewan dengan kantong plastik (agar tidak lepas), tentunya beratnya, lalu masukkan ke dalam respirometer yang sudah berisi kapas dan KOH.

4.       Tutuplah dengan pasangannya dan olesilah dengan vaselin/sabun detergen pada bagian sambungan.

5.       Tutuplah ujung pipa respirometer dengan ujung jari selama 1 menit.

6.       Bukalah jari, setelah itu dengan menggunakan pipet masukkanlah eosin 2 strip

7.       Amatilah gerakan eosin setiap 5 menit selama 20 menit (4x pengamatan)

8.       Catatlah dalam table pengamatan.

VI.         GAMBAR RANGKAIAN ALAT

Ket. 1 skala/strip= 0,01 cc

VII.      HASIL PENGAMATAN

Berikut adalah tabel hasil pengukuran berdasarkan waktu yang telah ditentukan dari hasil praktikum yang telah dilakukan:

Berat Hewan	Pegeseran Eosin (strip)	Waktu (menit)
1,2 gram	30 strip	5 menit
	15 strip	5 menit
	20 strip	5 menit
	12 strip	5 menit
Total	77 strip	20 menit

VIII.   PEMBAHASAN

Dalam percobaan ini dapat diketahui cara mehitung volume udara yang dihirup oleh jangkrik dengan melihat skala pada pipa respirometer. Volume dihitung berdasarkan selisih strip pada posisi awal eosin dengan posisi terakhir eosin pada pipa berskala, dan dihitung per satuan waktu (menit).

             Pengukuran Volume Respirasi

Grafik 1. Laju Pergeseran Eosin oleh Pernafasan Jangkrik

Berdasarkan grafik laju pergesaran percobaan diatas menunjukkan bahwa laju pernafasan oleh jangkrik dominan menurun karena disebabkan semakin sedikitnya oksigen yang tersedia dalam tabung. Berikut perhitungan rata-rata volume udara berisi oksigen yang dihirup hewan jangkrik dengan berat badan 1,2 gram.

Laju pernafasan rata-rata       =

                                      =     

                                      =  

                                                      =  

Jadi, volume rata-rata udara yang dihirup jangkrik dengan berat badan 1,2 gram tersebut adalah 3,208 ml setiap menit.

                                           

             Fungsi Respirometer

Alat yang digunakan dalam mengukur kecepatan pernapasan dipercobaan kali ini adalah respirometer sederhana. Respirometer adalah alat yang dapat digunakan untuk mengukur kecepatan pernapasan beberapa hewan kecil seperti serangga. Prinsip kerja alat ini adalah bekerja atas suatu prinsip yaitu jika dalam pernafasan terdapat oksigen (O₂) yang dinutuhkan organisme tentu ada karbondioksida (CO₂) yang dikeluarkan olehnya. Apabila organisme yang hidup dan bernapas itu dimasukkan dalam ruang tertutup dan karbondioksida yang dikeluarkan oleh organisme dalam ruang tertutup itu diikat dalam hal ini dengan kristal eosin, maka udara akan menyusut. Selanjutnya, kecepatan penyusutan udara dalam ruang itu dapat di amati pada pipa kapiler berskala.

             Fungsi Laruta KOH

Penggunaan Kristal KOH pada percobaan ini berfungsi sebagai pengikat gas CO₂ :

1.      Agar tekanan dalam respirometer menurun. Jika tidak diikat maka tekanan parsial gas dalam respirometer akan tetap dan eosin tidak bisa bergerak. Akibatnya volume oksigen yang dihirup serangga tidak bisa diukur.

2.      Agar organisme (jangkrik) tidak menghirup CO₂ yang dikeluarkan setelah jangkrik bernapas dan pergerakan larutan eosin/tinta benar-benar hanya disebabkan oleh konsumsi oksigen Kristal KOH/NaOH dapat mengikat CO₂ karena bersifat higroskopis.

Apabila dalam tabung repirometer tidak terdapat zat pengikat karbondioksida, maka karbondioksida akan bercampur dengan oksigen dan gas lainnya. Sehingga lama-kelamaan udara didominasi oleh karbondioksida. Hal itu akan menyebabkan jangkrik memiliki frekuensi respirasi yang cepat dan eosin tidak bergerak seiring jangkrik bernapas. Selain itu KOH akan bersifat panas, sehingga harus dibungkus dengan kapas.

Berikut reaksi kimia antara KOH dapat berikatan dengan CO₂, yaitu:

                                          i.            KOH_(solid) + CO_2(gas) → KHCO_3(solid)

                                        ii.            KHCO_3(solid) + KOH_(solid) → K₂CO_3(solid) + H₂O_(liquid)

Fungsi Larutan Eosin

Larutan eosin berfungsi sebagai indikator oksigen yang dihirup oleh organisme (jangkrik) pada repirometer sederhana. Larutan eosin akan selalu bergerak mendekati botol respirometer sederhana karena organisme dalam percobaan (jangkrik) dalam respirometer dapat menghirup udara O₂ dan CO₂ yang dikeluarkan telah diikat oleh KOH sehingga larutan eosin yang berwarna dapat bergerak melalui pipa sederhana. Dari pergerakan eosin dapat diketahui volume dari udara yang diserap oleh jangkrik per satuan waktu.

          Faktor yang Mempengaruhi Volume Respirasi

Setiap mahlik hidup memiliki volume udara untuk inspirasi yang berbeda-beda sesuai kebutuhan yang dipengaruhi oleh beberapa faktor dalam maupun luar tubuh diantaranya didapat dari beberapa sumber yaitu :

a.       Berat tubuh, semakin berat tubuh suatu organisme, maka semakin banyak oksigen yang dibutuhkan karena memiliki aktivitas dalam tubuh yang lebih ekstra dan sebaliknya bagi hewan yang lebih kecil.

b.       Ukuran tubuh, semakin besar ukuran tubuh maka keperluan oksigen semakin banyak. Selain karena itu, luas permukaan dan bagian tubuh pada organisme semakin lebar sehingga oksigen yang dibutuhkan juga menyesuaikan.

c.       Kadar O₂, Bila kadar oksigen rendah maka frekuensi respirasi akan meningkat atau proses menghirup lebih rentan/cepat sebagai kompensasi untuk meningkatkan pengambilan oksigen. Sebaliknya bila kadar oksigen dalam udara tinggi maka respirasi akan terbilang tenang dengan frekuensi normal atau lamban sesuai kondisi kesehatan tubuh organisme.

d.       Aktivitas, organisme yang melakukan aktivitas membutuhkan energi. Sehingga, semakin tinggi dan berat aktivitasnya, maka semakin banyak kebutuhan energinya untuk diolah menjadi tenaga,akibatnya pernafasannya semakin cepat.

e.       Habitat yang ditempati atau faktor lingkungan, sebenarnya juga berhubungan dengan kadar O₂ dan proses aktivitas organ dalam tubuh. Sebagai contoh habitat organisme atau makhluk hidup itu sendiri berada di daerah yang panas, sejuk, dingin, dataran tinggi atau rendah, udara, darat, maupun air.

Proses Pernafasan hewan Jangkrik

Seperti yang penulis paparkan di bahasan dasar teori tentang pernafasan pada insekta tidak berbeda dengan percobaan hewan jangkrik ini. Pernafasan pada serangga dilakukan denga menggunakan sistem pembuluh trakea. Udara keluar dan masuk tidak melalui mulut  maupun hidung akan tetapi melalui lubang–lubang sepanjang kedua sisi tubuhnya yang dinamakan stigma atau spirakel. Tubuh jangkrik bagian abdomen terdiri dari ruas-ruas yang terdapat sepasang stigma di sisi kiri dan sisi kanan. Stigma akan selalu terbuka dan merupakan lubang menuju ke pembuluh trakea. Udara masuk melalui stigma ini, kemudian menyebar melalui trakea yang berbentuk bercabang–cabang terus hingga sampai ke pembuluh halus yang terdapat di seluruh bagian tubuh jangkrik. Jadi, oksigen diedarkan tidan melalui darah melainkan langsung dari pembuluh trakea ke sel – sel yang ada disekitarnya. Dengan demikian cairan tubuh serangga (“darah serangga”) tidak berfungsi mengangkut udara pernafasan tetapi hanya berfungsi mengedarkan sari – sari makanan dan hormon.

Proses pernafasan serangga terjadi karena otot – otot yang bergerak secara teratur. Kontraksi otot – otot tubuh mengakibatkan pembuluh trakea mengembang dan mengempis, sehingga udara keluar dan masuk melalui stigma. Pada saat trakea mengembang, udara masuk melalui stigma, selanjutnya masuk ke dalam trakea, lalu ke dalam trakeolus dan akhirnya masuk ke dalam sel – sel tubuh. O₂ berdifusi ke dalam sel–sel tubuh. CO₂ hasil pernafaasan dikeluarkan melalui sistem trakea yang akhirnya dikeluarkan melalui stigma pada waktu trakea mengempis.

IX.     KESIMPULAN

Berdasarkan pengamatan dan study pustaka yang telah dijelaskan dalam pembahasan maka dapat disimpulkan tentang:

1.       Semua organisme yang hidup membutuhkan respirasi walaupun tidak semua jenis memiliki sistem dan alat respirasi yang sama.

2.       Proses pernapasan yakni menguraikan makanan dengan oksigen menghasilkan gas karbondioksida, uap air, dan enregi (C₆H₁₂ + O2  à CO2 + H2O + energi).

3.       Sistem pernafasan pada hewan insekta adalah sistem pembuluh trakea dimana udara keluar-masuk melalui stigma lalu oksigen diedarkan oleh pipa cabang trakea, atau bukan pembuluh darah.

4.       Perhitungan laju volume oksigen organisme kecil dengan respiratometer adalah dengan melihat pergeseran eosin. Dengan mengguakan KOH sebagai pengikat CO_2.

5.       Kebutuhan oksigen setiap organisme dipengaruhi beberapa faktor seperti:  jenis organisme, ukuran berat tubuh, serta aktivitas organisme tersebut, habitat yang ditempati, dan kadar O₂ walaupun pada jenis serangga ataupun jenis hewan yang serupa.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009.  Respirasi. http://id.wikipedia.org/wiki/respirasi: diakses pada 24 Februari 2014 pukul 21:09 WIB

Campbell, Neil A. 2000. Biologi. Jakarta : Erlangga.

Aryulina, Diah dkk. 2007. Biologi SMA dan MA untuk kelas XI. Jakarta : Esis

Pratiwi, D.A dkk. 2012. Biologi untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta : Erlangga

Dinata, Riki Arya. 2012. Laporan Respirasi Pada Serangga Jangkrik. http://secuilmimpi.blogspot.com/2013/10/laporan-respirasi-pada-serangga-jangkrik.html : diakses pada 26 Februari 2014 pukul 15.14 WIB

Bantul, 9 Maret 2014

Praktikan

Anugrahi Mahastri

---

[1] D.A Pratiwi dkk , Biologi untuk SMA/MA Kelas XI, Erlangga, Jakarta, 2012, hlm.161.

[2] Biologi SMA dan MA Jilid 1 kelas X. Hlm 235. Esis. Jakarta

[3] Diah Aryulina, dkk. Biologi SMA dan MA untuk kelas XI. Esis, Jakarta, 2007, hlm.200.