Proses pernapasan mamalia air

BAB I PENDAHULUAN A; Latar Belakang Respirasi atau proses pernafasan merupakan salah satu proses penting dalam metaboli

Views 100 Downloads 19 File size 249KB

Report DMCA / Copyright

DOWNLOAD FILE

Recommend Stories

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN A; Latar Belakang

Respirasi atau proses pernafasan merupakan salah satu proses penting dalam metabolisme tubuh. Sel-sel tubuh terus menerus menggunakan oksigen untuk reaksi metabolik yang melepaskan energi dari molekul nutrien dan menghasilkan ATP. Pada waktu yang sama, reaksi tersebut melepaskan karbondioksida. Konsumsi oksigen dan produksi karbondioksida terjadi di dalam mitokondria seiring dengan terjadinya respirasi seluler. Jumlah karbondioksida yang berlimpah menghasilkan keasaman yang bersifat racun bagi sel tubuh, maka karbondioksida yang berlimpah tersebut harus dibuang dengan cepat dan berhasil guna. Sistem pernafasan (respirasi) terjadi pada semua makhluk hidup bahkan tumbuhan dan hewan. Respirasi pada hewan berbeda-beda organnya seperti pada ikan bernafas menggunakan insang, cacing dengan kulit, dan hewan yang tergolong mamalia seperti hal-nya manusia menggunakan paru-paru. Semua organ tersebut memiliki ciri dan cara masing-masing dalam inspirasi dan ekspirasi. Salah satu contoh hewan yang tergolong mamalia adalah lumba-lumba hidung botol dengan nama latin Bottlenose dolphin yang merupakan mamalia laut yang bernafas dengan paru-paru. Lubang pernafasan external sebagai satu satunya lubang respirasi disebut sebagai blowhole yang berlokasi di dekat apex dari tulang tengkorak. Maka dari itu, isi makalah ini akan membahas dan mengkaji mengenai respirasi pada lumba-lumba botol (Bottlenose dolphin), yang akan membahsa mengenai kelainan akibat adanya mikroba dalam organ pernafasannya, yang akan dikaji dan dikaitkan dengan topik mata kuliah kapita selekta zoologi yang berkaitan dengan sistem respirasi, inspirasi dan ekspirasi, serta respirasi internal dan eksternal. Berikut akan penyusun sajikan beberapa point penting terkait dengan artikel terpilih yang akan di kaji dengan materi terkait. B; Tujuan Penyusunan Makalah

Tujuan dari penyusunan makalah ini adalah untuk melakukan analisis kritis artikel atau jurnal terpilih, kemudian melakukan analisis materi (dikaitkan dengan materi) terkait dengan topik sistem respirasi pada hewan. BAB II PEMBAHASAN

1

2

A; Analisis Artikel/Jurnal Terpilih

Sudi Sistem Respirasi dan Kajian Mikrobiologis Lumba-lumba Hidug Botol Indo Pasifik (Tursiops aduncus) dari Perairan Laut Jawa Oleh: Dwi Agustin/ P.Biologi/NPM. 15232001 1; Bibliografi

Mulyani, Gunatri Titik, Yuda Heru F, Teguh Budipitojo, dan Agustin Indrawati. 2014. Studi Sistem Respirasi dan Kajian Mikrobiologis Lumba-lumba Hidung Botol Indo Pasifik (Tursiops aduncus) dari Perairan Laut Jawa. ACTA VETERINARIA INDONESIANA. ISSN 2337-3202, EISSN 2337-4373. Vol. 2, No. 1: 7-11, Januari 2014. 2; Tujuan Penulisan Tujuan dalam artikel atau jurnal ini adalah: Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pemeriksaan klinis sistem respirasi lumba-lumba dan melakukan isolasi bakteri serta jamur pada sistem respirasi bottlenose dolphin (Tursiops aduncus) dari Perairan Laut Jawa. Penelitian dilakukan dengan studi pustaka, pemeriksaan klinis serta isolasi sampel sistem respirasi. 3; Fakta Unik atau Hal Penting dalam Tulisan 1; Lumba-lumba adalah hewan yang dilindungi menurut SK Mentan No. 35/Kpts/Um/10/1975 (tertulis: dolphin), SK Mentan No. 716/Kpts/Um/10/1980 (tertulis: Cetacea), Undang-undang Nomor 5 Tahun 1990 tentang Konservasi Sumber Daya Alam Hayati, dan Peraturan Pemerintah Nomor 7 Tahun 1999 tentang Pengawetan Jenis Tumbuhan dan Satwa Liar (tertulis: semua jenis dari famili cetacea (termasuk lumba-lumba, paus dan pesut) (Noerdjito & Maryanto, 2001). Hewan tersebut digolongkan ke dalam Appendix II, hewan yang masuk dalam daftar appendix II ini adalah hewan yang tidak terancam kepunahan, tetapi mungkin terancam punah bila perdagangan terus berlanjut tanpa adanya pengaturan. 2; Lumba-lumba hidung botol (bottlenose dolphin) adalah spesies lumba-lumba yang paling umum dan paling dikenal orang. Habitatnya berada di perairan hangat di seluruh dunia dan dapat ditemui di hampir seluruh perairan kecuali Samudra Antartika dan Samudra Selatan (Brownel & Reeves, 2008). 3; Bottlenose dolphin adalah mamalia laut yang bernafas dengan paru-paru. Lubang pernafasan external sebagai satu satunya lubang respirasi disebut sebagai blowhole yang berlokasi di dekat apex dari tulang tengkorak (Rommel & Lowenstine, 2001). Lumba-lumba memiliki beberapa kantong

3

4;

5;

6;

7;

udara (air sac) sebelum masuk ke internal nares. Kantong udara ini berfungsi untuk menampung sementara nitrogen saat hewan menyelam yang akan dikeluarkan saat ekspirasi (Marshall, 2002). Laring tersusun atas perpanjangan epiglotis dan kartilago. Kartilago juga ada pada bronkhi dan bronkhiolus dimana pada ujungnya terdapat spingter mioelastik yang diperlukan untuk adaptasi saat menyelam. Paru-paru pada beberapa Cetacea (termasuk lumba-lumba, pesut dan, paus) tidak berlobus. Ukuran paru-paru Cetacea sangat tergantung dari kemampuan dalam menyelam. Mamalia laut yang menyelam dalam dan lama cenderung memiliki paru-paru yang lebih kecil, sedangkan yang menyelam di tempat yang dangkal cenderung memiliki paru-paru yang lebih besar. Jumlah duktus alveolus sangat bervariasi pada beberapa spesies. Septa interalveolar memiliki kapiler ganda pada hampir semua Cetacea (Harrison, 1994). Blowhole membuka dan menutup karena adanya kontraksi dan relaksasi otot yang dikontrol oleh syaraf di daerah blowhole. Syaraf ini sangat peka terhadap perubahan tekanan, karenanya hewan tahu kapan blowhole bebas dari air sehingga aman untuk bernafas. Cetacea bernafas sangat kuat dan baik inspirasi maupun ekspirasi sangat cepat, bisa kurang dari satu detik sampai 1-2 detik (Sumich, 2002). Kelebihan sistem respirasi pada Cetacea bukan pada ukurannya, tetapi efisiensinya. Pada mamalia darat, jumlah udara yang keluar masuk paru-paru sekitar 10-15% dari kapasitas paru-paru, sedangkan pada mamalia laut kemampuan ini mencapai 75%. Udara yang keluar masuk ke paru-paru pada beberapa Cetacea bisa mencapai 90%, hal ini disebabkan oleh elastisitas dari jaringan. Paru-paru pada Cetacea sebagian besar tersusun atas kartilago yang dapat meluas untuk menampung volume udara yang besar dan akan secara kuat mengeluarkannya selama ekspirasi. Disaat paru-paru dan alveoli kolaps di bawah tekanan, trachea dan saluran penghubungnya tidak mengalami hal yang sama. Mekanisme inilah yang merupakan cara mencegah gangguan terhadap pengurangan tekanan udara dan untuk memudahkan pertukaran keluar masuknya udara (Watzok, 2002). Lumba-lumba dapat bertahan menyelam dalam waktu lama karena beberapa sebab, yaitu: (1) kemampuan menyimpan udara pada paru-paru sangat tinggi (75%); (2) denyut jantung dapat menurun dari 100 kali per menit menjadi 10 kali per menit untuk memelihara oksigen; (3) kemampuannya menarik darah yang kaya oksigen dari otot ke dalam organ untuk menjaga kadar oksigen dan mencegah gangguan karena kadar nitrogen yang tinggi ketika secara

4

8;

9;

10;

11;

cepat ke permukaan dari penyelaman yang dalam. Lumba-lumba menyimpan oksigen dalam darah sebagai hemoglobin dan otot sebagai mioglobin sehingga dapat secara mudah digunakan saat diperlukan selama respirasi sel (Marshall, 2002). Gangguan kesehatan terbanyak yang sering terjadi adalah infeksi bakterial yang menyerang pada sistem pernafasan. Secara normal terdapat beberapa mikrobiota normal seperti bakteri, virus, jamur maupun protozoa yang hidup pada sistem respirasi lumba-lumba. Meskipun demikian, mikrobiota ini akan berubah menjadi patogen ketika hewan mengalami stress, imunosupresi ataupun dengan pengobatan antimikrobial tertentu. Penyakit bakterial, infeksi morbilivirus dan fitotoksin dilaporkan sebagai penyebab kematian mamalia air di dunia (Dunn et al., 2001). Infeksi pada sistem pernafasan kebanyakan disebabkan oleh bakteri Staphylococcus aureus dan Pseudomonas aeroginosa. Pada lumba-lumba infeksi Staphylococcus aureus menyebabkan bronkopneumonia, sedangkan Pseudomonas aeroginosa selain menyebabkan bronko-pneumonia juga menyebabkan pneumonia. Infeksi jamur yang paling sering terjadi pada mamalia air adalah paru-parunary aspergillosis. Jamur lain yang sering menyerang adalah Candida albicans, Cryptococcus neoformans. Biasanya jamur masuk secara inhalasi ke dalam sistem pernafasan. Infeksi oleh jamur biasanya tidak kontagius ataupun menyebar ke spesies lainnya (Reidarson et al., 2001). Pada beberapa lumba-lumba dilaporkan bahwa Aspergillus fumigatus menyebabkan nekrotik pneumonia dan ensepalitis. Gangguan ini ditandai adanya nodula pada paru-paru. Infeksi Candida albicans menyerang pada sistem respirasi, kulit, mulut dan esophagus mamalia air. Penyebaran infeksi bisa berakibat fatal pada mamalia air yang mengalami captivity. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Dunn et al. (2001) dan Foster et al. (1999) keberadaan bakteri-bakteri patogen seperti Pseudomonas sp., Staphylococcus sp., dan Salmonella sp. pada saluran pernafasan lumbalumba berpotensi untuk terjadinya pneumonia. Selain bakteri patogen (Streitfeld et al. (1976)) juga menyebutkan bahwa S. aureus merupakan mikroflora normal di dalam tubuh lumba-lumba hidung botol atlantik (T. truncatus) yang hidup liar. Carol et al. (1991) melaporkan bahwa telah terjadi banyak kematian lumbalumba karena pneumonia oleh Staphylococcus aureus. Staphylococcus aureus juga dilaporkan diisolasi dari lumba-lumba captivity sebagai

5

mikrobiota normal maupun dari paru-paru lumba-lumba yang memiliki gejala klinis bronko-pneumonia (Streitfeld & Chapman, 1976). 12; Hasil isolasi jamur terhadap sampel swab deep blowhole tidak ditemukan adanya Aspergillus fumigatus, Candida albicans ataupun Cryptococcus neoformans. Pada beberapa lumba-lumba dilaporkan bahwa Aspergillus fumigatus menyebabkan nekrotik pneumonia dan ensephalitis. Gangguan ini ditandai adanya nodula pada paru-paru. Infeksi Candida albicans menyerang pada sistem pernafasan, kulit, mulut dan esophagus mamalia air. Penyebaran infeksi bisa berakibat fatal pada mamalia air yang mengalami captivity (Reidarson et al., 2001). 4; Pertanyaan Yang Muncul Setelah Membaca Artikel Setelah membaca artikel atau jurnal ini pembaca memiliki beberapa pertanyaan yang muncul, berikut adalah beberapa pertanyaan tersebut: a; Bagaimanakah proses respirasi pada lumba-lumba hidung botol? b; Bagaimanakah anatomi pernafasan pada lumba-lumba hidung botol? c; Apakah yang membedakan sistem pernafasan mamalia yang hidup di air dengan mamalia yang hidup didarat? 5; Refleksi Diri dan Ulasan Materi Terkait Setelah membaca artikel ini maka pembaca jadi mengetahui jika lumbalumba memiliki keistimewaan dalam sistem respirasinya. Lumba-lumba bernafas menggunakan paru-paru, dan alat pernafasan eksternalnya berupa lubang kecil yang disebut dengan blowhole. Lumba-lumba dapat menyimpan oksigen dalam kantung-kantung udara yang terdapat pada organ respirasinya, dan efisiensi penyerapan O2 lebih efisien jika dibandingkan dengan hewan daratan lainnya. Alat pernafasan hewan berbeda-beda bergantung pada jenis dan habitatnya (tempat hidupnya) alat pernafasan hewan, antara lain paru-paru, insang, kulit dan trakea. Hewan yang bernapas dengan paru-paru, antara lain mamalia, burung, reptil, dan amfibi. Hewan yang bernafas dengan insang antara lain ikan. Hewan yang bernafas dengan kulit antara lain cacing. Hewan yang bernafas dengan trakea antara lain belalang. Berikut akan coba dijabarkan mengenai sistem respirasi pada lumba-lumba yang merupakan hewan yang tergolong mamalia. a; Sistem Respirasi pada Lumba-lumba Botol (bottlenose dolphin) Mamalia yang hidup di air juga bernapas dengan paru-paru, tetapi pada hidungnya dilengkapi katup. Katup itu akan menutup pada saat menyelam dan akan terbuka pada saat muncul dipermukaan air. Pada saat

6

muncul di permukaan air, mamalia yang hidup di air mengambil oksigen serta mengeluarkan karbondioksida dan uap air. Contoh mamalia yang hidup di air adalah paus, lumba-lumba dan duyung. Lumba-lumba, seperti mamalia lainnya, membutuhkan udara untuk bertahan hidup, terutama oksigen. Oksigen adalah salah satu sumber utama energi dalam tubuh dan segala sesuatu yang hidup tidak bisa hidup tanpa itu. Tidak seperti ikan, lumba-lumba harus sering naik ke permukaan untuk bernapas. Ketika mereka di bawah air, mereka menahan nafas mereka, ketika mereka kehabisan napas, mereka kembali ke permukaan untuk menghirup udara yang lebih segar. Sistem pernafasan lumba-lumba juga mirip dengan manusia. Namun letak lubang hidungnya tidak di tengah-tengah wajahnya, tapi di bagian atas kepalanya. Seperti manusia, sebelum menyelam, lumba-lumba menghirup udara dan menahannya di dalam paru-paru. Saat mereka muncul dari kedalaman air, beberapa meter sebelum mencapai permukaan, mereka akan menghembuskan udara dengan kuat melalui lubang udara mereka. Tidak seperti mamalia lain yang bernapas melalui lubang hidung dan mulut mereka, lumba-lumba bernapas melalui lubang sembur, yang terletak di bagian atas di atas kepalanya. Alasan untuk perbedaan ini bahwa blowhole akan memfasilitasi bernapas di permukaan airnya. Karena blowhole terletak di bagian atas kepala, hanya daerah kecil dari kepala diperlukan untuk memecah permukaan air untuk menghirup udara. Alat pernapasan lumba-lumba berupa paru-paru sehingga lumbalumba harus sering naik ke permukaan untuk menghirup udara. Pada umumnya lumba-lumba naik ke permukaan setiap 1-2 kali setiap menit. Lumba-lumba bernafas melalui blowhole, yaitu lubang hidung yang terletak di atas kepalanya. Dalam waktu kurang dari seperlima detik, lumba-lumba sudah mengosongkan kembali dan mengisi kembali paru-parunya. Lumbalumba akan tenggelam dan menyelam kembali ke dalam laut saat udara keluar dari blowhole dan blowhole ditutup dengan otot yang sangat kuat (Elisabethdens, 2013). Paru-paru lumba-lumba tidak signifikan lebih besar atau lebih kecil dari mamalia darat. Jelas, ukuran paru-paru tidak menentukan jumlah oksigen yang dapat disimpan dan dimanfaatkan. Namun, paru-paru lumba-lumba mengandung lebih banyak alveoli (sel udara) dari paru-paru manusia. Paruparu lumba-lumba terdiri dari dua lapisan kapiler, dan pengaturan ini meningkatkan efisiensi pertukaran gas karena kebanyakan mamalia hanya

7

memiliki satu lapisan kapiler. Hal ini berarti bahwa luas permukaan paruparu telah sangat meningkat dan pertukaran gas dapat terjadi lebih cepat. Pleura lumba-lumba yang tebal dan elastis. Jaringan paru yang tepat berisi pasokan serat myoelastic untuk elastisitas yang lebih baik. Tabung bronkial dilapisi dengan jaringan otot. bronkiolus kecil ditemukan bersama-sama dengan sfingter yang memotong alveoli dari sisa paru-paru. Mekanisme anatomi untuk perlengkapan pertukaran gas lebih efisien. Pada lumba-lumba, sisa volume udara yang selalu tertinggal di dalam paruparu tidak pernah melebihi 15 persen dari total kapasitas, dari kapasitas vital mereka, volume udara yang sering dipertukarkan adalah lebih dari 85 persen. Dalam beberapa kasus, kapasitas vital bahkan bisa mencapai 92 persen. Biasanya pada manusia, hanya 10 sampai 20 persen dari udara di paru-paru dipertukarkan. Tapi pada lumba-lumba, sekitar 80 sampai 90 persen diperbarui, sehingga tubuh mereka bisa mendapatkan oksigen sebanyak mungkin. Sistem pernapasan lumba-lumba pasti memiliki beberapa fitur yang tidak biasa, tetapi mereka beradaptasi untuk mencegah air masuk ke saluran udara: bagian hidung yang kompleks dan berbelit-belit, dan laring (ujung atas tabung pernapasan) meluas sampai ke dalam rongga hidung daripada membuka ke tenggorokan. Otot kuat membentuk sebuah plug khusus dalam blowhole, mencegah air memasuki paru-paru ketika lumba-lumba di bawah air. Lumba-lumba mulai menghembuskan napas sebelum mencapai permukaan dan ini membantu untuk mengurangi jumlah waktu yang dihabiskan pernapasan di permukaan. Lumba-lumba dapat menangkap napas sekitar lima kali dalam satu menit sebelum menyelam lagi, tanpa menghambat kemajuan mereka berenang. Biasanya, dolphin bernafas dua sampai empat kali setiap menit bila berenang di dekat permukaan. Hal ini dapat menahan napas selama tujuh menit atau lebih bila menyelam (Sitiaminah,2006). Seperti disebutkan di bagian sebelumnya pada paru-paru, ukuran paruparu bukan alasan utama untuk kecakapan menyelam lumba-lumba. Bahkan jika paru-paru benar-benar penuh dengan udara, tidak akan memungkinkan lumba-lumba untuk mempertahankan menyelam selama lima belas menit. Alasan utama mengapa lumba-lumba bisa menahan nafas mereka selama ini karena adaptasi yang dilakukan dalam sistem peredaran darah. adaptasi ini

8

telah sangat meningkatkan kapasitas mereka untuk menyimpan oksigen dan meningkatkan efisiensi penggunaan oksigen. Salah satu adaptasi dolphin adalah jumlah oksigen yang ada dalam darah dan otot dapat berisi. Lumba-lumba menarik sebagian besar oksigen dari darah dan otot. Sel-sel darah merah, media transportasi utama oksigen, yang lebih berlimpah pada lumba-lumba dari pada manusia. Sel darah merah, per unit volume darah ditemukan lebih besar. Konsentrasi Hemoglobin dalam sel darah merah lebih tinggi juga, sehingga meningkatkan kecenderungan sel darah merah untuk menggabungkan dengan oksigen dan juga meningkatkan jumlah oksigen darah yang dapat membawa signifikan. Hemoglobin juga ditemukan dalam jaringan otot mana yang disebut mioglobin. Mioglobin memiliki afinitas yang lebih besar untuk oksigen dari hemoglobin darah, dan oksigen dalam darah mudah menyerah pada otot-otot ketika darah melewati. Mioglobin memberikan otot warna gelap khas dan membuat otot-otot salah satu jaringan utama menyimpan oksigen. Secara teoritis, oksigen yang di ambil oleh dolphin tidak cukup untuk untuk mempertahankan penyelaman panjang. Oleh karena itu, harus ada mekanisme lain yang memungkinkan lumba-lumba untuk menggunakan oksigen secara efisien. Untuk membuat penuh penggunaan oksigen yang terbatas, salah satu cara adalah untuk memberikan oksigen hanya untuk organ-organ yang paling membutuhkannya. Selama penyelaman, distribusi aliran darah disesuaikan sehingga lebih banyak darah yang disuplai ke organorgan vital seperti otak dan jantung. sirkulasi esensial berkurang, atau mungkin ditutup total. Organ seperti bahwa perut, usus, ginjal dan otot menerima sangat sedikit darah, atau dalam beberapa kasus, tidak ada aliran darah sama sekali. Ketika daerah-daerah esensial tidak mendapatkan cukup oksigen dari darah, mereka akan berhenti respirating normal. Sebaliknya, mereka akan beralih ke respirasi anaerob, bentuk metabolisme yang tidak memerlukan oksigen. Hal ini memungkinkan sel untuk ditunda untuk beberapa waktu tanpa oksigen. Namun, metabolisme anaerobik tidak seefisien metabolisme normal karena tidak hanya menghasilkan sedikit energi, juga merupakan proses yang lambat. Selanjutnya, asam laktat, produk sampingan dari metabolisme anaerobik menyebabkan kelelahan. Sebuah 'utang oksigen' yang terjadi juga, dan hanya bisa diselesaikan saat kembali ke permukaan untuk bernapas. Sebuah periode waktu juga diperlukan untuk lumba-lumba setelah menyelam untuk memecah asam laktat menjadi zat berbahaya. Lumba-lumba

9

dapat mentolerir tingkat tinggi asam laktat, dibandingkan dengan beberapa mamalia darat. Cara lain untuk menggunakan pasokan oksigen mereka parsimoniously, adalah untuk mengurangi tingkat panas dari dolpins. Hal ini dapat dilakukan dengan tindakan refleks dari kelenjar pituitary dan hipotalamus untuk merangsang jantung untuk mengalahkan lebih lambat. Kondisi ini dikenal sebagai bradikardia. Denyut jantung lebih lambat akan membatasi aliran darah vena ke jantung, sehingga mencegah jantung mengirim darah yang miskin oksigen ke paru-paru yang akan menyebabkan tekanan untuk membangun di paru-paru. aliran darah yang berkurang akan melestarikan pasokan oksigen di paru-paru dan darah. Setelah waktu tertentu di bawah air, sisi kanan jantung mungkin hampir berhenti berdetak karena dengan mengirimkan hampir tidak ada darah vena ke paru-paru, lebih banyak oksigen disimpan. Pada saat yang sama, sisi kiri jantung memompa darah reoxygenated kecil yang diterimanya langsung ke otak. Kehendak darah pada gilirannya bermuara darah vena ke dalam diri "ruang" yang terletak terutama di hati dan di dilatasi besar vena kava, di bawah diafragma. Pada lumba-lumba, sirkulasi selektif ke otak dimungkinkan oleh waduk kusut darah yang dikenal sebagai mirabilia retia. Ini pleksus besar yang terdiri dari pembuluh darah berkerut kecil, sebagian besar terletak di bawah pleura, antara tulang rusuk, dan di kedua sisi tulang belakang. Retia mirabilia membantu untuk menjaga hidup daerah-daerah yang lain akan memburuk dengan adanya darah vena (schoolnet, tanpa tahun).

Gambar 1. Anatomi Lumba-lumba Sumber: http://www.google/image.com Namun ada kelainan yang dapat dialami manusia karena tidak memiliki kemampuan menyelam seperti lumba-lumba yakni, terjadinya bends atau dikenal sebagai penyakit caisson, adalah hasil dari pembentukan gelembung dalam aliran darah dan jaringan lain ketika penyelam (manusia) naik ke permukaan terlalu cepat. Ketika penyelam menjelajah jauh ke dasar laut, meningkatnya tekanan menyebabkan nitrogen dalam paru-paru akan larut ke dalam darah. Semakin lama penyelaman dan lebih sering mereka melakukan penyelaman, maka nitrogen akan diserap ke dalam aliran darah

10

mereka. Nitrogen tidak berbahaya ketika dilarutkan dalam darah. Masalah sebenarnya terjadi ketika penyelam naik ke permukaan. Jika penyelam naik ke permukaan terlalu cepat, tekanan akan sangat menurun dan tiba-tiba. Karena penurunan tekanan ini, nitrogen akan mulai untuk keluar dari aliran darah. Namun, jika nitrogen keluar terlalu cepat dari paru-paru, itu akan membentuk gelembung kecil di dalam pembuluh darah dan jaringan. gelembung nitrogen ini dapat mematikan karena menyebabkan sakit parah, dan bahkan dapat menyebabkan kelumpuhan dan kematian. Oleh karena itu, perlu bagi penyelam untuk mengambil tindakan pencegahan untuk mencegah tikungan. Untuk melakukannya, mereka harus membuat menuju ke permukaan secara perlahan-lahan, membuat berhenti dekompresi yang tepat, sehingga nitrogen dan gas inert lainnya dapat dibatalkan secara bertahap melalui paru-paru. Lumba-lumba, tidak seperti penyelam manusia, tidak menderita tikungan atau sakit dekompresi lainnya meskipun mereka menyelam lebih dalam dan lebih sering. Lumba-lumba tidak akan berefek buruk seperti hal ya penyelam (manusia) bahkan jika mereka muncul ke permukaan untuk segera bernapas setelah menyelam kedalaman yang cukup. Ada beberapa alasan mengapa lumba-lumba dapat mencegah tikungan begitu mudah. Salah satu alasannya adalah bahwa lumba-lumba tidak menghirup udara terlalu banyak saat mereka turun (menyelam). Bahkan, mereka menahan nafas ketika mereka menyelam. Dengan cara ini, akan ada jumlah yang relatif kecil dari nitrogen yang dapat memasuki aliran darah mereka, tidak seperti penyelam manusia yang menghirup gas nitrogen terus ketika mereka di bawah air. Beberapa ahli fisiologi telah menemukan bahwa nitrogen sangat larut dalam darah lumba-lumba. Darah kaya nitrogen, ketika ditinggalkan, juga ditemukan untuk mengembalikan hanya sejumlah kecil gas terlarut di dalamnya. nitrogen terlarut dalam darah dilakukan untuk jumlah besar dalam kantung hidung dan sinus yang bertindak sebagai perangkap nitrogen yang terakumulasi nitrogen terlarut. Perangkap ini melepaskan nitrogen secara bertahap sebagai permukaan hewan. Tekanan hidrostatik bertambah satu atmosfer untuk setiap kenaikan 10 meter di kedalaman sebagai penyelaman lumba-lumba. Dengan peningkatan ini tekanan, paru-paru kolaps. Dalam kebanyakan lumba-lumba, paru-paru runtuh hampir sepenuhnya ketika mereka pergi lebih dari 100 meter. Banyak dari udara di paru-paru dipaksa ke dalam saluran hidung dan kantung udara.

11

Karena pembuluh darah di bagian ini lebih sedikit dan lebih jauh dari permukaan kulit, jumlah nitrogen yang dapat diserap ke dalam aliran darah diminimalkan. Kondisi lain yang berpotensi berbahaya, yang disebut nitrogen narkosis, juga dapat terjadi jika penyelam manusia menjelajah laut dalam terlalu lama. Nitrogen pembiusan terjadi ketika nitrogen dalam obligasi darah ke bahan lemak, terutama myelin yang sheathes serabut saraf, menyebabkan efek yang mirip dengan yang disebabkan oleh karena terlalu banyak alkohol dalam aliran darah seperti kehilangan koordinasi neuromuskular dan kehilangan kesadaran. Diinduksi oleh bernapas nitrogen di bawah tekanan, hal itu tidak mempengaruhi lumba-lumba karena mereka bernapas hanya di permukaan.

Gambar 2. Anatomi Saluran Pernafasan Lumba-lumba Sumber: http://schoolnet.org.za/PILAfrica/en/webs/17963/respiratorysystem.html&prev=search b; Respirasi Internal dan Eksternal

Pada dasarmya sistem respirasi pada lumba-lumba atau mamalia air tidak jauh berbeda dengan mamlia darat, contohnya adalah manusia, oleh karena itu pada bagian ini penyusun mencoba mengkaitkan atau menambahkan respirasi pada mamalia darat khususnya manusia. Respirasi internal adalah proses memecah makanan dengan adanya oksigen di tingkat sel untuk menghasilkan energi. Respirasi internal merupakan proses aktif, karena membutuhkan energi. Menggunakan oksigen untuk menghasilkan energi dan menghasilkan karbon dioksida dan air sebagai

12

produk limbah. Respirasi internal adalah proses metabolisme yang terjadi dalam sel, di mana glukosa dari makanan bereaksi dengan oksigen dari pernapasan untuk menghasilkan energi biokimia dalam bentuk Adenosin trifosfat, disingkat ATP. Energi ini sangat berguna untuk melakukan semua proses biologis kecuali berpikir atau bermimpi. Selain glukosa, asam amino dan asam lemak juga sering digunakan nutrisi untuk respirasi dengan oksigen seluler. Sedangkan respirasi eksternal adalah proses mengambil oksigen ke dalam dan mengeluarkan karbon dioksida dari tubuh. Respirasi eksternal sangat penting bagi kehidupan karena pasokan oksigen untuk mengekstrak energi dari makanan melalui respirasi internal maupun seluler. Selain itu, ia bisa menghilangkan karbon dioksida, yang merupakan produk limbah respirasi. Selain itu, respirasi eksternal menghilangkan kelebihan air dari tubuh melalui pernafasan. Respirasi eksternal adalah proses fisik yang terdiri dari inhalasi, pernafasan, dan relaksasi. Inhalasi adalah proses aktif sementara pernafasan pasif. Respirasi eksternal melibatkan dua tahap yang dikenal sebagai ventilasi dan pertukaran gas. Ventilasi adalah pergerakan udara masuk dan keluar dari paru-paru. Pertukaran gas terjadi di alveoli paru-paru. Dua hal terjadi selama pertukaran gas; oksigen masuk ke dalam darah dan karbon dioksida berdifusi keluar ke paru-paru. Respirasi eksternal adalah tindakan sadar, yang hewan dapat mengontrolnya. Namun, hewan tidak selalu sadar bernapas, tetapi bisa merupakan proses tak sadar yang terjadi saat sistem saraf pusat di batang otak secara otomatis mengatur respirasi eksternal. Berikut ada beberapa perbedaan dari respirasi internal dan respirasi eksternal: Apa perbedaan antara Respirasi Internal dan Eksternal? 1; Respirasi eksternal adalah proses mekanis, tetapi respirasi internal adalah proses kimia. 2; Respirasi eksternal terutama terjadi pertukaran sebagian besar gas masuk dan keluar dari tubuh, sementara respirasi internal proses pemecahan nutrisi dengan oksigen untuk menghasilkan energi. 3; Respirasi eksternal terjadi antara tubuh dan lingkungan eksternal sedangkan respirasi internal yang terjadi di tingkat sel. 4; Respirasi eksternal melibatkan proses aktif dan pasif, tetapi respirasi internal hanya proses aktif.

13

5; Respirasi eksternal baik sadar dan tidak sadar, sedangkan respirasi

internal selalu proses tidak disengaja. 6; respirasi internal menghasilkan energi dan produk-produk limbah, tapi tidak ada kecuali pertukaran gas dan suara yang diproduksi dalam respirasi eksternal. c; Fase Inspirasi dan Ekspirasi

Dalam proses memasukkan oksigen mengalami dua fase, yaitu fase saat memasukkan oksigen atau disebut inspirasi dan fase mengeluarkan karbondioksida atau disebut ekspirasi. memasukkan oksigen atau inspirasi adalah proses aktif yang terjadi disebabkan adanya kontraksi pada otot inspiratori. Otot inspiratori adalah otot diantara tulang-tulang iga dan tlangtulang yang ada pada bagian diafragma. Kontraksi inilah yang menyebabkan peningkatan volume rongga pada dada. Dalam proses ini maka paru-paru menjadi mengembang dan memunculkan tekanan negatif didalamnya. Dengan demikian maka udara disekitar memasukki paru-paru. Sedangkan pada proses ekspirasi atau proses mengeluarkan karbondioksida, maka proses lebih pasif. Hal ini disebabkan proses ekspirasi hanya mengalami relaksasi otot inspiratori saja, dan terjadi pengerutan pada dinding alveoli. Sehubungan dengan organ yang terlibat dalam pemasukkan udara (inspirasi) dan pengeluaran udara (ekspirasi) maka mekanisme pernapasan dibedakan atas dua macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada dan perut terjadi secara bersamaan. a; Pernafasan Dada Pernapasan dada adalah pernapasan yang melibatkan otot antartulang rusuk. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut. 1; Fase inspirasi, Fase ini berupa berkontraksinya otot antartulang rusuk sehingga rongga dada membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk. 2; Fase ekspirasi. Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot antara tulang rusuk ke posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan luar, sehingga udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioksida keluar.

14

Gambar 3. Respirasi Inspirasi dan Ekspirasi pada Pernafasan Dada pada Manusia Sumber: http://sunriseliaaprilia.blogspot.co.id/p/proses-inspirasi-danekspirasi_04.html Pernafasan Perut Pernapasan perut merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan aktifitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga dada. Mekanisme pernapasan perut dapat dibedakan menjadi dua tahap yakni sebagai berikut. 1; Fase Inspirasi. Pada fase ini otot diafragma berkontraksi sehingga diafragma mendatar, akibatnya rongga dada membesar dan tekanan menjadi kecil sehingga udara luar masuk. 2; Fase Ekspirasi. Fase ekspirasi merupakan fase berelaksasinya otot diafragma (kembali ke posisi semula, mengembang) sehingga rongga dada mengecil dan tekanan menjadi lebih besar, akibatnya udara keluar dari paru-paru. B; Kajian Ayat Al-Quran Terkait dengan Sistem Respirasi Allah SWT, telah memberikan kunci ilmu yang luar biasa pada Al-Quran, oleh karena itu sudah wajib bagi kita seorang muslim untuk mempelajari kandungan dalam ayat suci Al-Quran, berikut akan coba penyusun sampaikan ayat Al-Quran yang terkait dengan sistem pernafasan atau respirasi. Pada tingkat spritual, bernapas sangat penting untuk membersihkan dan memurnikan sel-sel dan sistem syaraf. Napas membawa sifat Ilahiah dari jantung dan lebih dari sekedar udara dan oksigen. Bernapas merupakan aktivitas Tuhan dalam diri kita dan tempat utama kekuasaan dan kewenangan. Dalam kisah penciptaan, Al-Quran menyatakan bahwa Allah menciptakan manusia dari berbagai unsur dan meniupkan kehidupan ke dalam tubuh. Firman Allah dalam AlQuran Surah Al-Hijr : 28-29 : b;

Artinya:

15

Dan ingatlah, ketika Tuhanmu berfirman kepada malaikat, Sesungguhnya Aku akan menciptakan seorang manusia dari tanah liat kering yang berasal dari lumpur hitam yang diberi bentuk. Maka apabila telah Kusempurnakan kejadiannya dan meniupkan kedalamnya ruh-Ku, maka bersujudlah kamu kepada-Nya (Quran Surah Al-Hijr : 28-29). Allah telah meniupkan napas kehidupan dalam diri kita, dan berkat itulah karunia Ilahi terus diwariskan. Ambil napas yang dalam beberapa kali melalui hidung dan dengarkan suara hembusan napas anda dengan hati-hati, hembuskan lewat mulut. Apakah anda mendengar suara HU ? Dalam bahasa Arab kata HU berarti DIA, mengacu pada Tuhan. Suara itu adalah doa tanpa kata-kata, pengingat yang konstan tentang siapa kita dan milik siapa kita. Bernapas adalah benang Ilahiah dan pengalaman semesta yang paling tinggi. Setiap diri kita adalah saluran untuk kebaikan yang ingin diwujudkan Tuhan. Melalui pernapasan, kita dapat membawa sistem tubuh kita menuju keseimbangan, keselarasan, dan kesatuan.