Alat respirasi adalah alat atau bagian tubuh tempat O2 dapat berdifusi masuk dan sebaliknya CO2 dapat berdifusi keluar. Alat respirasi pada hewan bervariasi antara hewan yang satu dengan hewan yang lain, ada yang berupa paru-paru, insang, kulit, trakea, dan paru-paru.
-
Respirasi pada Pisces
Insang dimiliki oleh jenis pisces. Insang adalah organ pernapasan yang baik, tipis lembab, lapisan vascular epidermis untuk memungkinkan pertukaran gas di seluruh membran tipis insang atau lapisan yang sangat tipis dari epidermis.
Insang berbentuk lembaran-lembaran tipis berwarna merah muda dan selalu lembap. Bagian terluar dari insang berhubungan dengan air, sedangkan bagian dalam berhubungan erat dengan kapiler-kapiler darah. Tiap lembaran insang terdiri dari sepasang filamen, dan tiap filamen mengandung banyak lapisan tipis (lamela). Pada filamen terdapat pembuluh darah yang memiliki banyak kapiler sehingga memungkinkan O2 berdifusi masuk dan CO2 berdifusi keluar. Insang pada ikan bertulang sejati ditutupi oleh tutup insang yang disebut operkulum, sedangkan insang pada ikan bertulang rawan tidak ditutupi oleh operkulum.
Pada fase inspirasi, O2 dari air masuk ke dalam insang kemudian O2 diikat oleh kapiler darah untuk dibawa ke jaringan-jaringan yang membutuhkan. Sebaliknya pada fase ekspirasi, CO2 yang dibawa oleh darah dari jaringan akan bermuara ke insang dan dari insang diekskresikan keluar tubuh. Selain dimiliki oleh ikan, insang juga dimiliki oleh katak pada fase berudu, yaitu insang luar. Hewan yang memiliki insang luar sepanjang hidupnya adalah salamander.
Mekanisme pernapasan pada ikan melalui 2 tahap, yakni:
- Respirasi eksternal (ekspirasi) yang merupakan pertukaran antara O2 dan CO2 antara darah dan udara.
- Respirasi internal (inspirasi) yang merupakan pertukaran O2 dan CO2 dari aliran darah ke sel-sel tubuh.
Bentuk larva dari beberapa ikan dan amfibi memiliki insang eksternal. Ikan dewasa memiliki insang internal. Pertukaran gas di seluruh permukaan internal insang sangat efisien. Hal ini terjadi untuk memindahkan darah dan air di seberang arah di kedua sisi epitel pipih.
Sebagai contoh, air yang melewati insang yang mengangkut darah dengan konsentrasi oksigen rendah ke tubuh. Karena konsentrasi (tekanan parsial) dari oksigen lebih rendah dalam darah daripada di air berdifusi oksigen, ke dalam darah. Air kemudian melewati pembuluh yang membawa darah yang relatif tinggi oksigen dari dalam tubuh. Selanjutnya, oksigen berdifusi karena darah ini masih memiliki oksigen kurang dari sekitarnya air.
Karbon dioksida juga berdifusi ke dalam air karena yang konsentrasi (tekanan) lebih tinggi dalam darah daripada di air. Mekanisme pertukaran lawan arus ini menyediakan gas yang efisien pertukaran dengan mempertahankan gradien konsentrasi antara darah dan air di atas panjang tempat tidur kapiler.
Insang tidak saja berfungsi sebagai alat pernapasan tetapi dapat pula berfungsi alat ekskresi garam-garam, penyaring makanan, alat pertukaran ion, dan osmoregulator. Beberapa jenis ikan mempunyai labirin yang merupakan perluasan ke atas dari insang dan membentuk lipatan-lipatan sehingga merupakan ronggarongga tidak teratur. Labirin ini berfungsi menyimpan cadangan O2 sehingga ikan tahan pada kondisi yang kekurangan O2. Contoh, ikan yang mempunyai labirin adalah: ikan gabus dan ikan lele. Untuk menyimpan cadangan O2, selain dengan labirin, ikan mempunyai gelembung renang yang terletak di dekat punggung.
-
Respirasi pada Amphibi
Kulit amphibi memiliki struktur sederhana dari semua utama vertebrata organ. Pada katak, jaringan kapiler terletak di bawah epidermis. Susunan vaskular memfasilitasi pertukaran gas antara kapiler dan lingkungan dengan baik difusi dan konveksi. Lapisan mukosa yang lembab berlendir yang membuat kulit amfibi terlindungi dari cedera dalam pertukaran gas. Beberapa amfibi memperoleh sekitar 25% atau lebih oksigen mereka dengan pertukaran ini.
Oksigen yang masuk lewat kulit akan melewati vena kulit (vena kutanea) kemudian dibawa ke jantung untuk diedarkan ke seluruh tubuh. Sebaliknya karbon dioksida dari jaringan akan di bawa ke jantung, dari jantung dipompa ke kulit dan paru-paru lewat arteri kulit pare-paru (arteri pulmo kutanea). Dengan demikian pertukaran oksigen dan karbon dioksida dapat terjadi di kulit. Selain bernapas dengan selaput rongga mulut dan kulit, katak bernapas juga dengan paru-paru walaupun paru-parunya belum sebaik paru-paru mamalia.
Pada katak ini, oksigen berdifusi lewat selaput rongga mulut, kulit, dan paru-paru. Kecuali pada fase berudu bernapas dengan insang karena hidupnya di air. Selaput rongga mulut dapat berfungsi sebagai alat pernapasan karma tipis dan banyak terdapat kapiler yang bermuara di tempat itu. Pada saat terjadi gerakan rongga mulut dan faring, Iubang hidung terbuka dan glotis tertutup sehingga udara berada di rongga mulut dan berdifusi masuk melalui selaput rongga mulut yang tipis. Selain bernapas dengan selaput rongga mulut, katak bernapas pula dengan kulit, ini dimungkinkan karma kulitnya selalu dalam keadaan basah dan mengandung banyak kapiler sehingga gas pernapasan mudah berdifusi.
Katak mempunyai sepasang paru-paru yang berbentuk gelembung tempat bermuaranya kapiler darah. Permukaan paru-paru diperbesar oleh adanya bentuk- bentuk sepertikantung sehingga gas pernapasan dapat berdifusi. Paru-paru dengan rongga mulut dihubungkan oleh bronkus yang pendek.
Dalam paru-paru terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat mulut tertutup. Fase inspirasi adalah saat udara (kaya oksigen) yang masuk lewat selaput rongga mulut dan kulit berdifusi pada gelembunggelembung di paru-paru.
Mekanisme inspirasi adalah sebagai berikut: Otot Sternohioideus berkonstraksi sehingga rongga mulut membesar, akibatnya oksigen masuk melalui koane. Setelah itu, koane menutup dan otot rahang bawa dan otot geniohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut mendorong oksigen masuk ke paru-paru lewat celah-celah. Dalam paru-paru terjadi pertukaran gas, oksigen diikat oleh darah yang berada dalam kapiler dinding paruparu dan sebaliknya, karbon dioksida dilepaskan ke lingkungan.
Mekanisme ekspirasi adalah sebagai berikut: Otot-otot perut dan sternohioideus berkontraksi sehingga udara dalam paru-paru tertekan keluar dan masuk ke dalam rongga mulut. Celah tekak menutup dan sebaliknya koane membuka. Bersamaan dengan itu, otot rahang bawah berkontraksi yang juga diikuti dengan berkontraksinya geniohioideus sehingga rongga mulut mengecil. Dengan mengecilnya rongga mulut maka udara yang kaya karbon dioksida keluar.
-
Respirasi pada Aves
Karena tingkat metabolisme tinggi yang terkait dengan penerbangan, burung memiliki tingkat yang lebih besar konsumsi oksigen dari yang lain vertebrata. Burung juga menggunakan sistem tekanan negatif untuk memindahkan udara masuk dan keluar dari paru-paru mereka dalam pasang surut dan pola aliran pernapasan mirip dengan mamalia.
Namun, burung juga memiliki ventilasi paru-paru khusus. Mekanisme yang memungkinkan satu arah mengalir di atas permukaan pertukaran gas. Mekanisme ini membuat paru-paru burung lebih efisien daripada paru-paru mamalia. Paru-paru Burung memiliki terowongan seperti bagian yang disebut parabronkhus, yang mengarah ke udara kapiler di mana terjadi pertukaran gas. Pengaturan dan fungsi suatu sistem kantung udara membuat satu arah aliran mungkin. Kantung udara ini bercabang-cabang ke seluruh rongga tubuh, yang dilipat, dan terbuka dan menutup sebagai hasil dari kontraksi otot di sekitar mereka. Udara melewati paru-paru dan memasuki (posterior) perut kantung udara. Ini kemudian melewati paru-paru ke udara (anterior) toraks kantung. Akhirnya, udara dihembuskan dari kantung-kantung udara toraks. Seluruh proses ini membutuhkan dua siklus pernapasan yang lengkap.
Pada burung, tempat berdifusinya gas pernapasan hanya terjadi di paru-paru. Paru-paru burung berjumlah sepasang dan terletak dalam rongga dada yang dilindungi oleh tulang rusuk. Jalur pernapasan pada burung berawal di lubang hidung. Pada tempat ini, udara masuk kemudian diteruskan pada celah tekak yang terdapat pada dasar faring yang menghubungkan trakea. Trakeanya panjang berupa pipa bertulang rawan yang berbentuk cincin, dan bagian akhir trakea bercabang menjadi dua bagian, yaitu bronkus kanan dan bronkus kiri. Dalam bronkus pada pangkal trakea terdapat sirink yang pada bagian dalamnya terdapat lipatan-lipatan berupa selaput yang dapat bergetar.
Bergetarnya selaput itu menimbulkan suara. Bronkus bercabang lagi menjadi mesobronkus yang merupakan bronkus sekunder dan dapat dibedakan menjadi ventrobronkus (di bagian ventral) dan dorsobronkus (di bagian dorsal). Ventrobronkus dihubungkan dengan dorsobronkus, oleh banyak parabronkus (100 atau lebih). Parabronkus berupa tabung tabung kecil. Di parabronkus bermuara banyak kapiler sehingga memungkinkan udara berdifusi. Selain paru-paru, burung memiliki 8 atau 9 perluasan paru-paru atau pundi-pundi hawa (sakus pneumatikus) yang menyebar sampai ke perut, leher, dan sayap.
Pundi-pundi hawa berhubungan dengan paruparu dan berselaput tipis. Di pundi-pundi hawa tidak terjadi difusi gas pernapasan; pundi-pundi hawa hanya berfungsi sebagai penyimpan cadangan oksigen dan meringankan tubuh. Karena adanya pundi-pundi hawa maka pernapasan pada burung menjadi efisien. Pundi-pundi hawa terdapat di pangkal leher (servikal), ruang dada bagian depan (toraks anterior), antara tulang selangka (korakoid), ruang dada bagian belakang (toraks posterior), dan di rongga perut (kantung udara abdominal).
-
Respirasi pada Reptilia
Paru-paru reptilia berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh tulang rusuk. Paru-paru reptilia lebih sederhana, hanya dengan beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar permukaan pertukaran gas. Pada reptilia pertukaran gas tidak efektif. Pada kadal, kura-kura, dan buaya paru-paru lebih kompleks, dengan beberapa belahanbelahan yang membuat paru-parunya bertekstur seperti spon. Paru-paru pada beberapa jenis kadal misalnya bunglon Afrika mempunyai pundi-pundi hawa cadangan yang memungkinkan hewan tersebut melayang di udara.
