Sistem Respirasi (Pernafasan) Pada Binatang Jenis Serangga

Serangga memiliki sistem pembuluh trakea untuk bernapas, trakea memiliki muara berupa spirakulum (spirakel). Spirakel atau stigma dapat kita lihat pada permukaan tubuh serangga berupa lubang-lubang kecil pada tiap ruas tubuh serangga. Pada belalang, spirakel terdapat di kedua sisi ruas pertama dan ruas ketiga dari dada, dan delapan pasang spirakel  di ruas-ruas perut. Tiap spirakel memiliki katup yang membuka atau menutup saat keluarnya CO₂ dan masuknya O₂.

 

A. Suatu spirakel dengan atrium, alat penyaring dan katup (menurut Snodgrass)

B. Sebuah kantung udara (menurut Snodgrass)

C. Diagram yang memperlihatkan hubungan  spirakel dan trakeol dengan trakea (diubah dari Ross)

D. Sistem trakea seekor insekta (menurut Ross)

 

Spirakel dalam tubuh serangga bercabang-cabang hingga yang terkecil terdapat pada hampir setiap sel tubuh dengan diameter hanya 0,1 mμ (milimikron). Pada ujung spirakel ini terdapat cairan agar O₂ yang masuk dari luar dilarutkan lebih dahulu, baru kemudian berdifusi ke dalam sel. Secara garis besar pernapasan pada serangga terdiri atas tiga tahap (berlangsung kurang dari 3 detik), yaitu :

1. Tahap inspirasi: spirakel empat pasang di daerah depan membuka menyebabkan udara yang mengandung O₂ masuk.
2. Tahap pertukaran gas: terjadi antara trakeolus dan jaringan tubuh. Pada tahap ini spirakel menutup.
3. Tahap ekspirasi: enam pasang spirakel di abdomen membuka agar gas sisa keluar dari tubuh.

Hasil percobaan ahli serangga, Gottfried Fraenkel, menunjukkan bahwa belalang mengisap udara atmosfer melalui empat pasang spirakel terdepan dan mengembuskan udara kotor dari tubuh melalui enam pasang spirakel terakhir. Dengan demikian, kecil kemungkinan bercampurnya udara bersih dengan udara kotor. Masuk dan keluarnya udara ke dalam spirakel diatur oleh kontraksi otototot di bagian perut. Ketika otot berkontraksi, alat-alat dalam tubuh serangga memipih dan mendesak udara keluar. Saat otot perut relaksasi, keadaan organ-organ dalam tubuh mengendur kembali sehingga udara luar masuk. Katup spirakel membuka dan menutup dikendalikan oleh sistem saraf. Lamanya membuka katup spirakel bergantung pada seberapa besar tekanan CO₂ dalam darah dan seberapa peka terhadap tekanan O₂ di atmosfer.

 

Beberapa jenis serangga, seperti lipas, belalang, kumbang, serta larva dan pupa kupu-kupu mempunyai kebiasaan membuang gas CO₂ pada saat-saat tertentu saja, sementara pengisapan O₂ terus-menerus tiap detik. Ada serangga tertentu yang membuang CO₂ satu kali dalam seminggu, jenis lainnya ada yang tiga jam satu kali. Frekuensi pembuangan CO₂ ini dipengaruhi oleh jenis spesies, suhu udara, dan kecepatan metabolismenya. Respirasi pada lipas dan kumbang ini disebut respirasi siklik.

 

Larva serangga yang hidup di air sistem pernapasannya sama berupa sistem pembuluh trakea. Pada larva nyamuk, sistem pembuluh trakea berhubungan dengan corong di ujung abdomen, corong dipakai untuk mengambil udara atau melepaskannya pada permukaan air. Beberapa jenis serangga yang larvanya hidup di air mempunyai insang trakea. Insang mengambil udara  dari air dan diedarkan melalui sistem pembuluh trakea. Pada beberapa serangga dewasa, sistem pembuluh trakea dihubungkan dengan alat napas berupa duri di ujung abdomen. Duri berupa tabung dapat mengambil udara dari tumbuhan, misalnya dari eceng dengan cara ditusukkan.

 

Alat pernapasan jenis lain, yaitu paru-paru buku. Alat ini terdapat pada kelompok laba-laba dan kelompok kalajengking. Paru-paru buku me–rupakan lipatan-lipatan hasil pelekukan ke dalam (invaginasi) dari epitelium permukaan tubuh. Hubungan paru-paru buku dengan udara luar melalui spirakel. Paru-paru ini terletak di abdomen bagian bawah.