Sistem pernapasan: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Abugokil17 (bicara | kontrib) k Input sumber link dengan artikel yang baik serta masih terkait dengan topik Tag: kemungkinan spam pranala |
k Membatalkan 1 suntingan oleh 103.147.9.212 (bicara) ke revisi terakhir oleh RianHS Tag: Pembatalan |
||
| (11 revisi perantara oleh 9 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 2:
| Name = Sistem pernapasan
| Latin = systema respiratorium
| Image = Respiratory system complete
| Caption = Gambaran skematik lengkap sistem pernapasan manusia dengan bagian-bagian dan fungsinya.
| Width =
Baris 15:
}}
'''Sistem pernapasan''' atau '''sistem respirasi''' adalah [[sistem organ|sistem biologis]] yang terdiri dari [[organ (anatomi)|organ]] dan struktur-struktur lain yang digunakan untuk [[pertukaran gas]] pada [[hewan]] dan [[tumbuhan]]. Anatomi dan fisiologi makhluk hidup yang mewujudkan pertukaran gas ini sangat bervariasi, bergantung pada ukuran tubuhnya, lingkungan tempat hidupnya, dan riwayat evolusinya. Pada [[hewan darat]], pernapasan berlangsung pada [[paru-paru]].<ref name="Biology">{{cite book |last1=Campbell |first1=Neil A. |title=Biology |url=https://archive.org/details/biolog00camp |date=1990 |publisher=Benjamin/Cummings Pub. Co. |location=Redwood City, Calif. |isbn=0-8053-1800-3 |pages=[https://archive.org/details/biolog00camp/page/834 834]–835 |edition=2nd}}</ref> Pertukaran gas di paru-paru terjadi pada jutaan kantung udara kecil. Pada [[mamalia]] dan [[reptil]], kantung udara ini disebut [[alveolus]] (bentuk jamak: alveoli), tetapi pada [[burung]] dinamakan atria. Kantung udara mikroskopis tersebut sangat kaya akan suplai darah, sehingga udara di dalamnya pun terhubung dengan darah.<ref name="Hsia">{{cite journal |last1=Hsia |first1=CC |last2=Hyde |first2=DM |last3=Weibel |first3=ER |author3link=ER Weibel |title=Lung Structure and the Intrinsic Challenges of Gas Exchange. |journal=Comprehensive Physiology |date=15 March 2016 |volume=6 |issue=2 |pages=827–95 |doi=10.1002/cphy.c150028 |pmid=27065169|pmc=5026132 }}</ref> Kantung udara ini berhubungan dengan lingkungan luar melalui sistem saluran udara berupa tabung berongga. Saluran yang terbesar adalah [[trakea]], yang bercabang di tengah dada menjadi dua [[bronkus]] utama. Bronkus memasuki paru-paru, tempat mereka bercabang menjadi bronkus sekunder dan tersier yang rongganya semakin sempit, lalu bercabang menjadi banyak tabung yang lebih kecil, yang dinamakan [[bronkiolus]]. Pada burung, bronkiolus disebut parabronki. Pada bronkiolus atau parabronki inilah umumnya terdapat alveoli pada mamalia dan atria pada burung. Udara harus dipompa dari lingkungan luar menuju ke dalam alveoli atau atria melalui proses [[pernapasan|bernapas]] yang melibatkan [[otot-otot pernapasan]]. Pada sebagian besar [[ikan]] dan sejumlah hewan akuatik lainnya, pernapasan berlangsung pada [[insang]], yang merupakan organ eksternal (baik sebagian maupun sepenuhnya), yang terendam dalam lingkungan perairan. Air akan mengalir melewati insang dengan berbagai cara, baik aktif ataupun pasif. Pertukaran gas terjadi di insang yang terdiri dari filamen tipis atau sangat datar, serta lamela yang mempertemukan secara luas jaringan yang sangat [[Pembuluh darah|tervaskularisasi]] dengan air. Hewan lain, seperti [[serangga]], memiliki anatomi sistem pernapasan yang sangat sederhana. Pada amfibi, kulit pun berperan penting dalam pertukaran gas. [[Tumbuhan]] juga memiliki sistem pernapasan tetapi arah pertukaran gasnya bisa berlawanan jika dibandingkan dengan hewan. Sistem pernapasan pada tumbuhan meliputi [[stomata]], yang ditemukan di berbagai bagian tumbuhan.<ref>{{cite book|last=West|first=John B.|title=Respiratory physiology-- the essentials|publisher=Williams & Wilkins|location=Baltimore|pages=[https://
== Mamalia ==
Baris 29 ⟶ 25:
Percabangan saluran udara bagian bawah sering digambarkan sebagai pohon pernapasan atau pohon trakeobronkial (Gambar 2).<ref name=gilroy>{{cite book|last1=Gilroy|first1=Anne M.|last2=MacPherson|first2= Brian R.|last3= Ross|first3=Lawrence M.|title= Atlas of Anatomy|publisher=Thieme|location=Stuttgart|date=2008|pages=108–111|isbn=978-1-60406-062-1}}</ref> Interval antara titik-titik percabangan di sepanjang saluran yang menyerupai pohon tersebut sering disebut sebagai "generasi", yang pada manusia dewasa jumlahnya sekitar 23. Percabangan atau generasi awal (sekitar 0-16) terdiri dari trakea dan bronkus, serta bronkiolus besar yang hanya bertindak sebagai saluran yang membawa udara ke bronkiolus pernapasan, saluran alveolar, dan alveoli (sekitar generasi 17-23), tempat pertukaran gas terjadi.<ref name="Pocock">{{cite book|last1=Pocock|first1=Gillian|last2=Richards|first2=Christopher D.|title=Human physiology : the basis of medicine|url=https://archive.org/details/humanphysiologyb0000poco_h3s4|date=2006|publisher=Oxford University Press|location=Oxford|isbn=978-0-19-856878-0|pages=[https://archive.org/details/humanphysiologyb0000poco_h3s4/page/315 315]–317|edition=3rd}}</ref><ref name=tortora1>{{cite book |last1= Tortora |first1= Gerard J. |last2=Anagnostakos|first2=Nicholas P.| title=Principles of anatomy and physiology |url= https://archive.org/details/principlesofan1987tort |url-access= registration |pages=[https://archive.org/details/principlesofan1987tort/page/556 556–586]|edition= Fifth |location= New York |publisher= Harper & Row, Publishers|date= 1987 |isbn= 0-06-350729-3 }}</ref> Bronkiolus didefinisikan sebagai saluran udara kecil yang tidak didukung oleh tulang rawan.<ref name=gilroy />
Bronkus pertama yang bercabang dari trakea merupakan bronkus utama, baik di kanan maupun kiri. Sebagai saluran dengan diameter terbesar kedua setelah trakea (1,8
Rata-rata manusia dewasa memiliki 23 cabang pohon pernapasan. Sementara itu, [[tikus]] hanya memiliki sekitar 13 cabang.
Alveoli merupakan ujung buntu "pohon pernapasan.” Artinya, udara yang memasukinya harus keluar melalui rute yang sama. Sistem seperti ini menciptakan [[ruang mati (fisiologi)|ruang mati]], dengan volume udara (sekitar 150 ml pada manusia dewasa) yang mengisi saluran udara setelah ekshalasi dan kembali ke alveoli sebelum sempat mencapai lingkungan luar.<ref name=fowler1948 /><ref>{{cite web|title=anatomical dead space|url=http://medical-dictionary.thefreedictionary.com/anatomical+dead+space|website=TheFreeDictionary.com|access-date=2020-05-01|archive-date=2020-08-10|archive-url=https://web.archive.org/web/20200810084544/https://medical-dictionary.thefreedictionary.com/anatomical+dead+space|dead-url=no}}</ref> Pada akhir inhalasi, saluran udara dipenuhi dengan udara dari lingkungan, yang dihembuskan keluar tanpa bersentuhan dengan penukar gas.<ref name=fowler1948 />
=== Volume ventilatori ===
Baris 87 ⟶ 83:
[[Berkas:Alveolar air.png|jmpl|ka|400 px|'''Gambar 9''' Perubahan komposisi udara alveolar selama siklus pernapasan normal saat beristirahat. Skala di sebelah kiri dan garis biru menunjukkan tekanan parsial karbon dioksida dalam kPa, sedangkan skala di sisi kanan dan garis merah menunjukkan tekanan parsial oksigen, juga dalam kPa (untuk mengubah kPa menjadi mm Hg, kalikan dengan 7.5).]]
Volume udara yang bergerak masuk atau keluar (di hidung atau mulut) selama satu siklus pernapasan disebut [[volume tidal]]. Pada manusia dewasa yang beristirahat, volume ini sekitar 500 ml per napas. Pada akhir ekshalasi, saluran udara mengandung sekitar 150 ml udara alveolar yang merupakan udara pertama yang dikembalikan ke dalam alveoli selama inhalasi.<ref name=fowler1948>{{cite journal | author = Fowler W.S. | year = 1948 | title = Lung Function studies. II. The respiratory dead space | url = | journal = Am. J. Physiol. | volume = 154 | issue = 3| pages = 405–416 | doi=10.1152/ajplegacy.1948.154.3.405| pmid = 18101134 }}</ref><ref>{{cite journal |last=Burke |first=TV |author2=Küng, M |author3=Burki, NK |title=Pulmonary gas exchange during histamine-induced bronchoconstriction in asthmatic subjects. |journal=Chest |year=1989 |volume=96 |issue=4 |pages=752–6 |pmid=2791669 |doi=10.1378/chest.96.4.752 |url=https://semanticscholar.org/paper/bb22c135c6520cb3dd762bb60e21407575382b4c |access-date=2020-05-02 |archive-date=2020-04-02 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200402025420/https://www.semanticscholar.org/paper/Pulmonary-gas-exchange-during-histamine-induced-in-Burke-K%C3%BCng/bb22c135c6520cb3dd762bb60e21407575382b4c |dead-url=no }}</ref> Volume udara ini, yang dihembuskan keluar dari alveoli dan kembali lagi, dikenal sebagai ventilasi [[ruang mati (fisiologi)|ruang mati]], yang memiliki konsekuensi bahwa dari 500 ml udara yang dihirup ke dalam alveoli setiap kali bernapas, hanya 350 ml (500 ml - 150 ml = 350 ml) yang merupakan udara segar yang hangat dan lembab.<ref name=tortora1 /> Karena 350 ml udara segar ini dicampur secara menyeluruh dan diencerkan oleh udara yang tersisa di alveoli setelah ekshalasi normal (yaitu kapasitas residual fungsional sekitar 2,5-3,0 liter), komposisi udara alveolar hanya sangat sedikit berubah selama siklus pernapasan (lihat Gambar 9). Ketegangan (atau [[tekanan parsial]]) oksigen tetap mendekati 13-14 kPa (sekitar 100
Saat bernapas dengan berat ([[hiperpnea]]), misalnya selama berolahraga, inhalasi terjadi akibat kontraksi diafragma yang bergerak lebih kuat dan lebih besar dibandingkan saat istirahat (Gambar 8). Selain itu, "otot aksesori inhalasi" turut melebih-lebihkan aksi otot interkostal (Gambar 8). Otot aksesori inhalasi ini adalah otot yang membentang dari [[tulang leher]] dan pangkal tengkorak hingga tulang rusuk atas dan [[sternum]], kadang-kadang melalui perlekatan perantara pada [[tulang selangka]] (klavikula).<ref name=tortora1 /> Ketika mereka berkontraksi, volume internal sangkar rusuk meningkat jauh lebih besar dibandingkan yang dapat dicapai dengan kontraksi otot-otot interkostal saja. Dilihat dari luar tubuh, terangkatnya tulang selangka selama inhalasi berat kadangkala disebut pernapasan klavikular atau [[pernapasan dangkal]], yang terlihat terutama selama serangan [[asma]] dan pada orang dengan [[penyakit paru obstruktif kronis]].
Baris 110 ⟶ 106:
| caption2 = '''Gambar 12.''' Diagram yang menggambarkan penampang histologis jaringan paru-paru yang menunjukkan alveolus yang meningkat secara normal (pada akhir ekshalasi normal), dan dindingnya yang berisi [[sirkulasi paru|kapiler paru]] (ditunjukkan pada penampang potong lintang). Ilustrasi ini menggambarkan bagaimana darah kapiler paru benar-benar dikelilingi oleh udara alveolar. Dalam paru-paru manusia normal, secara keseluruhan semua alveoli mengandung sekitar 3 liter udara alveolar. Semua kapiler paru mengandung sekitar 100 ml darah. }}
[[Berkas:Alveolar Wall.svg|jmpl|300px|ki|'''Gambar 10.''' Penampang [[histologi]]s melalui dinding alveolar yang menunjukkan lapisan tempat gas harus berpindah di antara plasma darah dan udara alveolar. Objek biru tua adalah inti sel [[endotelium]] kapiler dan sel [[epitelium]] alveolar tipe I (atau pneumosit tipe 1). Dua benda merah berlabel "RBC" adalah [[sel darah merah]] dalam darah kapiler paru.]]
Tujuan utama sistem pernapasan adalah mencapai keseimbangan tekanan parsial antara gas pernapasan di alveolar dengan di darah kapiler paru (Gambar 11). Proses ini terjadi melalui [[difusi]] sederhana,<ref>{{cite book|last1=Maton|first1=Anthea|first2=Jean Susan|last2= Hopkins|first3=Charles William|last3=Johnson|first4=Maryanna Quon|last4= McLaughlin|first5=David|last5=Warner|first6=Jill|last6= LaHart Wright|title=Human Biology and Health|url=https://archive.org/details/humanbiologyheal0000unse|publisher=Prentice Hall|year=2010 |location=Englewood Cliffs|pages=
Udara yang terkandung dalam alveoli memiliki volume semipermanen sekitar 2,5–3,0 liter yang sepenuhnya mengelilingi darah kapiler alveolar (Gambar 12). Hal ini memastikan bahwa keseimbangan tekanan parsial gas di dua kompartemen sangat efisien dan terjadi dengan sangat cepat. Darah yang meninggalkan kapiler alveolar dan akhirnya didistribusikan ke seluruh tubuh memiliki [[tekanan parsial]] oksigen 13–14 kPa (100 mmHg), dan tekanan parsial karbon dioksida 5,3 kPa (40 mmHg) (yaitu sama dengan ketegangan oksigen dan gas karbon dioksida seperti pada alveoli).<ref name=tortora1 /> Seperti disebutkan dalam bagian mekanika pernapasan di atas, tekanan parsial oksigen dan karbon dioksida di udara lingkungan (kering) pada permukaan laut masing-masing adalah 21 kPa (160 mmHg) dan 0,04 kPa (0,3 mmHg).<ref name=tortora1 />
Baris 130 ⟶ 126:
Ventilasi paru-paru pada mamalia terjadi melalui [[pusat pernapasan]] di [[medula oblongata]] dan [[pons]] [[batang otak]].<ref name=tortora1 /> Daerah-daerah ini membentuk serangkaian [[jalur saraf]] yang menerima informasi tentang [[Ketegangan gas darah|tekanan parsial oksigen dan karbon dioksida]] dalam [[darah arterial]]. Informasi ini menentukan tingkat rata-rata ventilasi alveoli paru-paru untuk menjaga tekanan ini konstan. Pusat pernapasan melakukannya melalui [[saraf motorik]] yang mengaktifkan diafragma dan [[otot pernapasan]] lainnya.
Laju pernapasan meningkat ketika [[PCO2|tekanan parsial karbon dioksida]] dalam darah meningkat. Peningkatan ini dideteksi oleh [[kemoreseptor pusat|kemoreseptor gas darah pusat]] pada permukaan anterior medula oblongata.<ref name=tortora1 /> Tubuh aorta dan tubuh karotis adalah kemoreseptor gas darah perifer yang sangat sensitif terhadap tekanan parsial arteri oksigen, meskipun mereka juga merespons, tetapi kurang kuat, terhadap tekanan parsial karbon dioksida.<ref name=tortora1 /> Pada permukaan laut, dalam keadaan normal, kecepatan dan kedalaman pernapasan, lebih ditentukan oleh tekanan parsial arteri karbon dioksida daripada tekanan parsial arteri oksigen, yang dibiarkan bervariasi dalam kisaran yang cukup luas sebelum pusat pernapasan di medula oblongata dan pons menanggapinya untuk mengubah laju dan kedalaman pernapasan.<ref name=tortora1 />
[[Latihan fisik]] meningkatkan laju pernapasan karena tambahan karbon dioksida dihasilkan oleh peningkatan metabolisme otot-otot yang berolahraga.<ref name= ritchisong>{{cite web|title=Respiration|url=http://people.eku.edu/ritchisong/301notes6.htm|publisher=Harvey Project|accessdate=27 July 2012|archive-date=2018-12-28|archive-url=https://web.archive.org/web/20181228213319/http://people.eku.edu/ritchisong/301notes6.htm|dead-url=no}}</ref> Selain itu, gerakan pasif anggota badan juga secara refleks menghasilkan peningkatan kecepatan pernapasan.<ref name=tortora1 /><ref name= ritchisong /> Informasi yang diterima dari reseptor peregangan di paru-paru membatasi volume tidal (kedalaman inhalasi dan ekshalasi).
=== Respons terhadap tekanan atmosfer rendah ===
Alveoli selalu terhubung ke atmosfer melalui saluran udara sehingga tekanan udara alveolar sama persis dengan tekanan udara di sekitar organisme tersebut, baik pada [[permukaan laut]], pada [[altitudo]] (ketinggian) tertentu, atau dalam atmosfer buatan apa pun (misalnya [[ruang selam]], atau ruang dekompresi). Ketika paru-paru membesar (akibat penurunan diafragma dan pembesaran sangkar rusuk), udara alveolar pun menempati volume yang lebih besar dan [[Hukum Boyle|tekanannya turun secara proporsional]]. Konsekuensinya, udara di luar tubuh mengalir melalui saluran udara hingga tekanan udara di dalam alveoli kembali menjadi sama dengan tekanan udara di luar tubuh. Hal sebaliknya terjadi pada ekshalasi. Proses ini (inhalasi dan ekshalasi) berlangsung sama persis pada berbagai kondisi pada permukaan laut.
[[Berkas:Altitude and air pressure & Everest.jpg|jmpl|ka|400px|'''Gambar 13. ''' Grafik yang menunjukkan hubungan antara jumlah tekanan atmosferik dan ketinggian di atas permukaan laut.]]
Akan tetapi, ketika seseorang berpindah naik untuk menjauh dari permukaan laut, [[Atmosfer Bumi|kerapatan udara akan menurun secara eksponensial]] (lihat Gambar 13), yaitu turun menjadi separuhnya setiap kali ketinggian naik sebesar 5.500 m.<ref name=altitude>{{cite web|url=http://www.altitude.org/calculators/air_pressure.php|title=Online high altitude oxygen calculator|publisher=altitude.org|accessdate=15 August 2007|url-status=dead|archiveurl=https://archive.
[[Berkas:Mount_Everest_as_seen_from_Drukair2_PLW_edit.jpg|jmpl|ki|300 px|'''Gambar 14.''' Foto udara [[Gunung Everest]] dari selatan, di belakang [[Nuptse]] dan [[Lhotse]].]]
Walaupun demikian, ada komplikasi peningkatan volume udara yang perlu dihirup per menit ([[volume menit pernapasan]]) untuk memberi paru-paru sejumlah oksigen yang sama pada altitudo tinggi seperti pada permukaan laut. Selama inhalasi, udara dihangatkan dan dijenuhkan dengan uap air selama berjalan melalui [[rongga hidung]] dan [[faring]]. [[Tekanan uap air]] jenuh hanya tergantung pada suhu. Tekanan pada suhu inti tubuh 37
Komplikasi minor lebih lanjut terjadi pada altitudo tinggi. Jika volume paru-paru secara instan menjadi dua kali lipat pada awal inhalasi, tekanan udara di dalam paru-paru akan berkurang setengahnya. Kondisi ini tidak dipengaruhi ketinggian. Dengan membagi dua tekanan udara pada permukaan laut (100 kPa), tekanan udara intrapulmoner akan menjadi 50 kPa. Dengan melakukan hal yang sama pada 5.500 m, yang tekanan atmosfernya hanya 50 kPa, tekanan udara intrapulmoner akan turun menjadi 25 kPa. Oleh karena itu, peningkatan volume paru-paru dua kali lipat pada permukaan laut akan menghasilkan perbedaan 50 kPa antara tekanan udara lingkungan dan udara intrapulmoner, sementara perbedaannya hanya 25 kPa pada ketinggian 5.500 m. Pada ketinggian ini, tekanan yang memaksa udara masuk ke paru-paru saat inhalasi hanya setengahnya. Oleh karena itu, laju aliran udara ke paru-paru saat inhalasi di permukaan laut besarnya dua kali lipat dibandingkan pada 5.500 m. Namun, pada kenyataannya, inhalasi dan ekshalasi berlangsung jauh lebih lembut dan tidak mendadak dibandingkan dengan contoh ini. Perbedaan antara tekanan atmosfer dan intrapulmoner, yang menggerakkan udara masuk dan keluar dari paru-paru selama siklus pernapasan, hanya berada dalam kisaran 2–3 kPa.<ref name="Chrisvan L 1995"/><ref name="Williams & Wilkins"/> Perbedaan ini bisa menjadi dua kali lipat atau lebih ketika terjadi perubahan yang sangat besar dalam upaya pernapasan pada altitudo yang tinggi.
Baris 148 ⟶ 144:
Bronkus kecil dan bronkiolus memiliki sensor oksigen. Sebagai respons terhadap tekanan parsial oksigen yang rendah pada udara yang dihirup, sensor-sensor ini secara refleks menyebabkan arteriolar paru menyempit.<ref>{{cite journal |last1= Von Euler |first1=U.S. |last2= Liljestrand |first2=G. | title= Observations on the pulmonary arterial blood pressure in the cat |journal= Acta Physiologica Scandinavica | date=1946 |volume=12 |issue=4 |pages=301–320 |doi=10.1111/j.1748-1716.1946.tb00389.x}}</ref> Ini adalah kebalikan dari refleks serupa pada jaringan, ketika tekanan parsial arteri oksigen yang rendah menyebabkan pelebaran (vasodilasi) arteriolar. Pada altitudo tinggi, hal ini menyebabkan [[Vasokonstriksi paru hipoksik|tekanan arterial paru meningkat]] sehingga distribusi aliran darah ke paru-paru jadi lebih merata dibandingkan pada permukaan laut. Pada permukaan laut, tekanan arterial paru sangat rendah sehingga bagian atas paru-paru menerima darah jauh lebih sedikit dibandingkan bagian dasarnya, yang relatif terlalu banyak mengalami perfusi dengan darah. Hanya di bagian tengah paru-paru yang memiliki aliran darah dan aliran udara ke alveoli berada dalam kondisi ideal. Pada altitudo tinggi, variasi [[rasio ventilasi/perfusi]] alveoli dari bagian atas paru-paru ke bagian bawahnya dihilangkan. Semua alveoli mengalami perfusi dan ventilasi kurang lebih pada kondisi yang ideal secara fisiologis. Ini adalah kontributor penting selanjutnya untuk aklimatisasi ke altitudo tinggi dan tekanan oksigen rendah.
Ginjal mengukur kandungan oksigen (mmol O<sub>2</sub> per liter darah, dan bukan tekanan parsial O<sub>2</sub>) pada darah arterial. Ketika kandungan oksigen dalam darah rendah secara kronis, seperti pada alitudo tinggi, sel-sel ginjal yang peka terhadap oksigen mengeluarkan [[eritropoietin]] (disingkat sebagai EPO)<ref>{{cite web|url=https://www.wada-ama.org/en/questions-answers/epo-detection|title=EPO Detection
=== Fungsi lain paru-paru ===
Baris 196 ⟶ 192:
==== Gajah ====
[[Gajah]] merupakan satu-satunya mamalia yang diketahui tidak memiliki [[ruang pleura]]. Akan tetapi, [[pleura parietal]] dan [[pleura viseral]] mereka terdiri dari [[jaringan ikat]] padat dan bergabung satu sama lain melalui jaringan ikat longgar.<ref>{{Cite journal|last=West|first=John B.|date=2001-05|title=Snorkel breathing in the elephant explains the unique anatomy of its pleura|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0034568701002031|journal=Respiration Physiology|language=en|volume=126|issue=1|pages=1–8|doi=10.1016/S0034-5687(01)00203-1|access-date=2020-05-07|archive-date=2020-05-02|archive-url=https://web.archive.org/web/20200502135904/https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0034568701002031|dead-url=no}}</ref> Tidak adanya ruang pleura, serta diafragma tebal yang luar biasa, dianggap sebagai adaptasi evolusi yang memungkinkan gajah untuk tetap berada di bawah air untuk waktu yang lama sambil bernapas melalui [[belalai]]nya sebagai perilaku ''snorkeling''.<ref>{{Cite journal|last=West|first=John B.|date=2002-04|title=Why Doesn't the Elephant Have a Pleural Space?|url=https://www.physiology.org/doi/10.1152/nips.01374.2001|journal=Physiology|language=en|volume=17|issue=2|pages=47–50|doi=10.1152/nips.01374.2001|issn=1548-9213}}</ref> Pada gajah, paru-paru melekat pada diafragma dan pernapasan lebih banyak bergantung pada diafragma dibandingkan ekspansi sangkar rusuk.<ref>{{Cite journal|last=Shoshani|first=Jeheskel|date=1998-12|title=Understanding proboscidean evolution: a formidable task|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0169534798014918|journal=Trends in Ecology & Evolution|language=en|volume=13|issue=12|pages=480–487|doi=10.1016/S0169-5347(98)01491-8|access-date=2020-05-07|archive-date=2020-04-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20200429170022/https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0169534798014918|dead-url=no}}</ref>
== Burung ==
Baris 213 ⟶ 209:
Selama pernapasan, [[otot oblik]] eksternal yang melekat pada tulang dada dan tulang rusuk vertebral di bagian anterior, dan pada panggul (tulang pubis dan ilium pada Gambar 17) di bagian posterior (membentuk bagian dari dinding perut) membalikkan gerakan inhalasi, serta mengompresi isi perut sehingga tekanan di semua kantung udara meningkat. Udara lalu dikeluarkan dari sistem pernapasan dalam rangka ekshalasi.<ref name=AvResp />
[[Berkas:Cross-current exchanger.jpg|jmpl|ka|250 px|'''Gambar 19.''' Penukar gas pernapasan lintas arus di paru-paru burung. Udara dikeluarkan dari kantung-kantung udara tanpa arah (dari kanan ke kiri dalam diagram) melalui parabronki. Kapiler paru mengelilingi parabronki dengan cara yang ditunjukkan (darah mengalir dari bawah parabronkus ke atasnya dalam diagram).<ref name=AvResp>{{cite web | url = http://www.people.eku.edu/ritchisong/birdrespiration.html | title = BIO 554/754 – Ornithology: Avian respiration | accessdate = 2009-04-23 | last = Ritchson | first = G | publisher = Department of Biological Sciences, Eastern Kentucky University | archive-date = 2019-03-10 | archive-url = https://web.archive.org/web/20190310220934/http://www.people.eku.edu/ritchisong/birdrespiration.html | dead-url = no }}</ref><ref name= graham>{{cite journal|last=Scott|first=Graham R.|title=Commentary: Elevated performance: the unique physiology of birds that fly at high altitudes|journal=Journal of Experimental Biology|volume= 214|issue=Pt 15|pages=2455–2462|date=2011|doi=10.1242/jeb.052548|pmid=21753038|doi-access=free}}</ref> Darah atau udara dengan kandungan oksigen tinggi ditunjukkan dengan warna merah; udara atau darah yang miskin oksigen ditampilkan dalam berbagai warna ungu-biru.]]
Selama inhalasi, udara memasuki trakea melalui lubang hidung dan mulut lalu terus berlanjut hingga melampaui [[sirinks]], tempat trakea bercabang menjadi dua bronkus primer, menuju ke dua paru-paru (Gambar 16). Bronkus primer memasuki paru-paru untuk menjadi bronkus intrapulmoner, yang memiliki serangkaian cabang paralel yang disebut ventrobronki dan, di posisi yang sedikit lebih jauh, seperangkat dorsobronki yang setara (Gambar 16).<ref name=AvResp /> Ujung-ujung bronkus intrapulmoner mengeluarkan udara ke kantung udara posterior pada ujung belakang burung. Setiap pasangan dorso-ventrobronki dihubungkan oleh sejumlah besar kapiler udara mikroskopis paralel (atau [[parabronki]]), tempat pertukaran gas terjadi (Gambar 16).<ref name=AvResp /> Ketika inhalasi, udara di trakea mengalir melalui bronkus intrapulmoner ke kantung udara posterior serta ke dorsobronki, tetapi tidak ke ventrobronki (Gambar 18). Hal ini disebabkan oleh desain bronkial yang mengarahkan udara yang dihirup menjauhi lubang ventrobronki, tapi ke arah kelanjutan dari bronkus intrapulmoner menuju dorsobronki dan kantung udara posterior.<ref name="Maina2005">{{cite book|last1=Maina|first1=John N.|title=The lung air sac system of birds development, structure, and function; with 6 tables|date=2005|publisher=Springer|location=Berlin|isbn=978-3-540-25595-6|pages=3.2–3.3 "Lung", "Airway (Bronchiol) System" 66–82|url=https://books.google.com/?id=-wtoEg7fcjkC&pg=PA66&lpg=PA66&dq=neopulmonic+parabronchi#v=onepage&q=neopulmonic%20parabronchi&f=false}}</ref><ref name="Krautwald-Junghanns, et al. 2010">{{cite book|last=Krautwald-Junghanns|first=Maria-Elisabeth|title=Diagnostic Imaging of Exotic Pets: Birds, Small Mammals, Reptiles|year=2010|publisher=Manson Publishing|location=Germany|isbn=978-3-89993-049-8|display-authors=etal}}</ref><ref name=sturkie>{{cite book|last=Sturkie |first= P.D. |title=Avian Physiology | publisher=Springer Verlag |location= New York |date= 1976 |page = 201 |isbn= 978-1-4612-9335-4 |doi= 10.1007/978-1-4612-4862-0}}</ref> Dari dorsobronki, udara yang dihirup lalu mengalir melalui parabronki (terjadi pertukaran gas) ke ventrobronki. Udara kemudian hanya bisa mengalir ke kantung udara anterior yang mengembang. Jadi, selama inhalasi, baik kantung udara posterior maupun anterior berkembang,<ref name=AvResp /> kantung udara posterior terisi dengan udara segar yang dihirup, sedangkan kantung udara anterior diisi dengan udara "yang digunakan" (miskin oksigen) yang baru saja melewati paru-paru .
Baris 224 ⟶ 220:
== Reptil ==
[[Berkas:X-ray video of a female American alligator (Alligator mississippiensis) while breathing - pone.0004497.s009.ogv|jmpl|250px|'''Gambar 20.''' Video sinar X dari [[Aligator Amerika]] betina saat bernapas.]]
Struktur anatomi paru-paru [[reptil]] tidak terlalu kompleks, mereka tidak memiliki struktur pohon pernapasan yang sangat eksptensif seperti yang ditemukan pada paru-paru mamalia. Namun, pertukaran gas pada reptil masih terjadi di alveoli.<ref name=campbell /> Reptil tidak memiliki diafragma. Dengan demikian, pernapasan terjadi melalui perubahan volume rongga tubuh yang dikendalikan oleh kontraksi otot interkostal pada semua reptil kecuali [[kura-kura]]. Pada kura-kura, kontraksi pasangan otot-otot sisi tertentu mengatur inhalasi dan ekshalasi.<ref>[http://www.britannica.com/EBchecked/topic/498684/reptile/38473/Respiratory-system Respiratory system] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140130234852/http://www.britannica.com/EBchecked/topic/498684/reptile/38473/Respiratory-system |date=2014-01-30 }}. Encyclopædia Britannica.</ref>
== Amfibi ==
Baris 233 ⟶ 229:
[[Berkas:Comparison of con- and counter-current flow exchange.jpg|250px|jmpl|ka|'''Gambar 22.''' Perbandingan antara operasi dan efek dari '''sistem pertukaran arus searah dan berlawanan arah''' yang masing-masing digambarkan pada diagram atas dan bawah. Pada keduanya, diasumsikan bahwa warna merah memiliki nilai yang lebih tinggi (misalnya suhu atau tekanan parsial gas) dibandingkan biru sehingga zat yang diangkut dalam saluran tersebut mengalir dari merah ke biru. Pada ikan, aliran arus darah dan air yang berlawanan pada insang (diagram bawah) digunakan untuk mengekstraksi oksigen dari lingkungan.<ref name=campbell3 /><ref name="Hughes1972" /><ref name=storer />]]
[[Berkas:breathing in fish.jpg|jmpl|ki|250 px|'''Gambar 23.''' Mekanisme pernapasan pada ikan bertulang. Proses inhalasi di sebelah kiri, sedangkan proses ekshalasi di sebelah kanan. Pergerakan air ditunjukkan oleh panah biru.]]
Oksigen tidak mudah larut dalam air. Air tawar dengan aerasi penuh hanya mengandung 8–10 ml oksigen per liter, sebagai perbandingan, konsentrasi oksigen pada udara di permukaan laut sebesar 210 ml per liter.<ref name="Advanced Biology">{{cite book|title=Advanced Biology|url=https://archive.org/details/advancedbiology0000robe|author1=M. b. v. Roberts |author2=Michael Reiss |author3=Grace Monger |pages=[https://archive.org/details/advancedbiology0000robe/page/164 164]–165|publisher=Nelson|year=2000|location=London, UK}}</ref> Selain itu, [[koefisien difusi]] (yaitu laju ketika suatu zat berdifusi dari daerah konsentrasi tinggi menuju salah satu konsentrasi rendah pada kondisi standar) gas pernapasan biasanya 10.000 kali lebih cepat di udara dibandingkan di dalam air.<ref name="Advanced Biology"/> Oksigen, misalnya, memiliki koefisien difusi 17,6
Insang menggunakan sistem pertukaran arus balik yang meningkatkan efisiensi pengambilan oksigen dari air.<ref name=campbell3>{{cite book|last1=Campbell|first1=Neil A.|title= Biology|url=https://archive.org/details/biolog00camp|edition= Second|publisher= Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc|location= Redwood City, California|date= 1990|pages=[https://archive.org/details/biolog00camp/page/836 836]–838|isbn=0-8053-1800-3}}</ref><ref name="Hughes1972">{{Cite journal| author=Hughes GM| title=Morphometrics of fish gills| journal=Respiration Physiology| volume=14| issue=1–2| year=1972| pages=1–25| doi=10.1016/0034-5687(72)90014-x| pmid=5042155}}</ref><ref name=storer>{{cite book|last1=Storer|first1=Tracy I.|last2=Usinger|first2=R. L.|last3=Stebbins|first3=Robert C.|last4=Nybakken|first4=James W.|title=General Zoology|edition=sixth|publisher=McGraw-Hill|location=New York|date=1997|pages=[https://archive.org/details/generalzoolog00stor/page/668 668–670]|isbn=0-07-061780-5|url=https://archive.org/details/generalzoolog00stor/page/668}}</ref> Air beroksigen segar yang masuk melalui mulut tanpa terputus "dipompa" melalui insang dalam satu arah, sementara darah di lamela mengalir ke arah yang berlawanan, sehingga tercipta aliran darah dan air yang berlawanan (Gambar 22), yang merupakan mekanisme yang menjaga kelangsungan hidup ikan.<ref name=storer />
Baris 254 ⟶ 250:
==== Serangga ====
{{main|Sistem pernapasan serangga}}
Sebagian besar [[serangga]] bernapas secara pasif melalui [[spirakel]]nya (lubang khusus pada [[eksoskeleton]]) dan udara mencapai setiap bagian tubuh melalui serangkaian tabung yang mengecil yang disebut 'trakaea’ ketika diameternya relatif besar, dan 'trakeola' ketika diameternya sangat kecil. Trakeola melakukan kontak dengan sel-sel individual di seluruh tubuh.<ref name=campbell /> Sebagian trakeola terisi cairan, yang dapat ditarik dari setiap trakeola ketika ada jaringan (misalnya otot) yang bergerak aktif dan memiliki kebutuhan oksigen yang tinggi, sehingga udara dibawa lebih dekat ke sel-sel aktif.<ref name=campbell /> Hal ini mungkin disebabkan oleh penumpukan asam laktat pada otot aktif yang menyebabkan gradien osmotik, memindahkan air dari trakeola ke sel-sel aktif. Difusi gas terjadi secara efektif pada jarak pendek tetapi tidak pada jarak yang lebih besar. Ini adalah salah satu alasan mengapa semua serangga berukuran relatif kecil. Serangga yang tidak memiliki spirakel dan trakaea, seperti beberapa [[Collembola]], bernapas langsung melalui kulit mereka, yang juga terjadi melalui difusi gas.<ref>[http://www.earthlife.net/insects/anatomy.html The Earth Life Web, Insect Morphology and Anatomy] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081103053511/http://www.earthlife.net/insects/anatomy.html |date=2008-11-03 }}. Earthlife.net. Retrieved on 2013-04-21.</ref>
Jumlah spirakel yang dimiliki serangga berbeda-beda antara satu spesies dan spesies lainnya. Namun, spirakel selalu berpasangan, satu di setiap sisi tubuh, dan biasanya satu pasang per segmen. Beberapa [[Diplura]] memiliki sebelas spirakel, dengan empat pasang yang terletak di dada, tetapi pada sebagian besar serangga kuno, seperti [[capung]] dan [[belalang]], memiliki dua spirakel dada dan delapan spirakel perut. Akan tetapi, pada sebagian besar serangga sisanya, jumlah spirakel lebih sedikit. Pada tingkat trakeola, oksigen dikirim ke sel untuk respirasi.
Baris 294 ⟶ 290:
[[Kategori:Sistem pernapasan| ]]
[[Kategori:Sistem organ]]
| |||