fisiologi ternak-sistem pernafasan mamalia dan aves

PERNAFASAN PADA UNGGAS

Sistem respirasi adalah suatu proses pertukaran gas oksigen (O2) dari udara oleh organisme hidup yang digunakan untuk serangkaian metabolisme yang akan menghasilkan karbondioksida (CO2) yang harus dikeluarkan, karena tidak dibutuhkan oleh tubuh. Setiap makhluk hidup melakukan pernafasan untuk memperoleh oksigen O2 yang digunakan untuk pembakaran zat makanan di dalam sel-sel tubuh. Alat pernafasan setiap makhluk tidaklah sama, pada hewan invertebrata memiliki alat pernafasan dan mekanisme pernafasan yang berbeda dengan hewan vertebrata. Ada dua jenis respirasi yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup yaitu respirasi internal dan respirasi eksternal. Respirasi internal adalah proses absorpsi oksigen dan pelepasan karbon dioksida dari sel. Sedangkan respirasi eksternal adalah proses penggunaan oksigen oleh sel tubuh dan pembuangan sisa hasil metabolisme sel yang berupa O2

Sistem respirasi pada unggas (ayam) terdiri dari nasal cavities, larynx, trachea (windpipe), syrinx (voice box), bronchi, bronchiale dan bermuara di alveoli. Oleh karena unggas memerlukan energi yang sangat banyak untuk terbang, maka unggas memiliki sistem respirasi yang memungkinkan untuk berlangsungnya pertukaran oksigen yang sangat besar per unit hewan. Untuk melengkapi kebutuhan oksigen yang tinggi tersebut maka anatomi dan fisiologi sistem respirasi unggas sangat berbeda dengan mammalia. Perbedaan utama adalah fungsi paru-paru. Pada mammalia, otot diafragma berfungsi mengontrol ekspansi dan kontraksi paru-paru. Unggas tidak memiliki diafragma sehingga paru-paru tidak mengembang dan kontraksi selama ekspirasi dan inspirasi. Paru-paru hanyalah sebagai tempat berlangsungnya pertukaran gas di dalam darah (Sembiring, 2009).

Terdapat lima fungsi utama dari sistem respirasi, yaitu:

1.      Menyediakan permukaan untuk pertukaran gas antara udara dan sistem aliran darah

2.      Sebagai jalur untuk keluar masuknya udara dari luar ke paru-paru.

3.       Melindungi permukaan respirasi dari dehidrasi, perubahan temperatur, dan berbagai keadaan lingkungan yang merugikan atau melindungi sistem respirasi itu sendiri dan jaringan lain dari patogen.

4.       Sumber produksi suara termasuk untuk berbicara, menyanyi, dan bentuk komunikasi lainnya.

5.       Memfasilitasi deteksi stimulus olfactory dengan adanya reseptor olfactory di superior portion pada rongga hidung.

Apabila dibandingkan dengan mammalia, paru-paru ayam relatif lebih kecil secara proporsional dengan ukuran tubuhnya. Paru-paru tersebut mengambang dan berkontraksi hanya sedikit karena tidak terdapat diafragma sejati. Paru-paru maupun kantung udara berfungsi sebagai cooling mechanism (mekanisme pendinginan) bagi tubuh apabila panas tubuh dikeluarkan lewat pernapasan dalam bentuk uap air. Laju respirasi diatur oleh kandungan karbon dioksida dalam darah. Apabila kandungan karbon dioksida meningkat, maka laju pernapasan juga akan meningkat. Laju pernapasan bervariasi antara 15-25 siklus/menit pada ayam yang sedang istirahat .

Organ Sistem Respirasi Pada Ayam

Burung bernafas menggunakan paru-paru dan dibantu dengan pudi-pundi udara/paru-paru tambahan. Fungsi pundi-pundi udara adalah :
1. Membantu penafasan
2. Menjaga suhu tubuh dan mencegah kehilangan panas tubuh
3. Membantu memperkeras suara dengan dengan memperbesar ruang siring
4. Meringankan tubuh pada saat terbang (Wiryadi, 2008).

Ayam merupakan salah satu ternak yang termasuk dalam kelas aves. Adapun organ-organ yang berkaitan dalam sistem pernafasan paada aves, yaitu:

1.      Nares Anteriores (lubang hidung), berjumlah sepasang terdapat pada pangkal rostrum bagian dorsal.

2.       Nares Posteriores, lubang pada palatum, hanya 1 buah, terletak di tengah.

3.      Glottis, terletak tepat di belakang pangkal lidah dan melanjutkan ke caudal, ke dalam larynx. Glottis ini berhubungan dengan rongga mulut melalui celah yang disebut rima Glottis

4.       Larink, bagian yang disokong oleh cartilago cricoidea, dan cartilago arytenoidea yang berjumlah sepasang.

5.       Trachea adalah lanjutan larynx ke arah caudal. Ini berupa suatu pipa mempunyai cincin-cincin tulang yang disebut annulus trechealis.

6.       Bronchus adalah percabangan trachea ke kanan dan ke kiri, disebut Bronchus dexter dan sinister. Tempat percebangan branchiatadi disebut bifurcatio tracheae. Bronchi ini masih terbagi, ke dalam bronchi leteralis yang masing-masing akan terbagi lagiparabronchi.

7.      Pulmo, terdapat pada ujung-ujung bronchi berjumlah sepasang, melekat pada dinding dorsal thorax. Pulmo ini dibungkus oleh selaput yang disebut pleura.
Pulmo mempunyai hubungan dengan kantong-kantong hawa yang disebut saccus pneumaticus yang terdiri dari:

a)       Saccus abdominalis, terdapat diantara lipatan intestinum.

b)       Saccus trhoracalis anterior, terletak pada dinding sisi tubuh pada rongga dada sebelah muka.

c)      Saccus thoracolis posterior, terletak tepat di belakang saccus thoracolis anterior.

d)     Saccus interclavicularis, terletak di median, hanya satu buah dan berhubungan dengan kedua pulmo.

e)      Saccus cervicalis, terletak pada pangkal leher, berjumlah sepasang.

f)       Saccus axillaris, yaitu saccus yang dibentuk oleh penonjolan sisi-sisi dari saccus interreclavicularis yang terdapat pada daerah ketiak.

8.      Syrinx, terdapat pada bifurcatio tracheae. Tersusun dari beberapa annulus trachealis yang paling caudal dan annulus bronchialisyang paling cranial. Alat ini membatasi suatu ruangan yang agak melebar yang disebut tympanum.
Pada bagian trachea yang tercaudal terdapat suatu cartilago yang terletak melintang dan ventral ke dorsal, yang disebut pessulus. Pessulus ini menyokong suatu lipatan yang disebut membran seminularis.

a)      Adapun otot-otot yang terdapat di trachea dan syarinx, yaitu:
 Musculus syringealis intrinsic, sepasang berorigo pada dinding trchea, dan berinsertio pada syrinx.

b)       Musculus sterno trachealis, sepasang berorigo pada sternum dan berisertio pada trachea.

Suara pada aves dihasilkan oleh getaran dari membrana seminularis. Getaran ini terjadi karena hasil kerja otot-otot di atas.
Rongga hidung dilengkapi dengan silia (bulu getar) yang berperan menyaring partikel-partikel yang tercampur udara yang dihirup ayam, seperti debu maupun bibit penyakit (virus maupun bakteri). Sedangkan pada bagian trakea, bronkus dan bronkeolus dilengkapi dengan sel-sel epitel yang juga mempunyai bulu getar dan sel tak bersilia yang akan menghasilkan lendir yang mengandung enzim proteolitik dan surfaktan. Adanya enzim dan surfaktan (penurun tegangan permukaan) tersebut mampu menghancurkan beberapa mikroorganisme patogen.
Silia hidung hanya mampu menahan partikel berukuran 3,7-7,0 mikron, sedangkan partikel yang lebih kecil lagi akan lolos dan bertahan di saluran pernapasan ayam. Perlu diketahui juga ukuran partikel yang berada di udara kebanyakan memiliki diameter 1-5 mikron, sedangkan ukuran virus atau bakteri lebih kecil lagi contohnya bakteri Mycoplasmaberukuran 0,25-0,5 mikron atau virus AI hanya berdiameter 0,08-0,12 mikron. Bisa dibayangkan jika silia mengalami kerusakan (misalnya oleh kadar amonia yang tinggi), maka bibit penyakit akan dengan mudah masuk ke saluran pernapasan dan pada akhirnya ayam akan mengalami gangguan pernapasan yang berujung pada terjadinya kasus penyakit.

 Skema Respirasi Pada Ayam
Dalam sistem respirasi burung tidak memiliki diafragma, melainkan, udara berpindah dan keluar dari sistem pernapasan melalui perubahan tekanan pada kantung udara. Otot yang berada di dada menyebabkan sternum yang akan mendorong ke luar. Hal ini mengakibatkan tekanan negatif di udara kantung, sehingga udara memasuki sistem pernapasan.
Siklus Respirasi Pada Ayam
Siklus respirasi pada ayam berbeda dengan sistem respirasi pada ternak ruminansia. Karena ruminansia termasuk ternak mamalia, namun secara garis besar siklus respirasi pada ayam sama dengan siklus respirasi pada aves. Berikut adalah siklus-siklus respirasdi yang terdapat pada ayam:

a)      Selama inspirasi pertama, perjalanan udara melalui lubang hidung, ( juga disebut nares yang terletak di sambungan antara bagian atas paruh atas dan kepala). Seperti dalam mamalia, udara bergerak melalui lubang hidung ke rongga hidung. Dari rongga hidung udara melalui larink dan ke trakhea. Udara bergerak melalui trakhea ke syrink, yang terletak di titik sebelum trakhea membagi dua. Yang kemudian mengalir melalui syrink. Udara tidak pergi langsung ke paru-paru, tetapi perjalanan ke posterior (kantung udara ekor). Sejumlah kecil udara akan melewati melalui kantung udara ekor untuk paru-paru.

b)      Selama expirasi pertama, udara dipindahkan dari posterior menuju ke kantung udara melalui ventrobronchi dan dorsobronchi ke paru-paru. Bronkus akan membelah udara ke saluran kapiler dengan diameter yang lebih kecil. Darah kapiler mengalir melalui kapiler udara dan ini adalah tempat oksigen dan karbondioksida dipertukarkan.

c)      Ketika burung mengulangi inspirasi kedua kalinya, udara bergerak ke kantung-kantung udara tengkorak.

d)      Ekpirasi kedua udara bergerak keluar dari udara tengkorak kantung, melalui syrink ke trakhea, melalui laring, dan akhirnya melalui rongga hidung dan keluar dari lubang hidung (Foster dan Smith, 2007)

 Macam-Macam Sistem Mekanisme Respirasi Pada Ayam
Sistem mekanisme pernafasan pada ayam menjadi dua macam, yaitu:

1. Pernafasan pada waktu istirahat
Pernapasan pada burung di saat hinggap adalah sebagai berikut. Burung mengisap udara lalu udara mengalir lewat bronkus ke pundi-pundi hawa bagian belakang bersamaan dengan itu udara yang sudah ada di paru-paru mengalir ke pundi – pundi hawa, udara di pundi-pundi belakang mengalir ke paru-paru lalu udara menuju pundi – pundi hawa depan. Kecepatan respirasi pada berbagai hewan berbeda bergantung dari berbagai hal, antara lain, aktifitas, kesehatan, dan bobot tubuh.
Pernafasan ini dilakukan ketika aves dalam kondisi istirahat. Pars ternalis costae dan pars vertibralis costae, keduanya dihubungkan oleh suatu persendiaan, sehingga dapat digerakkan. Adapun fase-fase yang terjadi ketika pernafasan istirahat, yaitu:

a)      Fase inspiratio, pada fase ini costae bergerak ke arah cranioventral, sehingga cavum thornealis membesar, pulmo mengembang sehingga udara masuk ke dalam pulmo.

b)      Fase expiratio, pada fase ini costae kembali ke kedudukan semula, cavum thornealis mengecil. Polmu mengempis, udara keluar dari pulmo.

2. Pernafasan pada waktu terbang
Saat terbang pergerakan aktif dari rongga dada tidak dapat dilakukan karena tulang dada dan tulang rusuk merupakan pangkal perlekatan otot yang berfungsi untuk terbang. Pada saat terbang, kantung udara berperan sangat penting. Inspirasi dan ekspirasi dilakukan bergantian oleh kantung udara di antara tulang coracoid (interclavicular sac) dan kantung udara di bawah tulang ketiak (subsapular sac). Saat mengepakan sayap (sayap diangkat ke atas), kantong udara di antara tulang coracoid terjepit sehingga udara kaya oksigen pada bagian itu masuk ke paru-paru (inspirasi). Saat sayap terkepak turun, kantung udara di bawah ketiak terjepit sementara kantung udara di antara tulang coracoid mengembang, sehingga udara masuk ke kantung udara di antara coracoid (ekspirasi). Semakin tinggi burung terbang, maka semakin cepat kepakan sayapnya, karena kadar oksigen pada udara di lapisan atas semakin kecil atau menipis (Campbell,1999).
Atau lebih mudahnya adalah sebagai berikut, pada waktu terbang saccus yamng berfungsi adalah saccus intercravicularis dan saccus axillaris. Apabila sayap diturunkan saccus axillaris akan terjepit, sehingga saccus intercravicularis longgar dan sebaliknya apabila sayap diangkat maka saccus axillaris akan membesar sedangkan saccus intercravicularismengecil, sehingga dapat terjadi pergantian udara dari luar ke dalam paru-paru.

PERNAFASAN PADA MAMALIA

Pernapasan atau respirasi merupakan serangkaian langkah proses pengambilan oksigen dan pengeluaran sisa berupa karbondioksida dan uap air. Oksigen diperlukan oleh seluruh sel-sel tubuh dalam reaksi biokimia (oksidasi biologi) untuk menghasilkan energi berupa ATP (adenosin tri phosphat). Reaksi tersebut menghasilkan zat sisa berupa karbondioksida dan uap air yang kemudian dihembuskan keluar. Jadi tujuan respirasi sebenarnya adalah untuk membentuk ATP yang diperlukan untuk seluruh aktivitas kehidupan.

Berdasarkan tempat terjadinya pertukaran gas O₂ dan CO₂, pernapasan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:

• pernapasan luar/respirasi eksternal, yaitu pertukaran O₂ dalam alveolus dengan CO₂ dalam darah.
• pernapasan dalam/respirasi internal, yaitu pertukaran gas O₂ dengan CO₂ dari aliran darah dengan sel-sel tubuh

Alat-alat Respirasi

Organ-organ pernapasan manusia terdiri atas:

1. Hidung, merupakan jalan masuknya udara. Di dalam rongga hidung udara akan mengalami penyaringan dan penghangatan
2. Farink (tekak), merupakan persimpangan tenggorokan dengan kerongkongan
3. Larink (pangkal tenggorokan), di dalamnya terdapat pita suara (syrink)
4. Trakhea (tenggorokan), dindingnya terdiri atas epitel yang bersilia (bagian dalam), cincin tulang rawan yang berotot polos (tengah), dan jaringan ikat (lapisan luar). Trakhea merupakan jalan nafas dari hidung ke paru-paru
5. Bronkhus, adalah percabangan trakhea ke kiri dan ke kanan
6. Bronkhiolus, percabangan bronkus
7. Alveolus (gelembung paru-paru), banyak mempunyai kapiler darah, di sinilah terjadi pertukaran O₂ dan CO₂. Kumpulan alveolus inilah yang membentuk paru-paru (pulmo). Paru-paru dibungkus oleh selaput pleura rangkap dua, dan di antara keduanya terisi oleh cairan limfe.

Mekanisme Pernafasan

Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan (medulla oblongata) yang terdapat di otak. Sedangkan keinginan bernafas adalah karena adanya rangsangan dari konsentrasi CO₂ dalam darah. Bila kita menahan napas dalam waktu tertentu, maka dorongan untuk bernapas semakin besar. Ini terjadi karena kadar CO₂ dalam darah semakin meningkat dan akan memacu pusat pernapasan agar organ pernapasan melakukan gerakan bernapas.

Ada dua cara pernafasan yang dilakukan manusia, yaitu pernafasan dada dan pernafasan perut. Organ yang terlibat pada pernafasan dada adalah tulang rusuk, otot antar rusuk (intercostae), dan paru-paru. Sedangkan pada pernafasan perut yang terlibat adalah diafragma, otot perut, dan paru-paru.

1. Pernapasan dada

• Inspirasi : Bila otot antar tulang rusuk berkontraksi, maka tulang rusuk terangkat, volume rongga dada akan membesar sehingga tekanan udara di dalamnya menjadi lebih kecil daripada tekanan udara luar, sehingga udara masuk ke paru-paru.
• Ekspirasi : Bila otot antar tulang rusuk relaksasi, maka posisi tulang rusuk akan menurun, akibatnya volume rongga dada akan mengecil sehingga tekanan udara membesar, akibatnya udara terdorong ke luar dari paru-paru.

2. Pernapasan perut

• Inspirasi : Bila otot diafragma berkontraksi, maka posisi diafragma akan mendatar, akibatnya volume rongga dada bertambah besar, tekanan mengecil, sehingga udara masuk ke paru-paru
• Ekspirasi : Bila otot diafragma relaksasi, maka posisi diafragma naik/melengkung, sehingga rongga dada mengecil, tekanan membesar, akibatnya udara terdorong keluar.

 Perbedaan Sistem Respirasi pada Unggas (Ayam) dengan Mamalia
Paru-paru pada mamalia pertukaran oksigen denagn karbondioksida terjadi di kantung mikroskopis yang terdapat di paru-paru yang kemudian disebut dengan alveoli. Sedangkan pada paru-paru ayam, pertukaran gas terjadi di dinding mikroskopis tubulus, yang biasa disebut dengan kapiler udara.
Sistem pernapasan ayam lebih efisien dibandingkan pada mamalia. mentransfer oksigen lebih dengan masing-masing pernafasan. Ini juga berarti bahwa racun dalam udara juga ditransfer lebih efisien. Ini adalah salah satu alasan mengapa asap dari teflon beracun untuk aves, tetapi tidak untuk mamalia pada konsentrasi yang sama. Ketika membandingkan ayam dan mamalia dengan berat yang sama, ayam memiliki tingkat pernafasan yang lebih lambat. Respirasi pada ayam memerlukan dua siklus pernafasan untuk memindahkan udara melalui sistem pernapasan keseluruhan. Dalam mamalia, hanya satu siklus pernapasan diperlukan