BIOLOGY EDUCATION WORLD: PENYESUAIAN HEWAN POIKILOTERMIK TERHADAP OKSIGEN LINGKUNGAN

PERCOBAAN 1

A. DASAR TEORI :

Pertukaran gas (gas exchange) adalah pengambilan oksigen molekuler ( ) dari lingkungan dan pembuangan karbondioksida) ke lingkungan. Hewan memerlukan suplay secara terus-menerus untuk respirasi seluler sehingga dapat mengubah molekul bahan bakar yang diperoleh dari makanan menjadi kerja. Hewan juga harus membuang yang merupakan produk buangan respirasi seluler. (Campbell,2005)

Fisiologi ikan mencakup proses osmoregulasi, sistem sirkulasi, sistem respirasi, bioenergetik dan metabolisme, pencernaan, organ-organ sensor, sistem saraf, sistem endokrin dan reproduksi (Fujaya,1999).

Oksigen sangat berperan dalam penyediaan energi yang sangat dibutuhkan untuk proses-proses kehidupan. Sel-sel organisme memperoleh energi dari reaksi-reaksi enzimatis yang sebagian besar memerlukan oksigen yang diperoleh lewat respirasi. Respirasi meliputi dua proses penting yaitu :

1) Pertukaran gas oksigen dan karbondioksida antara organisme dan lingkungan luar (respirasi eksternal)

2) Penggunaan oksigen di dalam sel untuk metabolisme molekul organik (respirasi internal)

Pada organisme bersel satu pertukaran gas dapat secara langsung dengan menggunakan permukaan sel, sedangkan pada organisme tinggi harus melewati suatu organ khusus antara lain paru-paru dan insang.

Respirasi eksternal dipengaruhi oleh komposisi gas didalam lingkungan luar organisme yang bersangkutan. Di udara ( pada permukaan air laut ) kandungan oksigen maksimum adalah 20,95 % atau 159 mmHg. Di dalam air kandungan oksigen sangat dipengaruhi oleh kelarutan oksigen. Secara umum kelarutan oksigen di dalam air dipengaruhi oleh tekanan parsial oksigen di atas permukkan air (), suhu air dan kandungan garam di dalam air.

Jika kandungan oksigen () lingkungan berkurang, maka beberapa golongan hewan melakukan konformitas dan golongan lain mampu melakukan regulasi konsumsi oksigen sehingga, konsumsi oksigennya konstan. Jika pada golongan regulator penurunan (sampai pada batas tertentu) tidak memyebabkan berkurnagnya konsumsi oksigen. Hal ini dimungkinkan karena terjadi penyeimbangan dua faktor yaitu:

1) Ekstrasi oksigen dari lingkungan

2) Ventilasi, yaitu peningkatan aliran medium respirasi di atas permukaan respirasi sehingga proses ventilasi ini akan membawa aliran oksigen segar dan membuang karbondioksida yang dikeluarkan oleh insang. Karena air jauh lebuh rapat dan mengandung lebih sedikit oksigen per satuan volume dibandingkan dengan udara, maka seekor ikan harus menghabiskan banyak energi untuk memventilasi

3) insangnya.

Insang dimiliki oleh jenis ikan (pisces). Insang berbentuk lembaran-lembaran tipis berwarna merah muda dan selalu lembap. Bagian terluar dare insang berhubungan dengan air, sedangkan bagian dalam berhubungan erat dengan kapiler-kapiler darah. Tiap lembaran insang terdiri dare 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.

Insang tidak saja berfungsi sebagai alat pernapasan tetapi dapat pula berfungsi sebagai 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 rongga-rongga tidak teratur. Labirin ini berfungsi menyimpan cadangan O₂ sehingga ikan tahan pada kondisi yang kekurangan 02. Untuk menyimpan cadangan O₂, selain dengan labirin, ikan mempunyai gelembung renang yang terletak di dekat punggung.

Adapun klasifikasi ilmiah ikan mas adalah sebagai berikut:

Kerajaan : Animalia

Filum : Chordata

Kelas : Actinopterygii

Ordo : Cypriniformes

Famili : Cyprinidae

Genus : Cyprinus

Spesies : Cyprinus carpio

(Linnaeus, 1758)

B. TUJUAN

1. Mengetahui pengaruh kandungan oksigen lingkungan terhadap respirasi ikan

2. Membandingkan gerakan operkulum ikan pada kondisi lingkungan yang berbeda

C. RUMUSAN MASALAH:

1. Adakah pengaruh kandungan oksigen lingkungan terhadap respirasi ikan?

2. Bagaimana pengaruh kandungan oksigen di dalam air terhadap respirasi ikan?

3. Rentang penyesuaian ikan terhadap kandungan oksigen lingkungan?

D. HIPOTESIS:

a. Hipotesis Kerja : Ada pengaruh perubahan suhu terhadap kadar oksigen dan sistem respirasi ikan di dalam air.

b. Hipotesis Nol : Tidak ada pengaruh perubahan suhu terhadap kadar oksigen dan sistem respirasi ikan di dalam air.

E. VARIABEL :

a. Variabel Bebas : Perubahan suhu

b. Variabel Terikat : Gerakan operkulum pada ikan

c. Variabel Kontrol : Volume air, jenis ikan dan massa ikan

F. ALAT DAN BAHAN :

Tabung reaksi	Thermometer	Timbangan
Panci	Gelas Piala	Batang Pengaduk
Pipet Tetes	Stopwatch	Ikan

G. Cara Kerja

I. Pengaruh Kenaikan Suhu dengan Medium Air Panas

No.	Keterangan	Gambar
1.	Jerang air dalam panic
2.	Sediakan gelas piala isi dengan air sebanyak 200ml pada suhu kamar dan ukur suhu kamar dengan termometer sambil mencatat suhu kamarnya.
3.	Timbanglah ikan yang akan digunakan kemudian masukan ke dalam gelas piala.
4.	Hitunglah gerak operkulum pada ikan dan naikkan suhu sebanyak C. Naikkan suhu setiap 1 menit.

II. Pengaruh Kenaikan Suhu dengan Medium Air Dingin

No	Keterangan	Gambar
1.	Sediakan gelas piala isi dengan air sebanyak 200ml pada suhu kamar dan ukur suhu kamar dengan termometer sambil mencatat suhu kamarnya.
2.	Timbanglah ikan yang akan digunakan kemudian masukan ke dalam gelas piala.
3.	Hitunglah gerak overkulum pada ikan selama 1 menit.
4.	Turunkan suhu sebesar 3°C setiap 1 menit dengan menggunakan air es.

H. Analisis data

I. Tabel Hasil Pengamatan Pengaruh Kenaikan Suhu Medium Air Panas

Massa ikan : 3,56 gram

Suhu	31	34	37	40	43
Gerakan Operkulum ikan	96 kali 98 kali 97 kali	114 kali 100 kali 102 kali	144 kali 148 kali 138 kali	195 kali 192 kali 212 kali	228 kali 219 kali 221 kali
Rata-rata	97 kali	105,3 kali	143,3 kali	199,67 kali	222,67 kali

Data Analisis Secara Statistik

II. Tabel Hasil Pengamatan Pengaruh Kenaikan Suhu Medium Air Dingin

Suhu	30°C	27°C	24°C	21°C	18°C
Gerakan Operkulum ikan	53 kali 58 kali 79 kali	72 kali 93 kali 98 kali	92 kali 120 kali 83 kali	72 kali 60 kali 66 kali	42 kali 50 kali 50 kali
Rata-rata	63,3 kali	87,7 kali	98,3 kali	66 kali	47,3 kali

Data Analisis Secara Stastitik

I. Pembahasan

Pada praktikum kali ini, kami melakukan kegiatan yang berkaitan dengan termoregulasi terutama pada hewan poikilotermik. Hewan poikilotermik yang menjadi sampel percobaan adalah ikan. Tujuan praktikum ini adalah untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap respirasi pada ikan tersebut.

Seperti yang kita ketahui bahwa ikan merupakan hewan poikilotermik. Artinya, dalam mekanisme termoregulasinya ikan memiliki ketergantungan suhu terhadap lingkungannya. Hal ini dapat dibuktikan dengan percobaan menaikkan dan menurunkan suhu air tempat ikan tersebut hidup. Dari hasil pengamatan pada kegiatan pertama (pengaruh kenaikan suhu air) dapat dilihat bahwa semakin tinggi suhu dinaikkan dari suhu normal, maka gerakan operkulum juga semakin meningkat. Ketika suhu dinaikkan maka akan terjadi penurunan O₂ dalam air, sehingga gerakan overkulum ikan juga semakin meningkat. Hal ini dikarenakan molekul air lebih padat dan lebih sulit bergerak atau mengalir, sehingga memungkinkan air jauh lebih sulit mengalir ke organ pernafasan. Oleh karena itu, ikan harus mengeluarkan energi lebih banyak. Hal ini dapat mempersulit ikan untuk memperoleh O₂, apalagi dengan perlakuan berupa menaikkan dan menurunkan suhu dari kamar (31°C).

Ketidakseimbangan ikan pada suhu 40°C, setelah suhu dinaikan terus-menerus dikarenakan perubahan suhu lingkungan yang begitu cepat yaitu dari suhu normal menjadi semakin tinggi. Pada saat menaikan suhu lingkungan, proses pernafasan yang dilakukan oleh ikan berlangsung sangat cepat yang dibuktikan dengan meningkatnya intensitas gerakan overkulum membuka dan menutup. Hal ini di akibatkan kadar O₂ dalam air menjadi semakin berkurang sehingga memacu kerja overkulum dan mempercepat metabolisme tubuh.

Selanjutnya, dari hasil pengamatan pada kegiatan kedua (pengaruh penurunan suhu air) dapat dilihat bahwa semakin suhu diturunkan dari suhu normal, maka gerakan operkulum juga semakin rendah. Hal ini menunjukkan bahwa semakin rendah suhu pada lingkungan maka intensitas gerakan operkulum semakin lambat dikarenakan proses metabolisme berjalan lambat dan memperlambat kerja organ pernafasan pada ikan karena membekunya berbagai organ vital.

Hewan poikilotermik seperti ikan, mempertahankan kondisi tubuhnya ikan beradaptasi dengan cara konformitas yaitu menyesuaikan lingkungan internal tubuhnya dengan lingkungan eksternalnya. Salah satu bentuk adaptasinya adalah penyesuaian dengan suhu lingkungannya, sehingga ikan dapat dikatakan sebagai termokonformer. Setiap organisme termasuk hewan poikilotermik, memiliki rentang toleransi terhadap perubahan suhu lingkungan. Ketika terjadi perubahan suhu lingkungan, maka organisme akan melakukan proses homeostasis agar dapat bertahan dan menyesuaikan diri dengan lingkungan. Akan tetapi, jika perubahan suhu lingkungan ini melebihi batas toleransi hewan tersebut (suhu ekstrem), maka dapat dipastikan hewan tersebut tidak mampu bertahan. Inilah sebabnya pada suhu 40^oC dan 18^oC, ikan tidak mampu lagi menyusuaikan diri terhadap suhu lingkungannya.

Kebutuhan O₂ pada ikan selain dipengaruhi oleh suhu lingkungan juga dipengaruhi oleh berat badan. Semakin berat massa ikan maka kebutuhan O₂ semakin sedikit. Karena berat tubuh merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kebutuhan O₂dalam tubuh ikan. Dalam percobaan ini, air yang tidak dinaikkan maupun diturunkan suhunya (30^oC) berfungsi sebagai kontrol. Kontrol ini dapat dijadikan patokan untuk melihat apakah pengaruh jika suhu dinaikkan ataupun diturunkan.

I. Kesimpulan

· Ikan termasuk hewan poikilotermik karena ikan menyesuaikan suhu di dalam tubuh dengan perubahan suhu lingkungan.

· Semakin tinggi suhu dinaikkan dari suhu normal, maka gerakan operkulum juga semakin meningkat. Semakin rendah suhu pada lingkungan maka intensitas gerakan operkulum semakin lambat.

· Hewan poikilotermik memiliki rentang toleransi terhadap perubahan suhu lingkungan. Ketika terjadi perubahan suhu lingkungan, maka organisme akan melakukan proses homeostasis agar dapat bertahan dan menyesuaikan diri dengan lingkungan.

· Jika perubahan suhu lingkungan ini melebihi batas toleransi hewan tersebut (suhu ekstrem), maka dapat dipastikan hewan tersebut tidak mampu bertahan.

I. Diskusi

1. Pada percobaan ini kandungan oksigen lingkungan dikendalikan oleh perubahan suhu lingkungan. Apakah perubahan suhu tidak berpengaruh terhadap proses fisiologis di dalam tubuh ikan?

Berpengaruh, sebab Ikan memiliki derajat toleransi terhadap suhu dengan kisaran tertentu yang sangat berperan bagi pertumbuhan, inkubasi telur, konversi pakan dan resistensi terhadap penyakit. Disamping itu ikan akan mengalami stres manakala terpapar pada suhu di luar kisaran yang dapat ditoleransi.

Suhu tinggi tidak selalu berakibat mematikan tetapi dapat menyebabkan gangguan. Pada dasarnya suhu rendah memungkinkan air mengandung oksigen lebih tingi, tetapi suhu rendah menyebabkan stres pernafasan pada ikan berupa penurunan laju respirasi dan denyut jantung sehingga dapat berlanjut dengan pingsannya ikan-ikan akibat kekurangan oksigen.

2. Bandingkanlah hasil kegiatan 1 dan kegiatan 2.

Pada ikan pada medium air panas, rata-rata pergerakan operculum semakin meningkat suhu pada air maka semakin cepat pergerakan operculum ikan, hal ini diakibatkan kadar O₂ dalam air menjadi semakin berkurang sehingga memacu kerja operkulum dan mempercepat metabolisme tubuh. Sedangkan ikan yang berada pada medium air dingin, semakin rendah suhunya rata-rata pergerakan operkulumnya semakin lambat. Hal ini karena bahwa semakin rendah suhu pada lingkungan maka intensitas gerakan operkulum semakin lambat dikarenakan proses metabolisme berjalan lambat dan memperlambat kerja organ pernafasan pada ikan karena membekunya berbagai organ vital.

Pada peristiwa temperature dibawah suhu kamar maka tingkat frekuensi membuka dan menutupnya operculum akan semakin lambat dari pada suhu kamar. Dengan adanya penurunan temperature, maka terjadi penurunan metabolisme pada ikan yang mengakibatkan kebutuhan O₂ menurun, sehingga gerakannya melambat. Penurun O₂ juga dapat menyebabkan kelarutan O₂ di lingkungannya meningkat. Dalam tubuh ikan suhunya bisa berkisar ± 1° dibandingkan temperatur linkungannya (Nikolsky, 1927).