Sistem Respirasi Ternak

Respirasi meliputi semua proses kimia dan fisik dimana organisme menukar udara/gas dengan lingkungannya. Prinsip pertukaran udara tersebut meliputi oksigen (O2) dan karbondioksida (CO2), dimana O2 diambil dari atmosfir dan diperlukan oleh jaringan tubuh untuk metabolisma oksidasi, sedangkan CO2 merupakan produk akhir yang penting dari metabolisme dan harus dibuang dari tubuh. Kemampuan untuk bertahan hidup tergantung pemeliharaan konsentrasi dan jumlah yang benar dari O2 dan CO2 dalam jaringan. Istilah pernafasan, yang lazim digunakan menyangkut dua proses, yaitu:
1. External respiration (pernafasan luar) yaitu pertukaran udara yang terjadi di dalam paru-paru, penyerapan O2 dan pengeluaran CO2 dari tubuh secara keseluruhan.
2. Internal respiration (pernafasan dalam) yaitu pertukaran udara yang terjadi pada jaringan-jaringan. Penggunaan O2 dan pembentukan CO2 oleh sel-sel tubuh.
Sistem respirasi terdiri dari organ pertukaran gas (paru) dan sebuah pompa ventilasi paru. Pompa ventilasi terdiri dari dinding dada; otot-otot pernafasan, yang memperbesar dan memperkecil ukuran rongga dada; pusat pernafasan di otak yang mengendalikan otot pernafasan; serta syarat yang menghubungkan pusat pernafasan dengan otot pernafasan. Aliran O2 dan CO2 antara udara dan darah di dalam paru-paru dan diantara kapiler darah dan sel-sel jaringan terjadi secara difusi.

Anatomi Alat-alat Pernafasan
Alat-alat pernafasan pada mamalia terdiri dari:
 Paru-paru dan saluran-salurannyaSetelah melalui saluran hidung dan pharinx, tempat udara pernafasan dihangatkan dan dilembabkan dengan uap air, udara inspirasi berjalan menurini trakea melalui bronkiolus, bronkiolus respiratorius dan duktus alveolaris sampai ke alveoli. Antara trakea dan sakus alveolaris terdapat 23 kali percabangan saluran udara. Enam belas percabangan pertama saluran udara merupakan zona konduksi yang menyalurkan udara dari an ke lingkungan luar. bagian ini terdiri dari bronkus, bronkiolus dan bronkiolus terminalis. Tujuh percabangan berikutnya merupakan zona peralihan dan zona respirasi, tempat terjadinya pertukaran gas, dan terdiri dari bronkiolus respiratoris, duktus alveolaris dan alveoli. Adanya percabangan saluran udara yang majemuk ini sangat meningkatkan luas total penampang melintang saluran udara, dari 2,5 cm2 di trakea menjadi 11,800 cm2.
Tiap alveolus dikelilingi oleh pembuluh kapiler paru. Tiap alveolus dilapisi oleh dua jenis sel epitel. Sel tipe I merupakan sel gepeng yang memiliki perluasan sitoplasma yang besar dan merupakan sel pelapis utama. Sel tipe II (penumosit granular) lebih tebal dan mengandung banyak badan inklusi lemelar. Sel-sel ini mensekresikan surfaktan.
 Tulang dada dan sakus pleura (pembungkus)
 Diaphragma dan otot-otot dada
 Saraf-saraf aferen dan eferen yang berhubungan dengan semua struktur-struktur tersebut
Saluran-saluran udara meliputi:
1. Lubang hidung (nostril)
2. Cavum nasalis (rongga hidung)
Lubang hidung mengandung lendir dan lembab, mengandung sejumlah kelenjar, berfungsi untuk menghangatkan dan membasahi udara yang dihisap
3. Pharinx
Merupakan saluran untuk pernafasan dan pencernaan (persimpangan dari keduanya).
4. Larynx
Sebuah katup musculocartilaginous, merupakan organ yang utama untuk bersuara (phonation) dan sebagai variabel resistan untuk memasukkan dan keluarnya udara dari paru-paru.
5. Trachea
Merupakan cincin-cincin kartilago yang terbuka, mengandung sedikit otot polos. Dindingnya dilapisi oleh epitel bersilia yang mengandung kelenjar mukosa (mikus) dan serosa. Sekresi kelenjar dan getaran rambut-rambut mampu membersihkan udara dari debu dan kotoran-kotoran lainnya.
6. Bronkus
Mempunyai struktur dan fungsi yang sama dengan trachea. Dinding bronkus dan bronkiolus dipersarafi oleh susunan saraf otonom. Ditemukan banyak reseptor muskarinik, dan perangsangan kolinergik mengakibatkan bronkokonstriksi.
Mekanisme Pernafasan
Respirasi merupakan dua aktivitas, yaitu inspirasi dan ekspirasi. Fungsi utama sistim respirasi yaitu sebagai pengambilan O2 dan pengeluaran CO2, dan sebagai fungsi tambahannya adalah membantu pengaturan suhu tubuh, pH dan pembentukan suara.
Udara yang dihisap pada saat respirasi mengandung beberapa komponen gas. Susunan udara kering terdiri dari 20,89% O2, 0,04% CO2, 78,06% N2, dan 0,92% unsur-unsur udara lainnya.
1. Inspirasi
Inspirasi merupakan proses yang aktif. Kontraksi otot-otot akan meningkatkan volume intratorakal. Tekanan intrapleura di bagian basis paru akan turun dari nilai normal sekitar minus 2,5 mm Hg (relatif terhadap tekanan atmosfer) pada awal inspirasi, menjadi minus 6,0 mm Hg. Jaringan paru semakin terenggang. Tekanan di dalam saluran udara menjadi sedikit lebih negatif, dan udara mengalir ke dalam paru. Pada akhir inspirasi, daya rekoil paru mulai menarik dinding dada kembali ke kedudukan ekspirasi, sampai tercapai keseimbangan kembali antara daya rekoil jaringan paru dan dinding dada. Tekanan di dalam saluran udara menjadi sedikit lebih positif, dan udara mengalir meninggalkan paru.
2. Ekspirasi
Selama pernafasan tenang, ekspirasi merupakan proses pasif yang tidak memerlukan konstraksi otot untuk menurunkan volume intratorakal. Namun, pada awal ekspirasi masih terdapat konstraksi ringan otot inspirasi. Konstraksi ini berfungsi sebagai peredam daya rekoil paru-paru dan memperlambat ekspirasi.
Volume Paru-paru
Jumlah udara yang bergerak masuk ke dalam paru-paru dalam sekali inspirasi (atau jumlah yang bergerak keluar dalam sekali ekspirasi) disebut volume alun napas (tidal volume/TV). Jumlah udara yang masih dapat masuk ke dalam paru pada inspirasi maksimal, setelah inspirasi biasa disebut volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume/IRV). Jumlah udara yang dapat dikeluarkan secara aktif dari dalam paru melalui konstraksi otot ekspirasi, setelah ekspirasi biasa disebut volume cadangan ekspirasi (expiratory reserve volume/ERV). Udara yang masih tertinggal di dalam paru setelah ekspirasi maksimal disebut volume residu (residual volume/RV). Ruang di dalam saluran napas yang berisi udara yang tidak ikut serta dalam proses pertukaran gas dengan darah dalam kapiler paru disebut ruang rugi pernafasan. Pengukuran kapasitas vital (vital capacity), yaitu jumlah udara terbesar yang dapat dikeluarkan dari paru setelah inspirasi maksimal, seringkali digunakan di klinik sebagai indeks fungsi paru-paru.
Volume paru-paru pada berbagai species
Species TV (ml) IRV (ml) ERV (ml) RV (ml)
Kelinci 15,8
Kucing 34
Kambing 310
Sapi (tiduran) 3100
Sapi (berdiri) 3800
Kuda 6000 12000 12000 12000
Manusia 400 310 1200 1200
Tekanan pasial udara respirasi pada saat istirahat pada anjing dan manusia
PO2 (mm Hg) PCO2 (mm Hg)
Alveoli 100 40
Darah arteri 95 40
Darah vena 40 46
Jaringan 30 50
Hipoxia
Apabila tekanan parsial O2 dibawah normal, maka hewan dalam keadaan hypoxia, sedangkan absennya (tidak adanya) O2 dalam jaringan disebut anoxia. Klasifikasi hypoxia dibagi menjadi 4, yaitu:
1. Ambient hypoxia (hypoxia hypoxic)
Disebabkan rendahnya tekanan parsial O2 dalam udara sekitar (lingkungan) yang akan mempengaruhi tubuh secara keseluruhan, hal ini terlihat (terjadi) pada ketinggian tempat, tempat (ruang) yang tertutup atau agen anasthesi, sehingga menyebabkan defisiensi O2 pembuluh darah arteri.
2. Anemia hypoxia (hypoxia anemik)
Dimana tekanan partial O2 darah arteri normal tetapi jumlah Hb yang tersedia untuk mengangkut O2 berkurang. Biasanya terjadi bila habis perdarahan, anemia atau kondisi dimana Hb berubah menjadi met-Hb, atau Hb berkombinasi dengan CO (carbon monoxida).
3. Stagnant hypoxia (iskemik)
Disebabkan oleh gangguan umum atau lokal dari sirkulasi darah, sehingga aliran ke jaringan sangat lamban, akibatnya O2 yang cukup tidak dikirim ke jaringan walaupun PO2 dan konsentrasi Hb normal.
4. Histotoxic hypoxia
Jaringan-jaringan tidak dapat menggunakan O2 dalam oksidasi fisiologisnya secara normal. Sedangkan jumlah dan tekanan parsial O2 dalam arteri normal. Tapi karena adanya gangguan jaringan dalam menggunakan O2. Hal ini biasa terjadi pada keracunan sianida.
Respirasi Pada Unggas
Anatomi: paru-paru kecil dan menempel pada rusuk sehingga secara relatif tidak mengembang. Terdapat kantong udara yang besar, pembuluhnya kurang berkembang. Kontraksi otot-otot pernafasan terjadi selama inspirasi dan ekspirasi (keduanya aktif).
Sistim pernafasan dimulai dengan lubang (nores) bagian luar yang terbuka menuju rongga hidung. Rongga ini dipisahkan oleh septum dan terbuka menuju mulut lewat sebuah celah. Glotisnya terletak pada dasar lidah.
Trakea terbagi dan membentuk 2 bronki utama pada percabangannya merupakan syrinx yang merupakan organ suara pada burung. Udara yang lewat pada membran syrinx menghasilkan suara karaketristik yang berbeda-beda.
Kantong udara terletak di luar paru-paru di dalam rongga badan. Fungsi utama kantong udara sebagai jalan udara dan karena hampir avaskular maka dapat sedikit melakukan pertukaran udara. Ayam, itik, merpati dan kalkun mempunyai 9 kantong udara ( 5 pada bagian anterior dan 4 pada bagian posterior).
Mekanisme Pernafasan
1. Inspirasi: Ukuran daerad dada bertambah, baik ke arah transversal maupun dorsoventral. Pertambahan yang besar terjadi pada bagian caudal dari daerah thoracic, karena sternum dan rusuk-rusuk sternal mengayun ke depan dan ke bawah sedangkan rusuk-rusuk vertebral bergerak ke dalam dan ke depan.
2. Ekspirasi: Gerakan-gerakan tersebut berlawanan arah dan juga otot-otot aponeurosis polmonatis berkontraksi, dan melebarkan paru-paru.
Selama inspirasi tekanan kantung-kantung udara menurun, karena volumenya bertambah, dan pada saat ekspirasi tekanan naik. Paru-paru mengecil selama insiprasi dan mengembang selama expirasi. Selama inhalasi, semua kantung udara terisi dan paru-paru kosong, sedangkan selama exhalasi semua kantung kosong dan paru-paru terisi.
Dibandingkan dengan jenis hewan lainnya, penggunaan oksigan pada bangsa burung relatif tinggi. Sebagai conton, itik dan merpati menggunakan oksigen mencapai 60%, ayam 54%.