< Previous 303 Kegiatan Belajar 7. Sistem ekskresi 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, peserta didik dapat : a. Memahami konsep ekskresi biota air. b. Mengelompokkan hewan berdasarkan ekskresi jenis nitrogen. c. Menentukan organ-organ yang terlihat dalam ekskresi nitrogen. d. Memahami mekanisme ekskresi biota air. 2. Uraian Materi Ekskresi adalah suatu proses pengeliminiran atau pembuangan sisa hasi metabolisme keluar tubuh. Bahan buangan terbentuk sebagai hasil dari proses metabolisme, dalam hal ini adalah katabolisme bahan-bahan yang berpotensi energi atau bahan-bahan yang mengandung energi seperti protein, karbohidrat dan lemak yang dioksidasi untuk menghasilkan energi bebas. Dalam proses oksidasi nutrien, disamping dihasilkan energi bebas juga dihasilkan bahan sisa. Proses penghancuran protein secara sempurna akan menghasilkan senyawa buangan bernitrogen seperti ammonia (NH3), ureum {CO (NH2)2},asam urik dan lain-lain. Proses penghancuran karbohidrat dan lemak secara sempurna akan menghasilkan sisa buangan berupa air dan karbondioksida. Pada kenyataannya ketiga kelompok sisa metabolisme tersebut (N, CO2 dan H2O) tidak semuanya dieleminir dari tubuh tetapi ada sebagian yang dimanfaatkan oleh tubuh pada jenis tertentu. Ekskresi nitrogen pada ikan sering kali diperbincangkan, hal ini disebabkan oleh karena nitrogen dalam ammonia masih mengandung energi, sedangkan bahan tersebut sebenarnya juga merupakan racun (toxic). Peranan ekskresi nitrogen dalam kehidupan ikan diantaranya adalah sebagai pengatur keseimbangan dalam tubuh terhadap kondisi lingkungan, terutama yang terpenting adalah dalam hal proses pengaturan tekanan osmotik 304 keseimbangan terhadap ammonia dalam air. Dalam aplikasi akuakulur, ekskresi nitrogen dapat digunakan untuk mengetahui mutu pakan dan efisien jenis nutrisi penyusun pakan yang diberikan tersebut, hal ini terutama dikaitkan dengan besarnya energi ekskresi nitrogen yang dihasilkan. Setelah anda mendapatkan informasi, lakukan diskusi antar kelompok dengan cara setiap kelompok bertukar informasi atau bertanya tentang sistem ekskresi biota air ! Mengama 1) Bentuklah kelompok peserta didik dalam jumlah 4 – 5 orang 2) Lakukan kegiatan mencari informasi dari buku atau bahan ajar, internet, video dan lain-lain sehingga anda bisa memahami sistem ekskresi biota air. 3) Adapun informasi yang harus anda cari adalah a. Konsep ekskresi biota air b. Pengelompokkan hewan berdasarkan ekskresi jenis nitrogen c. Organ-organ yang terlihat dalam ekskresi nitrogen d. Mekanisme ekskresi biota air 305 Menanya 1) Bandingkan informasi yang anda peroleh dengan informasi kelompok lain, dapat dimulai dengan proses pertanyaan sebagai berikut : a. Bagaimana konsep ekskresi biota air b. Bagaimana mengelompokkan hewan berdasarkan ekskresi jenis nitrogen c. Organ-organ yang berperan dalam ekskresi nitrogen d. Bagaimana mekanisme ekskresi biota air 2) Adakah perbedaan informasi dari yang anda peroleh ? Jika ada, sebutkan ! 3) Tuliskan kesimpulan anda tentang sistem ekskresi biota air dan diserahkan pada guru ! 306 a. Konsep ekskresi Pengeluaran bahan-bahan sisa buangan dari dalam jaringan tubuh keluar tubuh dinamakan ekskresi. Sebagai hasil dari aktivitas metabolisme tertentu akan terbentuk produk buangan. Produk sisa yang utama adalah karbondioksida, air dan komponen nitrogen. Bahan-bahan sisa ini terutama komponen nitrogen jika tetap berada pada tubuh dapat memberikan pengaruh yang membahayakan. Oleh karena itu pengeluaran bahan-bahan sisa tersebut menjadi mutlak diperlukan. Total nitrogen yang diekskresikan oleh ikan hanyalah merupakan fraksi yang kecil yang ada pada urine. Pada mulanya para peneliti memperlihatkan bahwa urine pada ikan air tawar dan ikan air laut keduanya baik dalam keadaan puasa maupun makan mempunyai nilai nitrogen yang sangat rendah. Walaupun demikian kandungan urine nitrogen pada ikan air tawar lebih rendah daripada ikan air laut. Mereka juga menemukan bahwa nitrogen yang dikeluarkan oleh ikan adalah dalam bentuk ammonia dan urea yang diekskresikan oleh insang ginjal. Ekskresi nitrogen bagian kepala (branchial) yang dikeluarkan melalui insang adalah 6 – 10 kali lebih banyak dari nitrogen yang diekskresikan oleh ginjal. Hanya kira-kira 3% total nitrogen pada ikan rainbow trout diekskresikan melewati ginjal. Ekskresi branchial juga terdiri dari beberapa bahan lain yang dapat terdifusi dengan tinggi seperti urea dan amine, sedangkan derivat amine oksida yang produk akhirnya nitrogen terdifusi dengan tingkat rendah. Adapun creatin, creatinine, dan asam uric, diekskresikan oleh ginjal. Ammonia adalah produk akhir yang utama dari metabolisme nitrogen pada semua hewan air, baik hewan air tawar maupun air laut dari protozoa sampai organisme yang paling kompleks. Bentuk utama dari komponen nitrogen diekskresikan oleh organisme air adalah ammonia. Urea, asam 307 amino, creatine, creatinine, asam uric, dan purine-base-ammonia yang merupakan komponen paling sedikit dan paling sederhana. Pada ekstermnya komponen ekskresi nitrogen tersebut mudah larut dalam air. Ikan air tawar mengeluarkan lebih banyak nitrogen dalam bentuk ammonia daripada urea, dan proporsi terbanyak didifusikan keluar tubuh melalui insang, sedangkan jumlah nitrogen yang dikeluarkan dalam bentuk urine adalah sangat kecil. Produk utama yang di ekskresikan dalam urine adalah urea, creatine, creatinine, ammonia, asam uric, asam amino, dan trimethylamino oksida (TMAO). TMAO {(CH3)3N=O} berhubungan erat dengan urea yang mempunyai daya racun yang rendah, dan mempunyai kepentingan yang khusus pada ikan air laut. TMAO terdapat pada jaringan tubuh. Konsentrasi TMAO ini antara 9 – 134 N/100 g pada ikan air laut yang berbeda-beda. TMAO ini juga termasuk suatu jaringan yang dikehendeki oleh urine. Pada ikan air tawar kandungan TMAO pada jaringan mendekati tidak terdeteksi, tetapi juga terdapat pada urine, dan konsentrasi jauh lebih rendah dari pada ikan air laut. TMAO adalah produk dari oksidasi methylation daripada ammino. Ini memegang peranan utama, sama halnya urea pada ikan elasmobranchi, digunakan untuk pengaturan keseimbangan osmotik. TMAO ini khususnya penting bagi ikan air laut (teleostei) yang hidup pada media hypertonik, walaupun tekanan osmotik oleh TMAO hanya seperempat daripada urea equivalen dengan konsentrasi molekuler. 308 Gambar 48. Alat ekskresi ikan Ikan air tawar banyak mengeluarkan nitrogen melalui urine (kencing), tetapi sebaiknya ikan air laut lebih banyak minum (lebih dari 15% dari berat badan perhari), hal ini tujuannya adalah untuk pengaturan keseimbangan tekanan cairan tubuh terhadap media air dilingkungannya (osmoregulasi). Namun demikian, ikan clasmobrachi tidak banyak minum, hal ini karena kandungan nitrogen dalam darah dipertahankan tetap tinggi sesuai dengan kondisi lingkungan (kadar garam dan ammonia tinggi), sehingga tidak heran jika sebagian besar ikan elasmobranchi ini dagingnya barbau ammonia. b. Pengelompokan Hewan Berdasarkan Ekskresi Jenis Nitrogen Pengelompokan hewan berdasarkan jenis senyawa nitrogen yang ekskresikan berdasarkan Rastogi (1997) adalah sebagai berikut : 1) Hewan ammonotelik, yaitu hewan yang mengekskresikan bahan buangan Nitrogen yang utama berupa ammonia. Ikan air tawar mengeluarkan ammonia lebih banyak daripada urea yang sebagian besar dikeluarkan lewat insang. 309 2) Hewan ureotelik, yaitu hewan yang mengluarkan bahan buangan nitrogen yang dalam bentuk urea. Ikan elasmobranchi banyak mengelluarkan urea untuk keseimbangan tekanan dalam cairan tubuhnya. 3) Hewan urecotelik, yaitu hewan yang mengeluarkan bahan buangan nitrogen yang terbesar berupa asam uric. Contoh hewan ini adalah ular, kadal ,burung, dan insekta. Pada Rhodnius urin kering mengandung kurang lebih 64 – 84% asam uric (Rastogi, 1977). 4) Hewan Guanotelic, yaitu hewan yang mengekskresikan komponen nitrogen yang utama membentuk guanin, misalnya laba-laba. Komponen nitrogen yang diekskresikan oleh beberapa spesies ikan misalnya: ikan cyprinus mengeluarkan komponen (dalam %) berupa NH3 sebanyak 60, urea sebanyak 6,2, asam uric sebanyak 0,2, ammino sebanyak 6,5 dan yang lainnya 22. Sedangkan ikan torpedo NH3 sebanyak 1,7, urea 85,3, dan ammino 1,7. c. Organ-organ yang Terlihat dalam Ekskresi Nitrogen Organ tubuh yang berperan dalam proses pengeliminir sisa metabolisme pada hewan akuatik diantaranya adalah insang, ginjal, kulit : 1) Insang Sel utama yang berperan penting dalam pengliminiran ammonia dan garam mineral yang berlebih adalah sel chlor (Chlorid cell). Sel tersebut ditandai dengan permukaannya yang bermikropili dan aktivitas ATP – asp yang tinggi. Sel-sel tersebut menyebar pada bagian lamella primer pada insang. Sel cholor ditemukan lebih banyak jumlahnya di insang ikan air laut daripada ikan air tawar. Pada spesies ikan anadromous seperti ikan salmon, sel-sel cholornya bertambah dan berkurang jumlahnya pada smoltifikasinya dan selama berenang untuk mrmijah dari air laut ke air tawar (Stepherd dan bromage, 1992). Sel yang 310 bertanggung jawab pada pembuangan CO2 adalah sel-sel pada lamella sekunder pada epitelium insang. Prinsip ekresi nitrogen melalui insang adalah sama halnya dengan proses pertukaran atau karbondioksida dalam sistem pernapasan. Proses pertukaran gas terjadi secara diffusi, pada proses inti terjadi suatu aliran molekul gas dari lingkungan yang konsentrasi gasnya tinggi ke lingkungan yang konsentrasi gasnya lebih rendah. Nitrogen dalam bentuk amonia dari sisa pembakaran metabolisme dikeluarkan dan di bawa oleh hemoglobin darah pada saat nitrogen berada di insang proses difusi berjalan jika kadar amonia diperairan lebih rendah daripada yang ada pada hemoglobin darah. Seperti telah disinggung diatas bahwa proses ekskresi ini terjadi di lamella primer insang, pada sel chlor suatu sel membran yang tipis dan lembab. Nitrigen yang dikeluarkan dari tubuh ikan teleost melewati insang sebanyak 60 – 90 % NH3 kelingkungan perairan. Eksresi amonia pada ikan mempunyai bebrapa keuntungan diatas ekresi urea dan asam uric. Ekresi amonia komponen yang paling sederhana di antara produk-produk eksresi dan mempunyai molekul yang paling kecil. Demikian juga amonia sangat mudah masuk melewati membran insang dan energi yang di belanjakan untuk ekresi amonia tersebut adalah minimal. Amonia adalah larut dalam air dan 99%nya mengalami disosiasi ionik pada pH air dan pH darah yang hampir netral. 2) Ginjal ginjal ikan teleost terletak pada bagian atas peritonium (tetroperitonium), sejajar dan di bawah tulang belakang. Biasanya berwarna coklat muda dan coklat tua. Ginjal ikan air tawar biasanya berkembang dengan baik, sehubungan dengan keadaan lingkungan yang bersifat hipotonik terhadap cairan tubuh ikan tersebut. Di pihak lain ginjal ikan air laut kurang berkembang, sehubungan 311 dengan keadaan lingkungan air laut yang bersifat hiportonik terhadap cairan tubuhnya. Pada ikan, ginjal merupakan suatu organ yang berperan dalam filtrasi (penyaringan) beberapa bahan buangan sisa metabolisme. Bahan-bahan yang di buang lewat ginjal, antara lain ureum { CONH2)2}, air dan garam mineral sel yang bertanggung jawabpada filtrasi di ginjal adalah sel glomerulus. Bagian sel glomerulus yang berperan dalam proses filtrasi ini adalah kapsul bowman. Sedangkan bagian lain yaang berperan dalam proses reapsorbsi ion adalah tubuli ginjal. Yunit terkecil dari ginjal adalah nefron yang terdiri dari badan malphigi dan tubuli ginjal. Badan malphigi berfungsi untuk menyaring hasil buangan metabolik yang terdapat dalam darah. Darah tidak ikut tersaring dan masuk kedalam pembuluh darah balik ginjal (vena renalis). Protein tertahan dalam darah. Cairan ekskresi ini kemudian masuk ke tubuli ginjal. Glikosa dan beberapa mineral dan cairan lainnya di serap kembali ke dalam darah. Beberapa hormon ( dari hipothalamus, internal, tiroid, badan suprarenal, gonad) ikut berperan dalam penyaringan dan penyerapan kembali. Hasil buangan metabolik yang tidak tersaring dan tidak terserap kembali akan masuk ke saluran pengumpul terus ke kantung air seni dan kemudian dikeluarkan melalui lubang pelepasan. 3) Kulit Pada beberapa jenis ikan, permukaan kulit dapat dijadikan tempat pengeliminir sisa metabolisme. Pada ikan yang masih stadia larva dan organ tubuhnya belum terbentuk, maka ekskresi nitrogen berlangsung melalui kulit. 312 d. Mekanisme ekskresi 1) Ekskresi ammonia dan ekskresi urea peran utama insang dalam ekskresi ammonia dan urea dibuktikan dengan percobaan Smith dalam Wood (1993) dalam Affandi (2003) yang di cobakan pada ikan air tawar carp (cyprinus carpio) dan goldfish (C.auratus). Smith menggunakan 2 (dua) tekhnik yang berbeda untuk memisahkan peran antara insang dan ginjal : Cara I Suatu karet pemisah digunakan untuk memisahkan kepala dan insang pada ikan dalam kontak pembagi, dengan demikian maka hasil ekskresi branchial akan berada pada ruang depan sedangkan urinary, intestinal serta hasil ekskresi kulit akan berada pada ruang bagian posperios (belakang) jadi terpisah. Cara II Kandung kemih di kateter untuk mengumpulkan ekskresi urine secara terpisah, sementara itu branchial, intestinal dan aliran cairan kulit diukur bersamaan di dalam air. Hasilnya Dari dua cara tersebut bisa dikatakan sama, baik secara kombinasi atau sendiri-sendiri menunjukkan bahwa hanya jalur branchial dan renal saja yang penting dan bahwa insang diketahui berperan terhadap paling sedikit 85% dari Jamm (ammonia efflux/aliran ammonia) dari seluruh tubuh. Hal ini sama hasilnya dengan percobaan pada jenis ikan yang berbeda. Walaupun dengan banyak hal yang diabaikan. Kesimpulan sementara Smith, ekskresi didominasi oleh insang. Akan tetapi kecenderungan terlihat nyata bahwa persentase ekskresi ammonia lebih besar melalui ginjal untuk ikan-ikan laut dibandingkan dengan ikan air Next >