Insang: karakteristik, fungsi, jenis dan kepentingan

Insang atau insang adalah organ pernapasan hewan air, memiliki fungsi melakukan pertukaran oksigen individu dengan lingkungan. Mereka bermanifestasi dari bentuk yang sangat sederhana pada invertebrata, hingga struktur kompleks yang berevolusi dalam vertebrata, dibentuk oleh ribuan lamella khusus yang terletak di dalam rongga insang yang berventilasi oleh aliran air yang terus menerus.

Sel membutuhkan energi untuk berfungsi, energi ini diperoleh dari pemecahan gula dan zat lain dalam proses metabolisme yang disebut respirasi sel. Pada sebagian besar spesies, oksigen yang ada di udara digunakan sebagai energi dan karbon dioksida dikeluarkan sebagai limbah.

Cara organisme mematuhi pertukaran gas dengan lingkungannya dipengaruhi oleh bentuk tubuh dan lingkungan tempat ia hidup.

Lingkungan akuatik memiliki oksigen lebih sedikit daripada lingkungan terestrial dan difusi oksigen lebih lambat daripada di udara. Jumlah oksigen yang dilarutkan dalam air berkurang ketika suhu meningkat dan arus berkurang.

Spesies yang kurang berkembang tidak memerlukan struktur pernapasan khusus untuk memenuhi fungsi dasarnya. Namun, pada yang lebih besar sangat penting untuk memiliki sistem pertukaran yang lebih kompleks, sehingga mereka dapat secara memadai memenuhi kebutuhan metabolisme mereka.

Insang ditemukan dalam invertebrata dan vertebrata, dapat dalam bentuk benang, laminar atau punjung yang diberkahi dengan banyak kapiler, kami juga mengamatinya secara internal atau eksternal.

Ada hewan yang hidup di daerah litoral, seperti moluska dan kepiting, yang dapat secara aktif bernapas dengan insang di dalam air dan di udara, selama mereka tetap lembab. Berbeda dengan sisa organisme akuatik, yang mati lemas saat meninggalkan air meskipun oksigen tersedia berlimpah.

Karakteristik umum

Jumlah oksigen yang ada di udara sekitar 21%, sedangkan di air hanya dilarutkan dalam proporsi 1%. Variasi ini memaksa organisme akuatik untuk membuat struktur seperti insang, yang ditujukan khusus untuk ekstraksi oksigen.

Insang dapat menjadi sangat efektif sehingga mencapai tingkat ekstraksi oksigen 80%, tiga kali lebih tinggi daripada yang terjadi di paru-paru manusia dari udara.

Berbagai organisme akuatik

Organ pernapasan ini berkembang dalam berbagai macam organisme akuatik, kita dapat menemukan berbagai jenis insang dalam moluska, cacing, krustasea, echinodermata, ikan, dan bahkan reptil dalam fase tertentu dari siklus hidup mereka.

Berbagai bentuk

Akibatnya, mereka sangat bervariasi dalam bentuk, ukuran, lokasi dan asal, sehingga menghasilkan adaptasi spesifik pada setiap spesies.

Untuk hewan air yang paling berkembang, peningkatan ukuran dan mobilitas menentukan kebutuhan oksigen yang lebih besar. Salah satu solusi untuk masalah ini adalah peningkatan area insang.

Ikan, misalnya, memiliki jumlah lipatan yang tinggi yang dipisahkan satu sama lain dengan air. Ini memberi mereka permukaan pertukaran gas yang besar, yang memungkinkan mereka mencapai efisiensi maksimum.

Organ sensitif

Insang adalah organ yang sangat sensitif, rentan terhadap cedera fisik dan penyakit yang disebabkan oleh parasit, bakteri, dan jamur. Untuk alasan ini umumnya dianggap bahwa insang yang kurang berkembang adalah tipe eksternal.

Cidera

Pada ikan bertulang, insang yang menghadapi polutan kimia konsentrasi tinggi seperti logam berat, padatan tersuspensi dan zat beracun lainnya, mengalami kerusakan morfologis atau cedera yang disebut edema.

Ini menyebabkan nekrosis jaringan insang, dan dalam kasus yang parah bahkan dapat menyebabkan kematian organisme dengan perubahan respirasi.

Karena karakteristik ini, insang ikan sering digunakan oleh para ilmuwan sebagai penanda penting kontaminasi di lingkungan perairan.

Fungsi

Fungsi utama insang, baik untuk organisme invertebrata dan vertebrata, adalah untuk mempengaruhi proses pertukaran gas individu dengan lingkungan air.

Karena ketersediaan oksigen lebih rendah dalam air, hewan air harus bekerja lebih keras untuk menangkap volume oksigen tertentu, yang mewakili situasi yang menarik, karena itu berarti bahwa banyak oksigen yang diperoleh akan digunakan dalam pencarian lagi. oksigen

Pria itu menggunakan 1 hingga 2% dari metabolisme ketika dia beristirahat untuk mencapai ventilasi paru-paru, sedangkan ikan saat istirahat membutuhkan sekitar 10 hingga 20% untuk efek ventilasi insang.

Insang juga dapat mengembangkan fungsi sekunder pada spesies tertentu, misalnya, dalam beberapa moluska, ini dimodifikasi untuk berkontribusi pada penangkapan makanan, karena mereka adalah organ yang terus menerus menyaring air.

Dalam krustasea dan ikan yang berbeda, mereka juga melakukan regulasi osmotik konsentrasi zat yang tersedia di lingkungan sehubungan dengan tubuh, menemukan kasus di mana mereka bertanggung jawab untuk mengeluarkan unsur-unsur beracun.

Pada setiap jenis organisme akuatik, insang memiliki fungsi tertentu, yang tergantung pada tingkat evolusi dan kompleksitas sistem pernapasan.

Bagaimana cara kerjanya?

Secara umum, insang bekerja sebagai filter yang memerangkap oksigen O _{2 yang} ditemukan dalam air, penting untuk memenuhi fungsi vitalnya, dan mengeluarkan karbon dioksida CO ₂ dari limbah yang ada dalam tubuh.

Untuk mencapai penyaringan ini diperlukan aliran air yang konstan, yang dapat dihasilkan oleh pergerakan insang eksternal dalam cacing, oleh pergerakan individu seperti yang dilakukan oleh hiu, atau dengan memompa operkula ke dalam ikan bertulang.

Pertukaran gas terjadi melalui difusi melalui kontak antara air dan cairan darah yang terkandung dalam insang.

Sistem yang paling efisien disebut aliran arus balik, di mana darah yang mengalir melalui kapiler cabang bersentuhan dengan air yang kaya oksigen. Gradien konsentrasi dihasilkan yang memungkinkan masuknya oksigen melalui lempeng insang dan difusi mereka ke dalam cairan darah, pada saat yang sama karbon dioksida berdifusi ke luar.

Jika aliran air dan darah berada pada arah yang sama, laju penyerapan oksigen yang sama tidak akan tercapai, karena konsentrasi gas ini akan dengan cepat menyamakan sepanjang membran insang.

Jenis (eksternal dan internal)

Insang dapat muncul di bagian eksternal atau internal organisme. Diferensiasi ini merupakan konsekuensi terutama dari tingkat evolusi, jenis habitat tempat berkembangnya dan karakteristik khusus masing-masing spesies.

Insang eksternal

Insang eksternal diamati sebagian besar pada spesies invertebrata yang kurang berkembang, dan sementara dalam tahap awal pengembangan reptil, karena mereka kehilangan mereka setelah menderita metamorfosis.

Jenis insang ini memiliki kelemahan tertentu, pertama karena insang halus rentan mengalami lecet dan menarik predator. Pada organisme yang memiliki gerakan, mereka menghambat penggeraknya.

Bersentuhan langsung dengan lingkungan eksternal, mereka biasanya sangat rentan dan dapat dengan mudah dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan yang merugikan, seperti kualitas air yang buruk atau oleh adanya zat beracun.

Jika insang rusak, sangat mungkin infeksi bakteri, parasit atau jamur akan terjadi, yang tergantung pada tingkat keparahannya dapat menyebabkan kematian.

Insang internal

Insang internal, karena mereka lebih efisien daripada insang eksternal, terjadi pada organisme akuatik yang lebih besar, tetapi memiliki tingkat spesialisasi yang berbeda tergantung pada bagaimana spesies berevolusi.

Ini biasanya terletak di kamera yang melindunginya, tetapi mereka membutuhkan arus yang memungkinkan mereka untuk memiliki kontak yang konstan dengan lingkungan eksternal untuk mematuhi pertukaran gas.

Ikan juga mengembangkan penutup berkapur yang disebut operculum yang memenuhi fungsi melindungi insang, bertindak sebagai gerbang yang membatasi aliran air dan juga memompa air.

Signifikansi

Insang adalah dasar untuk kelangsungan hidup organisme akuatik, karena mereka memainkan peran yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan sel.

Selain bernafas dan menjadi bagian mendasar dari sistem peredaran darah, mereka dapat berkontribusi untuk memberi makan moluska tertentu, berfungsi sebagai sistem ekskresi zat beracun dan mengatur berbagai ion dalam organisme yang berevolusi seperti ikan.

Studi ilmiah menunjukkan bahwa individu yang telah menderita kerusakan pada sistem pernapasan cabang, memiliki perkembangan lebih lambat dan lebih kecil, lebih rentan terhadap infeksi dan kadang-kadang cedera serius, dapat terjadi kematian.

Insang telah mencapai adaptasi terhadap habitat dan kondisi lingkungan yang paling beragam, memungkinkan pembentukan kehidupan di ekosistem yang praktis anoksik.

Tingkat spesialisasi insang berhubungan langsung dengan fase evolusi spesies, dan mereka jelas merupakan cara paling efisien untuk mendapatkan oksigen dalam sistem air.