Abstrak— Pernapasan (respirasi) adalah peristiwa
menghirup udara dari luar yang mengandung O2 (oksigen) ke dalam tubuh serta menghembuskan udara yang banyak mengandung CO2 (karbondioksida) sebagai sisa dari oksidasi keluar tubuh. Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui jumlah oksigen yang digunakan dalam pernafasan ikan dan jangkrik. Praktikum dilakukan di Laboratoium Zoologi Jurusan Biologi FMIPA ITS. Metode yang digunakan dalam praktikum ini dengan melakukan penelitian terhadap tiga hal, yaitu pengukuran kandungan oksigen dengan metode Winkler, pengukuran kandungan oksigen dengan metode Mikro Winkler, dan pengukuran konsumsi oksigen pada jangkrik. Bahan yang diperlukan dalam praktikum ini adalah ikan komet (Carassius auratus), jangkrik (Gryllus sp), dan beberapa larutan kimia. Hasil yang didapatkan dari praktikum ini adalah untuk pengukuran kandungan oksigen yang digunakan dengan metode Winkler, hasilnya oksigen terlarut lebih banyak terdapat pada sampel air yang tidak berisi ikan, untuk pengukuran kandungan oksigen dengan metode Mikro Winkler hasilnya oksigen terlarut lebih banyak terdapat pada sampel air yang tidak berisi ikan dan untuk pengukuran konsumsi oksigen pada jangkrik sebesar 8m/gram.jam.
Kata Kunci— Carassius auratus, Gryllus sp, Oksigen, Respirasi, Winkler
I. PENDAHULUAN
Laju metabolisme adalah jumlah total energi yang diproduksi dan dipakai oleh tubuh per satuan waktu [1]. Laju metabolisme berkaitan erat dengan respirasi karena respirasi merupakan proses ekstraksi energi dari molekul makanan yang bergantung pada adanya oksigen [2]. Secara sederhana, reaksi kimia yang terjadi dalam respirasi dapat dituliskan sebagai berikut:
C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6H2O + ATP
[2] Laju metabolisme biasanya diperkirakan dengan mengukur banyaknya oksigen yang dikonsumsi makhluk hidup per satuan waktu. Hal ini memungkinkan karena oksidasi dari bahan makanan memerlukan oksigen (dalam jumlah yang diketahui) untuk menghasilkan energi yang dapat diketahui jumlahnya. Akan tetapi, laju metabolisme biasanya cukup diekspresikan dalam bentuk laju konsumsi oksigen [2].
Beberapa faktor yang mempengaruhi laju konsumsi oksigen antara lain temperatur, spesies hewan, ukuran badan, dan aktivitas [2]. Laju konsumsi oksigen dapat ditentukan dengan berbagai cara, antara lain dengan menggunakan mikrorespirometer, metode Winkler, maupun respirometer Scholander. Metode Winkler merupakan suatu cara untuk menentukan banyaknya oksigenyang terlarut di
dalam air. Dalam metode ini, kadar oksigen dalam air ditentukan dengan cara titrasi. Titrasi merupakan penambahan suatu larutanyang telah diketahui konsentrasinya (larutan standar) ke dalam larutan lain yang tidak diketahui konsentrasinya secara bertahap sampai terjadi kesetimbangan [3].
II. METODOLOGI A. Alat, Bahan, Waktu dan Lokasi Studi
Alat-alat yang digunakan yaitu toples, botol winkler, Erlenmeyer, pipet tetes, timbangan, aluminium foil, syringe 10 ml dan 1 ml, rspirometer, dan kapas secukupnya. Bahan-bahan yang digunakan yaitu ikan komet (Carassis auratus), jangkrik (Gryllus sp), larutan MnSO4, larutan
iodide azide, H2SO4 pekat, larutan Na2S2O3, larutan amilum
1%, air, KOH 1%, dan eosin. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Zoologi Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Jurusan Biologi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Sukolilo Surabaya ITS pada tanggal 12 Maret 2014.
B. Cara Kerja
1. Penuntuan Konsumsi Oksigen Ikan
Dua wadah bersih (toples kaca) dengan volume yang sama kemudian diisi dengan air dari sumber yang sama hingga penuh. Setelah itu ditimbang ikan yang akan diukur konsumsi oksigennya. Lalu dimasukkan ikan yang telah ditimbang beratnya ke dalam salah satu wadah, kemudian kedua wadah ditutup rapat, dihindari adanya gelembung udara di dalam kedua wadah kemudn dibiarkan hingga satu jam.
2. Pengambilan Sampel Air yang akan Diukur Konsentrasi Oksigennya dengan Metode Winkler Disiapkan botol winkler dan dibersihkan. Lalu sampel air dalam wadah tanpa ikan diambil dengan cara seluruh botol winkler dimasukkan ke dalam wadah dan diusahakan supaya tidak ada gelembung udara yang masuk. Selanjutnya botol winkler di dalam air ditutup dan dibolak-balikkan sambil diamati ada atau tidaknya gelembung udara. Kemudian diukur kandungan oksigen di dalam botol dengan metode winkler (dianggap sebagai t1). Selanjutnya diambil
sampel air dari dalam wadah yangberisi ikan dengan cara yang sama kemudian diukur kandungan oksigennya (dianggap sebagai t2). Lalu dihitung penggunaan oksigen
oleh ikkan dengan rumus penggunaan oksigen.
3. Pengukuran Kandungan Oksigen dengan Metode Winkler.
RESPIRASI
Ahmada Dian Nurilma, 1512100015
Jurusan Biologi, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
Botol winkler dibuka dan ditambahkan 1 ml MnSO4
dengan gelas ukur secara hati-hati supaya tidak timbul gelembung udara. Kemudian ditambahkan 1ml alkali iodide dengan cara yang sama. Selanjutnya boyol winkler ditutup kembali dan dibolak-balikkan selama lima menit. Lalu botol winkler dibiarkan semalam 10 menit supaya terjadi pengikatan oksigen terlarut dengan sempurna yang ditandai dengan timbulnya endapan di dasar botol. Setelah itu ditambahkan 1 ml H2SO4 pekat dengan cara yang sama.
Selanjutnya botol winkler ditutup kembali dan dibolak-balikkan hingga endapan larut dan larutan menjadi berwarna kuning coklat. Selanjutnya larutan dalam botol winkler dituang ke dalam 1 buah Erlenmeyer 250 ml masing-masing sebanyak 150 ml. Lalu ditambahkan 5 tetes amilum 1% ke dalam kedua Erlenmeyer. Larutan dititrasi di dalam kedua Erlenmeyer dengan larutan Na2S2O3 hingga berwarna
bening serta dicatat volume larutan Na2S2O3 yang
digunakan. Setelah itu dijumlahkan volume total penggunaan larutan Na2S2O3 lalu dihitung rata-ratanya.
Kemudian kadar oksigen pada t1 dengan menggunakan rumus:
Keterangan:
a: volume rata-rata larutan Na2S2O3 yang digunakan
N: nilai normalitas sebesar 0,1
4. Pengukuran Kandungan Oksigen dengan Metode Mikro Winkler
Pertama sampel air diambil dari kedua wadah menggunakan dua syringe 10 ml (tanpa jarum) hingga syringe berisi air dengan volume 10 ml, kemudian volume airnya dikurangi hingga 9,4 mL hindari adanya gelembung dari syringe. Selanjutnya diambil 0,2 ml MnSO4 dengan
syringe 1 ml kemudian dimasukkan ke dalam syringe 10 ml. Sebelum dimasukkan reagen ini, volume dalam syringe ditambah 0,2 ml lagi agar reagen yang ditambahkan tidak tumpah. Penambahan reagen ini dilakukan dengan hati-hati sehingga tidak ada gelembung udara yang masuk. Lalu 0,2 ml alkali iodide diambil dengan cara yang sama, dibiarkan sejenak agar reagen dapat mengikat oksigen denga sempurna. Ditunggu hingga terjadi endapan. Selanjutnya ditambah 0,2 ml H2SO4 pekat dengan cara yang sama,
dibiarkan hingga seluruh endapan telah hilang. Kemudian dituangkan larutan ke dalam Erlenmeyer 50 ml dengan hati-hati untuk menghindari adanya gelembung. Lalu ditambahkan 1 tetes amilum ke dalam larutan menggunakan pipet tetes ke dalam Erlenmeyer. Dititrasi larutan dengan Na2S2O3 menggunakan syringe 1 ml dengan hati-hati
hingga warna larutan dalam Erlenmeyer berubah menjadi bening, dicatat berapa ml larutan Na2S2O3 yang digunakan
untuk titrasi. Kemudian dihitung kadar oksigen (DO) dengan cara:
a. (Nilai normalitas Na2S2O3) x 8 = α mg oksigen
tiap ml Na2S2O3
b. α/(9,4/1000) = β ppm (mg/L) oksigen tiap mL Na2S2O3
c. Kadar oksigen dalam sampel setara dengan ((Ml Na2S2O3 yang digunakan dalam titrasi) x β) ppm
(mg/L). Kadar oksigen dalam wadah tanpa ikan dianggap sebagai kadar oksigen pada waktu t1
sedangkan kadar oksigen dalam wadah dengan ikan dianggap sebagai kadar oksigen pada waktu t2.
5. Pengukuran Konsumsi Oksigen pada Jangkrik Pertama jangkrik sebnayak 5 ekor ditimbang dan dicatat beratnya dalam gram. Setelah itu botol respirometer diberi kapas yang telah dicelup dalam larutan KOH 1%. Selanjutnya jangkrik dimasukkan ke dalam tabung respirometer, kemudian disambungkan antara tabung respirometer dan pipa skala dioesi dengan vaselin.
Selanjutnya eosin disuntikkan ke dalam pipa skala respirometer pada bagian ujungnyamenggunakan jarum suntik hingga skala 0 ml serta disiapkan stopwatch untuk menghitung waktu yang dibutuhkan. Kemudian pergerakan eosin diamati dan dicatat banyaknya volume udara yang dikonsumsi berdasarkan pergerakan eosin tersebut tiap menit. Konsumsi atau penggunaan oksigen pada jangkrik (Gryllus sp) yang diukur dengan respirometer dapat dihitung dengan rumus:
III. HASILDANPEMBAHASAN 3.1 Metode Winkler
Untuk mengukur kadar oksigen terlarut dalam air banyak cara yang bisa dilakukan salah satunya dengan menggunakan metode winkler. Prinsipnya dengan menggunakan titrasi iodometri [4].
Pada saat setelah tutup winkler dibuka, 1 ml MnSO4 dan
1 ml KI (alkali iodide azida) ditambahkan menggunakan ujung pipet tepat di atas permukaan larutan. MnO2 dan KI
nerfungsi untuk mengikat O2.
Reaksi yang terjadi adalah:
MnO2 + 2 KI + 2H2O Mn(OH)2+I2+2KOH
[4]. Setelah itu, botol segera ditutup dan dihomogenkan hingga terbentuk gumpalan sempurna. Ion mangan yang ditambahkan pada sampel mengikat oksigen dan terjadi endapan MnO2. Gumpalan dibiarkan mengendap 5-10
Gambar 1. Endapan yang terbentuk setelah didiamkan 10 menit. Air tanpa ikan (kanan) dan dengan ikan (kiri) Setelah mengendap, 1 ml H2SO4 pekat ditambahkan
dalam larutan dan ditutup. H2SO4 berfungsi untuk
melarutkan endapan kembali. Larutan dihomogenkan hingga endapan larut sempurna. Pada saat endapan larut, molekul iodium yang ekivalen dengan oksigen terlarut juga ikut bebas. Iodium (I2) yang dibebaskan ini selanjutnya
dimasukkan ke dalam Erlenmeyer ditetesi dengan 5 tetes indikator amilum. Larutan indikator amilum berfungsi untuk mengetahui ada tidaknya kandungan amilum dalam air sampel atau tidak. Selanjutnya dititrasi dengan larutan standar natrium thiosulfat atau Na2S2O3.
Reaksi yang terjadi adalah: I2+2Na2S2O3 Na2S4O6 + 2 NaI
[4]. Warna biru pada larutan sampel menunjukkan uji positif adanya amilum. Titrasi dilanjutkan kembali hingga larutan jernih atau bening. dan larutan dititrasi sampai larutan menjadi bening [4].
Gambar 2. Larutan hasil titrasi dengan Na2S2O3.
Tanpa ikan (kiri), dengan ikan (kanan)
Dari praktikum yang telah dilakukan didapatkan hasil bahwa kadar oksigen terlarut pada air yang tanpa ikan adalah sebesar 4, 87 mg/L. Sedangkan untuk kadar oksigen terlarut pada air yang diambil dari wadah yang berisi ikan adalah sebesar 3,57 mg/L. Jadi bila dibandingkan, kadar oksigen terlarut lebih besar pada sampel air yang diambil dari wadah yang tidak terdapat ikan. Literatur menunjukan satu hal lagi yang berkaitan dengan laju konsumsi oksigen, yaitu aktivitas. Dapatdilihat bahwa saat aktif (ada aktivitas), oksigen yang dikonsumsi akan lebih besar dibandingkan saat inaktif. Hal ini dikarenakan pada saat aktif, sel-sel tubuh memerlukan lebih banyak energi, dan karena itu lebih banyak oksigen [3].
3.2 Metode Mikro Winkler
Sebenarnya metode yang digunakan pada mikro winkler hampir sama dengan menggunakan winkler (makro winkler) termasuk reagen-reagennya. Perbedaannya adalah untuk metode mikro winkler pengambilan sampel nya menggunakan syringe karena volume yang diperlukan lebih kecil. Selain itu perbedaannya juga ada pada rumus yang digunakan untuk menghitung kadar oksigen (DO).
Pada awalnya 0,2 ml MnSO4 dan 0,2 ml KI (alkali iodide
azida) ditambahkan menggunakan syringe 1ml. MnO2 dan
KI berfungsi untuk mengikat O2.
Reaksi yang terjadi adalah:
MnO2 + 2 KI + 2H2O Mn(OH)2+I2+2KOH
[4]. Ion mangan yang ditambahkan pada sampel mengikat oksigen dan terjadi endapan MnO2. Gumpalan dibiarkan
mengendap 5-10 menit. Setelah mengendap, 1 ml H2SO4
pekat ditambahkan dalam larutan. H2SO4 berfungsi untuk
melarutkan endapan kembali. Pada saat endapan larut, molekul iodium yang ekivalen dengan oksigen terlarut juga ikut bebas. Iodium (I2) yang dibebaskan ini selanjutnya
dimasukkan ke dalam Erlenmeyer ditetesi dengan 1 tetes indikator amilum. Larutan indikator amilum berfungsi untuk mengetahui ada tidaknya kandungan amilum dalam air sampel atau tidak. Selanjutnya dititrasi dengan larutan standar natrium thiosulfat atau Na2S2O3.
Reaksi yang terjadi adalah: I2+2Na2S2O3 Na2S4O6 + 2 NaI
[4]. Hasil dari praktikum ini adalah untuk sampel air yang diambil dari toples yang tidak berisi ikan memiliki nilai kelarutan oksigen sebesar 17,02 mg/L, sedangkan untuk sampel air yang diambil dari toples yang berisi ikan meiliki nilai oksigen terlarut sebesar 13,61 mg/L. Hal ini menadakan bahwa kadar oksigen terlarut air yang tidak berisi ikan lebih tinggi daripada air yang berisi ikan.
Laju konsumsi oksigen ditentukan berdasarkan jumlah konsentrasi oksigen yang diukur pada awal dan akhir pengukuran, penurunan konsumsi oksigen pada ikan mengalami peningkatan karena stress akibat adanya proses adaptasi lingkungan dari aquarium ke botol respirator sehingga menyebabkan aktivitas ataukecepatan renangnya juga meningkat [5].
Hubungan konsumsi O2 dengan laju metabolisme menurut [5]
adalah konsumsi O2 pada laju metabolisme pemeliharaan adalah
kurang dari 60 % lebih tinggi pada ikan selama kekurangan pakan.. Konsumsi O2 pada pakan ikan yang sedang tumbuh berasal dari satu
pihak, dari metabolisme pemeliharaan dan dari pihak lain yang berasal dari sintesis dan laju konsumsi O2 menurun dengan penurunan
tersedianya oksigen untuk ikan. Hubungan KO2 dengan
metabolisme yaitu metabolisme tersebut membutuhkan oksigen, semakin banyak atau semakin cepat laju metabolisme akan kebutuhankonsumsi O2 semakin tinggi. Sehingga semakin banyak
KO2 maka semakin membutuhkan hemoglobin yang berfungsi mengikat
oksigen dalam darah.
Dalam percobaan ini digunakan Kristal KOH yang berfungsi mengikat CO2 yang berada di dalam tabung
respirometer, sehingga pergerakan yang disebabkan dari tinta metylenblue itu benar-benar karena adanya konsumsi oksigen dari jangkrik yang berada didalam tabung tersebut. Adapun reaksi yang terjadi antara KOH dengan CO2 adalah sebagai berikut:
KOH + CO2 → K2CO3 + H2O
[6]. Larutan eosin/metylenblue berfungsi sebagai indikator oksigen yang dihirup oleh organisme (jangkrik) pada repirometer sederhana [4]. Larutan eosin selama percobaan selalu bergerak mendekati botol respirometer sederhana karena organisme dalam percobaan (jangkrik) dalam respirometer dapat menghirup udara O2 melalui pipa
sederhana sehingga larutan eosin yang berwarna dapat bergerak.
Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan pernapasan adalah respirometer. Respirometer adalah alat yang dapat digunakan untuk mengukur kecepatan pernapasan beberapa hewan kecil seperti serangga. Prinsip kerja respirometer adalah alat ini bekerja atas suatu prinsip bahwa dalam pernafasan ada oksigen yang digunakan oleh organisme ada karbondioksida yang dikeluarkan olehnya [7]. Jika organiseme yang bernapas itu disimpan dalam ruang tertutup dan karbondioksida yang dikeluarkan oleh organisme dalam ruang tertutup itu diikat, maka penyusutan udara akan terjadi. Kecepatan penyusutan udara dalam ruang itu dapat di amati pada pipa kapiler berskala [7]. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju respirasi adalah: 1. Jenis kelamin
Jangkrik jantan dan jangkrik betina memiliki kecepatan respirasi yang berbeda [4].
2. Ketinggian
Ketinggian mempengaruhi pernapasan. Makin tinggi daratan, makin rendah O2, sehingga makin sedikit O2 yang
dapat dihirup serangga. Sebagai akibatnya serangga pada daerah ketinggian memiliki laju pernapasan yang meningkat, juga kedalaman pernapasan yang meningkat [4]. 3. Ketersediaan Oksigen.
Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada tumbuhan yang sama. Fluktuasi normal kandungan oksigen di udara tidak banyak mempengaruhi laju respirasi karena jumlah oksigen yang dibutuhkan tumbuhan untuk berespirasi jauh lebih rendah dari oksigen yang tersedia di udara [4].
4. Berat Tubuh
Hubungan antara berat dengan penggunaan oksigen berbanding terbalik. Karena setiap makhluk hidup membutuhkan O2 (Oksigen) dalam jumlah yang besar.
Melebihi dari Berat tubuh. Pada hasil di atas jelas sekali
bahwa ukuran tubuh mempegaruhi laju pernapasan, semakin kecil ukuran dan berat tubuh maka semakin cepat pernapasannya. Walaupun diatas ada sedikit kegagalan yaitu pernapasan pada jangkrik besar tidak sebagaimana mestinya. Karena pada jangkrik yang berukuran besar melakukan aktifitas yang berkemungkinan banyak melakukan pergerakkan,sehingga membutuhkan banyak pernafasan dan oksigen. Ternyata aktifitas yang banyak bergerak dari jangkrik juga memengaruhi laju pernapasan [8].
3.4 Perbandingan Winkler, mikro winkler, dan Respirometer
Parameter Winkler Mikro
Winkler Respirometer Fungsi Untuk mengukur oksigen terlarut dengan volume besar Untuk mengukur oksigen terlarut dengan volume kecil Untuk mengukur laju konsumsi oksigen Objek hewan Hewan air seperti ikan [4] Hewan air seperti ikan [4] Hewan kecil seperti serangga [4]. Reagen yang digunakan MnSO4, alkali iodide, H2SO4, amilum, Na2S2O3 MnSO4, alkali iodide, H2SO4, amilum, Na2S2O3 KOH Sampel yang diamati berupa
air air Hewan,
tumbuhan prinsip titrasi iodometri titrasi iodometri Pengikatan CO2 dalam ruang tertutup IV. KESIMPULAN
Mengacu pada hasil praktikum dapat diambil kesimpulan bahwa pengukuran kandungan oksigen dengan metode Winkler menghasilkan nilai yang lebih besar pada sampel air yang diambil dari toples yang tanpa ikan. Untuk pengukuran kandungan oksigen dengan metode Mikro Winkler menghasilkan nilai yang lebih besar pada sampel air yang diambil dari toples yang tanpa ikan. Serta pengukuran konsumsi oksigen pada jangkrik menghasilkan nilai sebesar 8 m/gram.jam.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Seeley, R.R., Stephens, T.D., Tate, P., 2006. Anatomy and Physiology. 7th ed. McGraw-Hill. New York [2]Tobin, A.J. 2005. Asking About Life. Thomson
[3] Chang, Raymond. 2007. General Chemistry 9th. Mc. Graw Hill. New York
[4]Yuwono,E. 2001. Fisiologi Hewan I. Fakultas Biologi, UNSOED, Purwokerto
[5]Zonneveld, N, Z. Hulsman dan J. Boon. 1991. Prinsip-Prinsip Budidaya Ikan.Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. [6]Tsuzuki , M.Y., C.A Strussmann dan F. Takashima. 2008. Effect of Salinity on theOxygen Consumption of Larvae of the Silvirsides Odontesthes hatcheriand O. bonariensis (Osteichthyes, Atherinopsidae). Brazilian Archives ofBiology And Technology. Vol. 51 Nomor 3.
Larvae of the Silversides Odontesthes hatcheriand O. bonariensis (Osteichthyes, Atherinopsidae). Brazilian
[7]Soegianto, A. 2010.Ekologi Perairan Tawar. Airlangga University Press. Surabaya
[8] Pauer, J.J., K. Taunt, W. Melendez, R.G. Kreis, and A. Anstead. 2007. Resurrection of the Lake Michigan eutrophication model, MICH1. J. Great Lakes Res 33:554-563.
