Biologi Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9
46Apa Itu Respirasi?
Taruhlah seekor kutu kayu di dalam toples tertutup dan, beberapa jam kemudian, udara di dalam toplesnya sudah berubah: sebagian oksigennya lenyap, digantikan karbon dioksida. Ulangi dengan sebutir biji yang berkecambah, sebuah cendawan, seekor ikan mas koki, sesendok tanah yang hidup — hasil yang sama, setiap kali. Proposisi 26.5 memperlihatkan pertukarannya di dalam dadamu sendiri; tahun ini membuka gagasannya sampai selebarnya: pertukaran itu bukanlah kebiasaan manusia melainkan sebuah sifat kehidupan itu sendiri.
46.1 Respirasi, yang didefinisikan dan diukur
Definisi 46.1 (Respirasi)
Yang disebut respirasi adalah pertukaran gas yang membuat sebuah makhluk hidup mengambil oksigen dari sekelilingnya lalu melepaskan karbon dioksida. Ia tidak boleh dikacaukan dengan pernapasan — gerakan dada yang terlihat pada Definisi 26.1: pernapasan adalah salah satu cara melayani respirasi; respirasi itu sendiri adalah pertukaran gasnya, dan ia berlangsung di dalam setiap sel yang hidup, ada gerakan atau tidak.
Proposisi 46.2 (Bagaimana pertukarannya diperlihatkan)
Dua uji meja baku menyingkapkan respirasi:
- sebuah sensor oksigen di dalam wadah tertutup memperlihatkan taraf oksigennya turun sementara sebuah makhluk hidup duduk di dalamnya;
- air kapur, cairan bening yang berubah keruh seperti susu dalam karbon dioksida, menjadi keruh ketika udara wadahnya dialirkan menembusnya.
Oksigen yang turun ditambah air kapur yang keruh, dengan sebuah wadah kontrol tanpa nyawa yang tetap tidak berubah (Metode 22.1 — uji yang adil mengikuti kita ke mana-mana): itulah respirasi, yang terukur.
Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎
Contoh 46.3 (Galeri para pelaku respirasi)
Jalankan kedua ujinya atas sekumpulan makhluk: seekor tikus — penurunan yang cepat, kekeruhan yang segera; seekor kutu kayu — serupa, lebih kecil; sebutir ercis yang berkecambah — tak terbantahkan (satu toples ercis yang bertunas dapat menghabiskan oksigennya dalam sehari); sebuah cendawan — ya; siput kolam — ya; sesendok tanah yang hidup — ya, dengan miliaran pengurainya yang berespirasi bersama-sama (Contoh 42.2). Hanya toples kontrolnya — kerikil, pasir kering — yang tidak mengubah apa pun.
Catatan 46.4 (Tumbuhan pun berespirasi)
Catatan 40.5 mengatakannya sambil lalu; toplesnya membuktikannya: sebuah tumbuhan dalam pot di dalam gelap menurunkan oksigen toplesnya lalu mengeruhkan air kapurnya seperti hewan mana pun. Pada siang hari, pembuatan oleh produsennya menutupi akibatnya — karena menyerap karbon dioksida jauh lebih banyak daripada yang dilepaskan respirasinya — tetapi respirasinya tidak pernah berhenti. Warna hijau tidak membebaskan sebuah sel dari bernapas-dalam-arti-luas; tidak ada yang hidup yang dibebaskan.
46.2 Mengapa makhluk hidup berespirasi
Proposisi 46.5 (Respirasi menenagai selnya)
Inti pertukarannya adalah energi. Di dalam setiap sel yang hidup, zat gizi (Definisi 25.3) perlahan dibakar dengan oksigen yang dibawa respirasinya: energinya dilepaskan bagi pekerjaan selnya — kontraksi, pembangunan, pemerintahan — dan karbon dioksidanya adalah sisa yang sudah terbakar habis, yang diangkut pergi. “Bagian yang terbakar” pada Proposisi 41.6 persis adalah hal ini, yang dilihat dari pembukuannya; di sini ia dilihat dari selnya.
Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎
Contoh 46.6 (Perbandingan dengan api, yang dipakai dengan jujur)
Nyala sebatang lilin juga melahap oksigen lalu melepaskan karbon dioksida — pembakaran dan respirasi sungguh-sungguh merupakan jenis kimia yang sama. Perbedaannya sama pentingnya: pembakaran oleh selnya berlangsung lambat, tanpa nyala, terbagi menjadi ribuan langkah kecil, dan energinya ditangkap untuk pekerjaan alih-alih hilang sebagai cahaya dan hangus. Respirasi adalah pembakaran yang dijinakkan — api yang bertali kekang, di dalam setiap sel yang kamu miliki.
Contoh 46.7 (Membaca permintaannya)
Karena pembakarannya menenagai pekerjaannya, permintaannya mengikuti usahanya: anak yang berlari cepat pada Contoh 26.6 berespirasi jauh lebih cepat daripada pembaca di kursi malas; ercis yang berkecambah — yang sedang membangun sebuah tumbuhan dengan kecepatan penuh (Definisi 9.4) — berespirasi jauh lebih cepat daripada biji kering yang menunggu di sebelahnya, yang respirasinya menganggur mendekati nol selama bertahun-tahun. Respirasi adalah bunyi mesin kehidupan: keras ketika berusaha dan tumbuh, sebuah bisikan ketika dorman, sunyi hanya ketika mati.
46.3 Respirasi di setiap habitat
Proposisi 46.8 (Satu kebutuhan, banyak sekeliling)
Setiap makhluk hidup harus memperoleh oksigennya dari sekelilingnya — dan sekelilingnya berbeda-beda. Udara kaya oksigen; air memuat jauh lebih sedikit, dalam keadaan terlarut (Latihan 26.11 sudah berjumpa dengan akibatnya); tanah dan lumpur memuat lebih sedikit lagi. Karena itu tempat dan cara sebuah makhluk hidup hidup dibentuk oleh cara ia memecahkan masalah oksigennya — pokok kedua bab berikutnya, tentang perlengkapan hewan (Bab 47) dan tentang hemat air (Bab 48).
Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎
Metode 46.9 (Menguji sebuah pertanyaan tentang respirasi)
Untuk menguji pengakuan apa pun tentang respirasi (“biji berespirasi lebih cepat kalau hangat”, “lumpur kolamnya berespirasi”):
- tutuplah subjeknya di dalam sebuah wadah, dengan sebuah sensor oksigen atau sebuah perangkap air kapur;
- bangunlah kontrol kembarnya — wadah yang sama, dengan subjeknya tidak ada atau tanpa nyawa;
- ubahlah satu kondisi dalam satu waktu, kalau pengakuannya menyebutkan satu kondisi (kehangatan, kelembapan, gelap);
- bacalah putusannya pada perbedaannya: oksigen yang turun, air kapur yang keruh — melawan kediaman kontrolnya.
Contoh 46.10 (Metodenya atas sebutir biji yang dingin)
Pengakuannya: ercis yang berkecambah berespirasi lebih lambat dalam keadaan dingin. Dua toples ercis yang bertunas, satu pada kehangatan ruangan, satu di dalam lemari es; perangkap air kapur pada keduanya; sebuah toples ketiga tanpa nyawa sebagai kontrolnya. Keesokan harinya: air kapur toples yang hangat keruh seperti susu, air kapur toples yang dingin nyaris hanya berembun, air kapur kontrolnya bening. Putusannya: respirasi berjalan seiring laju kerja ercisnya — aturan kondisi pada Proposisi 42.8, yang diukur dalam gas.
46.4 Latihan
Latihan 46.1 ★
Definisikan respirasi, lalu bedakan ia dari pernapasan.
Solusi
Solusi Latihan 46.1.
Respirasi adalah pertukaran gas yang membuat sebuah makhluk hidup mengambil oksigen dari sekelilingnya lalu melepaskan karbon dioksida. Pernapasan hanyalah gerakan memompa dada yang terlihat — salah satu cara melayani pertukarannya; pertukarannya sendiri berjalan di dalam setiap sel yang hidup.
Latihan 46.2 ★
Sebutkan kedua uji meja yang menyingkapkan respirasi, dan apa yang diperlihatkan masing-masing.
Solusi
Solusi Latihan 46.2.
Sebuah sensor oksigen di dalam wadah tertutup — memperlihatkan taraf oksigennya turun; dan air kapur — cairan bening yang berubah keruh seperti susu ketika karbon dioksida melintasinya.
Latihan 46.3 ★
Mengapa setiap percobaan respirasi membutuhkan sebuah wadah kontrol tanpa nyawa?
Solusi
Solusi Latihan 46.3.
Untuk membuktikan bahwa perubahannya datang dari subjek yang hidup dan bukan dari wadahnya, dari kehangatan harinya atau dari air kapurnya sendiri: kembaran uji yang adil, dengan kehidupan sebagai satu-satunya perbedaan.
Latihan 46.4 ★
Apa inti respirasi, menurut Proposisi 46.5? Karbon dioksida itu apa, menurut penjelasan itu?
Solusi
Solusi Latihan 46.4.
Energi: di dalam setiap sel, zat gizi perlahan dibakar dengan oksigennya, sehingga melepaskan energinya bagi pekerjaan selnya. Karbon dioksida adalah sisa yang sudah terbakar habis, yang diangkut pergi.
Latihan 46.5 ★
Daftarkan lima makhluk hidup yang sangat berbeda yang diperlihatkan berespirasi pada Contoh 46.3.
Solusi
Solusi Latihan 46.5.
Seekor tikus, seekor kutu kayu, ercis yang berkecambah, sebuah cendawan, siput kolam — dan sesendok tanah yang hidup.
Latihan 46.6 ★
Bagaimana sebuah tumbuhan dapat diperlihatkan berespirasi, mengingat cahaya siang menutupi akibatnya?
Solusi
Solusi Latihan 46.6.
Ujilah ia di dalam gelap: dengan pembuatan yang digerakkan cahaya sudah berhenti, oksigen toplesnya turun dan air kapurnya menjadi keruh — respirasinya tersingkap.
Latihan 46.7 ★★
Berikan dua kemiripan yang jujur dan dua perbedaan yang jujur antara pembakaran sebatang lilin dan respirasi sebuah sel.
Solusi
Solusi Latihan 46.7.
Kemiripannya: keduanya melahap oksigen lalu melepaskan karbon dioksida; keduanya melepaskan energi bahan bakarnya. Perbedaannya: pembakaran oleh selnya berlangsung lambat dan tanpa nyala, dalam ribuan langkah kecil; dan energinya ditangkap untuk pekerjaan alih-alih hilang sebagai cahaya dan panas sekaligus.
Latihan 46.8 ★★
Urutkan menurut laju respirasinya, dengan alasan: sebutir ercis kering, sebutir ercis yang berkecambah, seorang anak yang berlari cepat, seorang anak yang membaca.
Solusi
Solusi Latihan 46.8.
Anak yang berlari cepat (kerja otot yang berat) anak yang membaca (beban tetap tubuh yang tenang) ercis yang berkecambah (membangun dengan cepat, tetapi kecil) ercis kering (dorman — respirasinya menganggur mendekati nol). Lajunya mengikuti pekerjaannya.
Latihan 46.9 ★★
Sebuah toples tertutup berisi ercis yang bertunas dibiarkan semalaman; sebatang lilin yang diturunkan ke dalamnya keesokan paginya langsung padam. Jelaskan dengan bab ini — lalu sebutkan apa yang akan diperlihatkan perangkap air kapurnya sementara itu.
Solusi
Solusi Latihan 46.9.
Sepanjang malam respirasi ercis yang bertunas itu melahap oksigen toplesnya lalu melepaskan karbon dioksida; menjelang pagi terlalu sedikit oksigen yang tersisa untuk menjaga sebuah nyala tetap menyala. Air kapurnya akan menjadi keruh dengan mantap sepanjang malam.
Latihan 46.10 ★★
Rancanglah, menurut Metode 46.9, percobaan untuk: “tanah yang hidup berespirasi; tanah yang dipanggang sampai tanpa nyawa tidak.”
Solusi
Solusi Latihan 46.10.
Dua wadah dengan sensor dan perangkap air kapur: satu berisi tanah hidup yang segar, satu berisi tanah yang sama yang dipanggang sampai tanpa nyawa — itulah satu-satunya perbedaannya. Kalau oksigen toples yang hidup turun dan air kapurnya menjadi keruh sementara kembaran yang dipanggang tetap tidak berubah, kehidupan tanahnyalah pelakunya.
Latihan 46.11 ★★
Mengapa pengelola sebuah lumbung takut kalau tumpukan biji-bijiannya yang lembap menghangat dengan sendirinya? Hubungkanlah Contoh 46.7 dan kehangatan tumpukan komposnya (Contoh 42.7).
Solusi
Solusi Latihan 46.11.
Biji-bijian yang lembap terbangun: perkecambahan bermula, dan respirasinya naik dari sebuah bisikan menuju laju ercis yang bertunas — miliaran butir membakar cadangannya sekaligus, sehingga memanaskan tumpukannya seperti awak kompos yang bekerja. Kehangatan mempercepat pekerjaannya lebih jauh: sebuah tumpukan yang lembap dapat memanaskan dirinya sendiri sampai membusuk. Biji-bijian yang kering tidur dalam keadaan dingin; biji-bijian yang lembap adalah sebuah tungku yang lambat.
Latihan 46.12 ★★★
“Pernapasan adalah perilaku; respirasi adalah kimia; yang pertama melayani yang kedua.” Belalah tiap anak kalimatnya dengan satu pengamatan dari bab ini atau dari Bab 26.
Solusi
Solusi Latihan 46.12.
Perilaku: pernapasan dapat diamati — gerakan dadanya, lima belas kali semenit (Contoh 26.2). Kimia: respirasi berjalan pada benda yang sama sekali tidak berdada — ercis, cendawan, tanah — dan hanya terdeteksi lewat uji gas. Pelayanan: pernapasan ada untuk memperbarui udara paru-parunya sehingga pertukaran gasnya dapat berlanjut — dan berpacu persis ketika pembakaran oleh selnya berpacu (Contoh 26.6).
46.5 Soal: Toples-Toples Tertutup
Soal 46.1
Soal akhir pekan — enam toples, dua misteri, satu pertukaran gas
Untuk pasar ilmunya, kelasnya menyiapkan enam toples tertutup, masing-masing dengan sebuah sensor oksigen dan sebuah perangkap air kapur: A — kerikil; B — ercis kering; C — ercis yang berkecambah; D — seekor tikus (dengan makanan, air, dan hanya selama beberapa jam, di bawah pengawasan gurunya); E — sebuah tumbuhan hijau di dalam cahaya; F — tumbuhan sejenis di dalam kotak yang gelap.
Bagian I — Ramalannya.
- Ramalkan bacaan A, lalu nyatakan tugas A dalam percobaannya.
- Ramalkan B dan C, lalu jelaskan perbedaannya walaupun kedua toplesnya memuat ercis “yang sama”.
- Ramalkan D, lalu sebutkan mengapa gurunya membatasi jamnya.
- E dan F memuat tumbuhan yang serupa. Ramalkan kecenderungan oksigen tiap toplesnya, lalu damaikan perbedaannya dengan memakai Catatan 46.4.
Bagian II — Hasil dan bacaannya.
- Data paginya cocok dengan ramalannya — kecuali seorang teman sekelas takjub bahwa tumbuhan F “bernapas seperti hewan”. Paparkan apa yang sesungguhnya diperlihatkan F, dan apa yang disembunyikan E.
- Oksigen C turun tiga kali lebih cepat daripada oksigen B per gram ercisnya. Terjemahkan faktor tiga itu ke dalam istilah Contoh 46.7.
- Air kapur D menjadi paling cepat keruh di antara semuanya. Berikan rantainya — dari tubuh tikus yang hangat dan bergerak sampai ke cairan yang keruh seperti susu — dalam empat langkah.
- Sebutkan satu kesimpulan tunggal yang didukung B, C, D dan F sekaligus, dalam satu kalimat yang bermula dengan “Setiap makhluk hidup…”.
Bagian III — Mendesak lebih jauh.
- Diusulkan toples ketujuh: irisan cendawan. Ramalkan bacaannya, lalu sebutkan butir setingkat kerajaan pada Contoh 46.3 yang akan ditambahkannya.
- Pengunjung pasarnya bertanya mengapa toples C berarti bagi petani. Jawablah dengan lumbung pada Latihan 46.11.
- Toples kedelapan: air kolam beserta lumpurnya. Oksigennya turun dalam semalam. Siapa di dalam toplesnya yang berespirasi, dan mengapa temuan itu berarti bagi pertanyaan Bab 48?
- Tutuplah poster pasarnya dengan pembedaan bab ini: toples mana yang memperlihatkan pernapasan, dan mana yang memperlihatkan respirasi? (Hati-hati — satu kata meliputi semuanya.)
Solusi
Solusi Soal 46.1.
1. Tanpa perubahan: oksigennya tetap, air kapurnya bening. A adalah kontrol tanpa nyawanya — kediaman yang menjadi pembanding bagi setiap toples yang lain.
2. B: perubahan yang nyaris tidak terukur — ercis kering itu dorman, respirasinya menganggur. C: penurunan oksigen dan kekeruhan yang jelas — perkecambahan adalah pembangunan dengan kecepatan penuh, dan pekerjaannya dibayar dengan respirasi.
3. D: penurunan dan kekeruhan yang tercepat di antara semuanya — seekor mamalia yang hangat dan bergerak membakar dengan keras. Jamnya dibatasi karena tikusnya sedang melahap oksigen toplesnya; percobaannya harus berakhir jauh sebelum udaranya menipis.
4. E: oksigennya tetap atau naik — pembuatan oleh tumbuhan yang tersinari itu menyerap karbon dioksida lalu melepaskan oksigen lebih banyak daripada yang dipakai respirasinya. F: oksigennya turun, air kapurnya menjadi keruh — di dalam gelap pembuatannya berhenti dan respirasinya, yang tidak pernah berhenti, terlihat terang-terangan.
5. F memperlihatkan bahwa tumbuhannya selalu berespirasi — oksigen masuk, karbon dioksida keluar, seperti tikusnya. E menyembunyikan respirasi yang sama di bawah perdagangan siang hari yang lebih besar: pemasukan dan pengeluaran pembuatannya menenggelamkannya. Bersama-sama kembarnya memisahkan kedua pertukarannya.
6. Ercis yang berkecambah itu bekerja tiga kali lebih keras per gramnya — membangun akar dan tunas dengan kecepatan penuh — dan respirasi adalah bunyi mesin pekerjaan itu.
7. Otot dan tubuh hangat tikusnya membakar zat gizi dengan oksigen; pembakarannya melepaskan karbon dioksida ke udara toplesnya; udara yang terperangkap itu melintasi air kapurnya; karbon dioksidanya membuatnya keruh seperti susu.
8. “Setiap makhluk hidup berespirasi — hewan, tumbuhan, biji yang terjaga atau yang nyaris tertidur — dengan mengambil oksigen lalu melepaskan karbon dioksida.”
9. Oksigennya turun, air kapurnya menjadi keruh — cendawannya berespirasi. Ia menambahkan bahwa aturannya meliputi jamur juga: bukan tumbuhan dan bukan hewan, dan tanpa perkecualian.
10. Karena sebuah lumbung adalah toples C pada skala gudang: biji-bijian yang disimpan dalam keadaan lembap mulai berkecambah lalu berespirasi keras, sehingga memanaskan dan membusukkan simpanannya — aturan kekeringan sang pengelola adalah pengendalian respirasi.
11. Segala yang ada di dalamnya: siput kolam dan hewan kecil, pengurai di lumpurnya, tumbuhan dan sel tunggal hijau pada jam gelapnya. Hal itu berarti karena penghuni kolamnya semuanya menimba satu persediaan kecil oksigen terlarut — ekonomi yang dibuka bab-bab berikutnya.
12. Hanya D — tikusnya — yang memperlihatkan pernapasan: gerakan dada yang terlihat, yang melayani pertukaran gasnya. Setiap toples yang ada kehidupannya memperlihatkan respirasi: B dengan samar, lalu C, D, F dengan terang-terangan, dan E yang tertutupi pembuatan siang harinya tetapi tetap saja berespirasi.