FISIOLOGI SERANGGA HUTAN (SISTEM PENCERNAAN SERANGGA) RIDWANTI BATUBARA, S. HUT Fakultas Pertanian Program Ilmu Kehutanan Universitas Sumatera Utara I. PENDAHULUAN Serangga merupakan golongan hewan yang dominan di muka bumi. Dalam jumlah, mereka melebihi semua hewan melata daratan lainnya dan praktis mereka terdapat dimana-mana. Banyak sekali serangga yang bermanfaat bagi manusia , tanpa mereka manusia tidak akan berada dalam bentuk sekarang ini. Bermanfaat mulai dari proses penyerbukan, sebagai makanan, hingga sebagai bahan dalam bidang penelitian dan kedokteran. Dan yang sangat pentingnya adalah serangga sebagai pemakan bahan organik yang membusuk, sehingga membantu merubah tumbuhan dan hewan yang mati menjadi zat-zat yang lebih sederhana dan dikembalikan ke tanah. Sebaliknya, banyak serangga adalah berbahaya atau sebagai perusak. Mereka menyerang berbagai tumbuh-tumbuhan yang sedang tumbuh, termasuk tanaman yang bernilai bagi manusia dan makan tumbuh-tumbuhan tersebut. Serangga menyerang harta benda manusia, termasuk rumah-rumah, pakaian, persediaan makanan, menghancurkan, merusak dan mencemarinya. Mereka menyerang manusia dan hewan, banyak serangga adalah agen-agen dalam penularan berbagai penyakit. Berdasarkan dua kepentingan yang saling bertolak belakang tersebut di atas maka sudah menjadi kewajiban kita untuk memikirkan bagaimana mengendalikan mahluk yang bernama serangga ini agar fungsinya tetap dapat dirasakan sedangkan kerugian karena kehadiran mereka dapat dihindarkan. Oleh karena itu ilmu mengenai serangga khususnya fisiologi serangga dapat digunakan sebagai dasar pengetahuan bagaimana serangga dapat dikendalikan. Khusus untuk itu dalam tulisan ini disajikan bagian dari fisiologi serangga yaitu sistem pencernaan serangga. II. SALURAN PENCERNAAN Serangga makan hampir segala zat organik yang terdapat di dalam, dan sistem-sistem pencernaan mereka menunjukkan variasi yang besar. Saluran pencernaan adalah suatu buluh, biasanya berkelok, yang memanjang dari mulut sampai anus. Sistem percernaan ini sangat beragam tergantung macam-macam makanan yang dimakan. Kebiasaan-kebiasaan makan bahkan mungkin sangat beragam pada satu jenis tunggal. Larva dan serangga dewasa biasanya mempunyai kebiasaan makan yang sama sekali berbeda dan hal ini tentu akan menyebabkan perbedaan dalam sistem-sistem pencernaan. A. Stuktur Umum Saluran pencernaan pada serangga dibagi menjadi tiga bagian utama yaitu : 1. Saluran pencernaan depan (Stomodeum) 2. Saluran pencernaan tengah (Mesenteron) 3. Saluran pencernaan belakang (Proktodeum) Saluran-saluran pencernaan tersebut berasal dari turunan yang berbeda, saluran pencernaan depan dan belakang berasal dari jaringan ektodermal dan saluran pencernaan tengah berasal dari jaringan endodermal. 2002 digitized by USU digital library
1
Bentuk saluran pencernaan ini dipengaruhi oleh cara makan dan makanan serangga, sehingga hal ini akan menyebabkan adanya perbedaan-perbedaan (penyesuaian-penyesuaian) diantara bentuk pencernaan serangga. Pada banyak serangga bagianbagian utama ini terbagi menjadi bagian lain dengan berbgai fungsi yaitu faring, esofagus, krop dan proventrikulus pada saluran pencernaan bagian depan, ventrikulus pada bagian pencernaan tengah, dan pirolus, illeum serta rektum pada pencernaan bagian belakang. Beberapa sistem yang mendukung fungsi sistem pencernaan adalah sistem syaraf pusat, sistem syaraf stomatogastik, sistem endokrin dan sistem pernapasan. 1. Saluran Pencernaan Depan Saluran pencernaan depan berasal dari jaringan ektodermal maka saluran pencernaan bagian depan dilapisi kutikula yang disebut intima, yang dilepaskan setiap pergantian kulit. Saluran pencernaan depan lebih berfungsi sebagai penyimpan makanan dan sedikit melakukan pencernaan. Pencernaan pada tempat ini disebabkan masih adanya enzim-enzim yang terbawa dari mulut. Saluran pencernaan depan tersusun dari : a. Otot-otot yang memanjang (longitudinal) b. Otot-otot melingkar (circular) c. Sel-sel ephitelium yang pipih d. Sel-sel yang bersifat impermiable Akibat pergerakan otot-otot melingkar dan longitudinal menyebabkan makanan dapat bergerak ke saluran tengah. Saluran pencernaan depan terdiri dari beberapa bagian dan fungsi sebagai berikut : - Rongga mulut sebagai masuknya makanan - Faring (kerongkongan) merupakan bagian pertama sesudah rongga mulut yang berfungsi sebagai penerus makanan ke oesophagus. Otot-otot yang menempel pada faring berkembang dengan baik, hal ini sesuai dengan perannya yang mendorong makanan dari mulut ke oesophagus . Pada serangga dengan tipe menusuk dan mengisap pada faring terdapat pompa faringeal yang dipakai untuk mengambil cairan. - Oesophagus adalah bagian usus depan yang tidak berdiferensiasi yang berfungsi mendorong makanan dari faring ke tembolok. - Tembolok merupakan pembesaran usus bagian depan yang berfungsi sebagai penyimpan makanan. Seringkali bila tembolok kosong akan melipat secara longitudinal dan tranversal tetapi pada Periplanata (Dictyoptera) tembolok hanya mengalami perubahan kecil pada volumenya karena apabila tembolok tidak berisi makanan, tembolok tersebut diisi oleh udara. Pada umumnya sekresi dan penyerapan tidak terjadi di dalam tembolok, tetapi kadang kala terjadi secara enzimatik. Enzim didapat dari makanaan yang tercampur air liur yang bergerak ke belakang menuju tembolok serta enzim dari mesenteron yang dimuntahkan dari usus tengah. Walaupun proventrikulus bertindak sebagai klep yang membatasi gerakan-gerakan makanan ke belakang tetapi tidak menghalangi muntahan cairan. - Proventrikulus, bagian ini mengalami modifikasi yang beraneka ragam pada berbagai serangga. Pada serangga pemakan bahan padat, proventrikulus berfungsi sebagai pemecah makanan, sedangkan pada serangga pemakan cairan proventrikulus termodifikasi menjadi katup. Pada lipas dan jangkrik, intima di daalm proventrikulus berkembang menjadi enam keping otot yang keras atau geligi yang berfungsi untuk memecah makanan. Proventrikulus secara keseluruhan mengontrol jalannya makanan dari stomadeum ke mesenteron.
2002 digitized by USU digital library
2
2. Saluran Pencernaan Tengah Saluran pencernaan bagian tengah berfungsi sebagai pencerna dan penyerap makanan. Saluran ini berasal dari mesodermal sehingga saluran ini tidak memiliki kutikula dan sebagai gantinya adalah lapisan peritropik yang halus. Otot-otot pada saluran ini berkembang. Menurut chapman (1982) saluran pencernaan ini disususn oleh : - Otot longitudinal - Otot melingkar - Sel-sel epityelium yang berbentuk kolumnar - Sel-sel regeneratif (penghasil enzim) - Membran peritropik Pergerakan makanan ke saluran belakang pada saluran ini lebih disebabkan oleh membran peritropik. Membran peritropik adalah suatu lapisan yang meliputi lumen untuk melindungi sel-sel kolumnar yang berada di bawahnya dari makanan dan mikroba. Membran peritropik terdiri atas khitin dan protein. Ada dua pendapat mengenai terjadinya membran tersebut, pendapat pertama mengatakan bahwa lapisan dihasilkan oleh bagian depan saluran pencernaan tengah, sedangkan pendapat kedua mengatakan bahwa lapisan dihasilkan oleh sel-sel kolumnar sendiri. Lumen memiliki mikropili yang merupakan tonjolan-tonjolan pada sel yang dapat membentuk started border. Mikropili ini juga berfungsi memperbesar luas permukaan penyerapan. Pada sel-sel ini terdapat banyak mitokondria sebagai penghasil energi (ATP) untuk pergerakan makanan. Pada sel ini juga terdapat banyak retikulum endoplasma sebagai tempat sintesis protein untuk menghasilkan enzim-enzim pencernaan. Pada sel epitelium yang kolumnar ditemukan sel Goblet. Pada selaput dasar memiliki banayak lekukan-lekukan dan disana banyak terdapat mitokondria yang panjang-panjang sehingga hal tersebut menjadi pembeda dengan sel-sel lain. Saluran pencernaan tengah terdiri dari grastrik kaekum dan ventrikulus, tempat terjadinya pencernaan secara enzimatis dan absorbsi nutrisi. 3. Saluran Pencernaan Belakang Saluran pencernaan belakang berfungsi sebagai tempat pengeluaran sisa-sisa makanan yang tidak terserap dan memaksimalisasi penyerapan sisa makanan yang tidak terserap pada saat di mesenteron. Saluran pencernaan belakang ini berasal dari jaringan ektodermal sehingga saluran ini memiliki kutikula yang disebut intima. Pada saluran inilah sifat hemoestasis serangga terdapat. Saluran pencernaan belakang menurut Snogras (1935) tersusun dari : - Otot melingkar - Otot longitudinal - Sel-sel epitel tipis yang berbentuk kubus - Intima yang bersifat permiabel Otot-otot pada saluran ini lebih berkembang sehingga dapat menyebabkan sisa makanan dapat bergerak ke belakang dan keluar melalui anus. Saluran pencernaan belakang ini terdiri dari : - Pilorus, bagian depan dari saluran ini tempat berpangkalnya tabung malphigi - Illeum, berfungsi sebagai penyerapan air dari hemolimf atau juga penyerapan amonia pada serangga “blowfly”. Pada rayap di illeum ini terdapat kantungkantung tempat organisme lain bersimbiosis (Chapman, 1982) - Rektum, berfungsi sebagai reabsorbsi air, asam amino dan pada serangga tertentu memiliki insang trakea. Pada rektum ini terjadi diferensiasi sel-sel, ada yang memanjang dan ada yang membentuk bantalan - Anus, bagian ujung saluran sebagai tempat keluarnya faeses
2002 digitized by USU digital library
3
Terdapat beberapa jenis kelenjer yang dapat beradsosiasi dengan sistem pencernaan diantaranya adalah kelenjer mandibel, kelenjar maksila, kelenjar faring dan kelenjar labium. III. PENCERNAAN DAN PENYERAPAN A. Pencernaan Pencernaan adalah pemecahan molekul-molekul besar dan komplek (makro molekul) menjadi molekul-molekul kecil dan sederhana (mikro molekul) yang dapat melewati seluruh jaringan tubuh. Enzim-enzim yang berkzitzn dengan pencernaan ada di dalam air liur dan dalam sekresi usus bagian tengah. Kecuali itu pencernaan dipermudah oleh mikroorganisme. Terdapat dua jenis pencernaan yaitu : 1. Pencernaan Di Luar Saluran Usus (Ekstrainstestinal Digestion) Jenis pencernaan dimana makanan sebelum masuk ke dalam perut terlebih dahulu telah mendapat perlakuan pencernaan sebelumnya. Karena iar liur mengandung enzim, seringkali pencernaan dimulai sebelum makanan ditelan. Hal ini terjadi pada serangga-seranggga pengisap cairan. Enzim disemprotkan pada makanan sehingga larut sebelum ditelan. 2. Pencernaan Di Bagian Dalam Usus (Intrainstestinal Digestion) Jenis pencernaan ini kebanyakan dilakukan oleh mahluk hidup dimana pencernaan terjadi didalam perut setelah makanan dimakan. Saluran pencernaan berperan terutama untuk pencernaan dan penyerapan makanan. Pada umumnya pencernaan terjadi sebagian besar di dalam usus bagian tengah, dimana enzim-enzim pencernan bayak diproduksi. Enzim-enzim ini berfungsi memecahkan subtansi yang komplek di dalam makanan menjadi subtansi yang lebih sederhana sehingga dapat diserap dan kemudian diasimilasi oleh serangga. Kebanyakan karbohidrat diperoleh menjadi monosakarida. Kebanyakan serangga tidak memiliki enzim yang dapat memecahkan selulosa yang biasanya terdapat didalam makanan serangga. Dalam proses pencernaan dan penyerapan makanan ini, untuk melaksanakan tugas enzim secara optimal dipengaruhi oleh kisaran pH dan Suhu pH
pH pencernaan bagian depan sangat dipengaruhi oleh makanan dan berbedabeda menurut zat hara karena tidak ada buffer yang cocok untuk isi pencernaan bagian depan. Lipas yang makan zat hara protein mempunyai pH 6,3, dengan maltose 5,8 dan makan glukosa 4,5-4,8. pH yang lebih asam dengan memakn gula yang kemudian dirubah oleh mikroorganisme menjadi asam organik. Pencernaan bagian tengah mempunyai buffer sehingga tercapai pH yang relatif tetap. Pada Aphis memiliki dua macam sistem buffer, yang pertama adalah asam-asam organik komplek dan garam-garam yang memiliki pengaruh maksimum pada pH 4,2 dan sistem yang kedua adalah serangkaian monohidrogen dan dihidrogen fospat yang mempunyai pengaruh maksimum pada pH 6,8. Di dalam pencernaan bagian tengah pH tersebut biasanya berkisar antara 6,0-8,0 tetapi pada larva Lepidoptera, kisaran umumnya 8,0-10,0. pH basa lebih umum pada serangga fitopagus daripada serangga karnivora (Chapman, 1982). Sedangkan menurut Lai dan Tamishiro dalam Raffiudin (1991) untuk rayap pH pencernaan bagian tengah sampai belakang 6,0-7,5. 2002 digitized by USU digital library
4
Suhu Aktivitas Enzim akan meningkat dengan naiknya suhu, tetapi hal ini terjadi untuk periode yang singkat karena pada suhu tinggi enzim mengalami denaturasi dan suhsu tinggi dalam waktu yang lama akan mengakibatkan enzim rusak. B. Penyerapan Kebanyakan pencernaan terjadi di dalam usus tengah tempat dimana enzim disekresikan, tetapi karena cairan-cairan usus bagian tengah dimuntahkan kembali, sejumlah pencernaan dapat terjadi juga di tembolok. Enzim yang berkaitan dengan pencernaan terdapat dalam air liur dan sekresi usus bagian tengah. Enzim yang terdapat di bagian usus tengah disesuaikan dengan makanan. Bila suatu serangga utamanya memakn protein maka protease menjadi penting, sedangkan serangga yang makan madu tidak terdapat protease. Serangga yang memakan bagian ploem yang tidak mengandung polisakarida atau protein tidak terdapat amilase dan protease, tetapi invertase. Produk pencernaan diserap di dalam usus tengah dan sedikit pada usus bagian belakang. Terdapat sejumlah penyerapan kembalui dari air seni pada usus bagian belakangini. Sel-sel yang berhubungan dengan penyerapan mirip dengan selsel yang menghasilkan enzim. Tidak terjadi fagositas terhadap partikel makanan, semua subtansi diserap dalam bentuk cairan. Proses penyerapan dapat terjadi akibat proses yang aktif dan pasif terutama tergantung pada konsentrasi relatif subtansi di dalam dan di luar usus, difusi terjadi dari konsentrasi yang tinggi ke konsentrasi yang rendah. Pergerakan air yang pasif yang mencakup pergerakan dari larutan yang mempunyai tekanan osmosis yang rendah ke tekanan osmisis yang tinggi. Pergerakan aktif tergantung dari beberapa proses metabolik untuk pergerakan subtansi terhadap konsentrasi. C. Efisiensi Penggunaan Makanan Efisiensi serangga mengkonsumsi makanannya sangat bervariasi tetapi kebanyakan serangga fitofaghus mencerna dan meyerap hanya relatif kecil dari makan yang dimakan dan sebagian besar makanan dikeluarkan tampa perubahan sebagai faeses. Penggunaan makanan beraneka ragam dari suatu serangga ke serangga lainnya. Pada serangga penghisap cairan sedikit atau tidak ada sisa zat padat. Penggunaan makanan sangat tinggi pada serangga-serangga seperti ini. Sebaliknya pada aphid penggunaan makanan biasanya jelek. Cairan tumbuhan diambil dari tumbuhan dan mengalir terus, kebanyakan keluar dari duburnya sebagai tetes embun madu. Kira-kira 50-60 % nitrogen yang dimakan diambil dari tumbuhan. Biasanya pada serangga fitopagus penggunaan makanan juga buruk. Pada larva instar kelima Schistocera menggunakan hanya 35 % berat kering makanannya, tetapi pada instar pertama menggunakan 78 % dari berat kering makanannya. Hal ini terjadi pada keadaan makanan berlimpah. Bila serangga kelaparan makanan tertahan di usus jangka yang lama dan penggunaanya lebih efisien. IV. PENUTUP Demikianlah uraian singkat mengenai saluran pencernaan serangga, khususnya serangga yang menjadi hama hutan dan hasil hutan. Semoga dari uraian di atas memberikan gambaran yang jelas tentang fisiologi serangga dan pengetahuan yang dasar ini dapat digunakan untuk modal dalam mengendalikan serangga.
2002 digitized by USU digital library
5
DAFTAR PUSTAKA Batubara, R. 1999. Anatomi dan Aktivitas Enzim Selulase Dalam Saluran Pencernaan Rayap Tanah Coptotermes curvignathus Holmgren dan Macrotermes gilvus Hagen. Skripsi Fakultas Kehutanan IPB. Bogor. Borror, D. J, C. A Triplehorn and N. F Johnson. 1982. An Introduction to the Study of Insecs. Sixth Edition. Saunders Collage Publishing. Advision of Holt. rinehart and Winston, Inc. Chapman, R. F. 1982. The Insect : Structur and Function. Third Edition. Harvard University press. Cambriidge, Masschusett. Harris Victor, W. 1971. Termites : Their Recognition and Control. Second Edition. Longman. Bristol, Inggris. Raffiudin, R. 1991. Populasi Flagellata Dalam Usus Rayap Coptotermes Curvignathus Holmgren Dengan Pemberian Tiga Jenis Pakan. Skripsi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB. Bogor. Snodgrass, R. E. 1956. Anatomy of Honey bee. Constable, London.
2002 digitized by USU digital library
6
