TUGAS TERSTUKTRUR FISOLOGI HEWAN I

Digesti dan Simbiosis Mikroba terhadap Kebutuhan Nutrisi Insekta

Oleh :

Maretra Anindya P. (B1J013090)

Iis Islamiyah (B1J013092)

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS BIOLOGIPURWOKERTO

2014

I. PENDAHULUAN

Serangga menempati lebih dari separuh kehidupan makroskospis organisme dan setengahnya tergolong serangga herbivora. Serangga herbivora ditemukan pada 8 ordo dari 30 ordo serangga yaitu Coleoptera, Diptera, Hemiptera, Hymenoptera, Lepidoptera, Orthoptera, Phasmida, dan Thysanoptera. Seperti binatang lainnya, serangga herbivora makan untuk memenuhi kebutuhan nutrisinya untuk pertumbuhan, reproduksi, dan bertahan hidup. Perbedaan kebutuhan nutrisi menggambarkan kebutuhan makan serangga secara alami. Nutrisi dideskripsikan sebagai bahan kimiawi yang dibutuhkan oleh organisme untuk pertumbuhannya, perawatan jaringan, reproduksi dan energi (Borror, 1996).

Serangga memakan hampir segala zat organik yang terdapat di alam, 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 mempunyai kebiasaan makan yang sama sekali berbeda dan hal ini tentu akan menyebabkan perbedaan dalam sistem-sistem pencernaan (Hariani, 2011).

Pada umumnya serangga memiliki kebutuhan nutrisi sama seperti binatang lain. Zat-zat nutrisi yang dibutuhkan serangga pada umumnya digolongkan menjadi karbohidrat, asam amino dalam protein, lipid dalam lemak, air, dan beberapa vitamin. Keseimbangan nutrisi sangat penting pada semua penelitian serangga. Serangga merespon ketidakseimbangan nutrisi dalam tiga cara: 1. Serangga dapat merubah jumlah total makanan yang dicerna, 2. Serangga dapat pindah dari satu makanan ke makanan lain dengan

keseimbangan nutrisi yang berbeda, dan 3. Serangga dapat mengatur efektifitas nutrisi (Genc, 2006)

Lima parameter indeks nutrisi yang umum dipakai dan dapat menggambarkan kinerja serangga diantaranya :1. Laju konsumsi (Consumption Rate/CR)2. Laju pertumbuhan (Growth Rate/ GR)3. Perkiraan jumlah makan yang dicerna (Approximate Digestibility/AD)4. Efisiensi konversi makanan yang dicerna (Efficiency of Conversion of

Digested food/ ECD)5. Efisiensi konversi makanan yang dimakan (Efficiency of Convesion of

Ingested) (Waldbauer, 1968).Serangga akan tumbuh dan berkembang dengan normal apabila

mendapatkan pakan dengan jumlah yang cukup baik kualitasnya. Kualitas pakan banyak ditentukan oleh mutu gizi pakan tersebut, sedangkan mutu gizi pakan ditentukan oleh nutrisi yang terkandung di dalamnya. Pakan yang dikonsumsi oleh serangga harus memenuhi kebutuhan serangga terhadap nutrisi yang sangat kompleks. Meskipun nutrisi yang diperlukan oleh serangga harus terkandung di dalam pakannya namun ada beberapa nutrisi dapat diperoleh dari sumber lain yaitu melalui simbiosis dengan mikroorganisme (Chapman, 1998).

II. PEMBAHASAN

II.1 Digesti pada SeranggaSaluran pencernaan pada serangga dibagi menjadi tiga bagian utama:

1. Saluran pencernaan depan (Stomodeum) Stomodeum atau usus depan (foregut) terdiri dari faring (pharynx),

oesofagus (oesophagus) dan tembolok (crop). Saluran ini berfungsi sebagai penyimpan makanan dan sedikit melakukan pencernaan. Pencernaan pada tempat ini disebabkan masih adanya enzim-enzim yang terbawa dari mulut. Pada serangga yang memakan makanan padat kerapkali ada organ penghalus (grinding organ) disebut proventrikulus (proventriculus atau gizzard). Proventrikulus itu khususnya berkembang baik pada serangga Ordo Orthoptera, misalnya belalang, lipas dan rayap.2. Saluran pencernaan tengah (Mesenteron)

Mesenteron atau usus tengah (midgut) berfungsi sebagai pencerna dan penyerap makanan. Proses pencernaan makanan terutama terjadi di dalam midgut di mana sel-sel epitelium menghasilkan enzim-enzim pencernaan dan juga menyerap makanan yang sudah dicerna. Mesenteron berasal dari mesodermal sehingga saluran ini tidak memiliki kutikula dan sebagai gantinya adalah lapisan peritropik yang halus. Otot-otot pada saluran ini berkembang.

Secara umum mesenteron terdiri dari dua bagian, yaitu dari depan kantung gastrik (gastric caeca) dan ventrikulus (ventriculus). Di ventrikulus, pada sebagian besar jenis serangga, terdapat membran peritrofik yang memisahkan epitel dan makanan. 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 peritrofik juga melindungi sel-sel epitel terhadap kerusakan yang dapat ditimbulkan oleh abrasi atau gesekan bahan makanan.

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. 3. Saluran pencernaan belakang (Proktodeum)

Saluran pencernaan belakang atau hindgut berfungsi sebagai tempat pengeluaran sisa-sisa makanan yang tidak terserap dan memaksimalisasi penyerapan sisa makanan yang tidak terserap pada saat di mesenteron seperti air, garam-garam dan bahan-bahan lain yang berguna (Borror, 1996).

Saluran pencernaan belakang ini berasal dari jaringan ektodermal sehingga saluran ini memiliki kutikula yang disebut intima. Pada saluran inilah sifat homeostasis serangga terdapat. Bagian- bagian dari proktodeum secara berurutan adalah pilorus yang merupakan katup otot, ileum, kolon (colon) dan rektum (rectum). Di ujung rektum terdapat anus (Borror, 1996).Serangga memiliki 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 di dalam 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 substansi yang kompleks di dalam makanan menjadi subtansi yang lebih sederhana sehingga dapat diserap dan kemudian diasimilasi oleh serangga. Kebanyakan serangga tidak memiliki enzim yang dapat memecahkan selulosa yang biasanya terdapat didalam makanan serangga. Dalam proses pencernaan dan penyerapan makanan ini, kerja enzim secara optimal dipengaruhi oleh kisaran pH dan suhu (Borror, 1996).

2.2 Kebutuhan Nutrisi pada SeranggaKeseimbangan nutrisi seperti karbohidrat, protein, lemak, vitamin dan

asam amino, berhubungan dengan makanan alami dari serangga. Serangga predator memiliki kebutuhan asam amino yang tinggi sama seperti karbohidrat, yang dibutuhkan adalah kandungan protein dari jaringan binatang mangsa. Serangga herbivora secara umum membutuhkan jumlah yang hampir setara antara protein, asam amino dan karbohidrat seperti Orthoptera, Coleoptera, dan Lepidoptera. Serangga pengorok atau serangga gudang memiliki kebutuhan karbohidrat yang tinggi. Kebutuhan nutrisi serangga dapat berubah sewaktu-waktu, tergantung pada pertumbuhan, reproduksi, diapauses atau perpindahan. Biasanya serangga pada fase larva awal membutuhkan kandungan nitrogen yang tinggi dibandingkan pada fase akhir (Handayani, 2008).

Serangga herbivora, seperti serangga dan binatang lainnya, memiliki kemampuan untuk biosintesis beberapa nutrisi, hampir seluruh nutrisi yang dibutuhkan serangga tersebut diperoleh dari tanaman inang. Nutrisi yang tidak bisa disintesis secara endogenous (di dalam tubuh serangga) dikelompokkan menjadi nutrisi esensial. Sementara yang dapat diproduksi sendiri dikelompokkan dalam nutrisi non-esensial (Handayani, 2008).

Karbohidrat secara umum merupakan sumber energi, meskipun tidak terlalu dibutuhkan tetapi karbohidrat diperlukan untuk pertumbuhan normal. Kebutuhan akan karbohidrat dapat digantikan oleh protein dan lemak yang disesuaikan dengan jenis penggunaan dan perubahan energi oleh serangga. Lipid merupakan asam lemak yang mempunyai fungsi spesifik. Asam lemak bagi serangga memicu untuk oviposisi. Lemak dan asam-asam lemak merupakan sumber energi untuk menyusun cadangan lemak dan glikogen. Serangga membutuhkan lemak untuk pertumbuhan normal dan reproduksi. Selain itu lemak juga penting untuk pembentukan membran dan sintesa hormon (Chapman, 1998).

Protein tanaman merupakan sumber dominan dari asam amino. Serangga membutuhkan protein untuk kebutuhan strukturalnya, sebagai enzim, reseptor, untuk kebutuhan transport dan penyimpanan (Chapman, 1998). Beberapa serangga mencerna protein dari makanan untuk mendapatkan asam amino. Asam amino merupakan senyawa kimia pembentuk protein yang diperlukan untuk pertumbuhan yang optimal bagi kelangsungan hidup serangga. Walaupun terdapat 20 macam asam amino tetapi hanya 10 asam

amino yang dibutuhkan dalam pakan serangga. Serangga herbivora menggunakan asam amino untuk menyusun protein, yang digunakan untuk kebutuhan struktural, sebagai enzim, untuk transport dan penyimpanan, atau sebagai reseptor molekul. Asam amino tunggal juga penting untuk fungsi fisiologis. Sebagai contoh, tirosin penting untuk pembentukkan kultikula, triptopan digunakan untuk pembentukkan pigmen, glutamate berguna sebagai neurotransmitter, dan untuk beberapa serangga herbivora prolin penting sebagai sumber energi (Behmer, 2006).

Secara umum ketiadaan salah satu asam amino esensial akan menghambat pertumbuhan, dan beberapa asam amino non-esensial juga dibutuhkan. Walaupun terdapat beberapa asam amino non-esensial, pertumbuhan optimal biasanya hanya terjadi saat ada campuran yang baik antara asam amino esensial (Gunduz, 2009).

Vitamin yang diperlukan diantaranya adalah provitamin A (Beta karoten)yang merupakan kebutuhan nutrisi dalam pakan untuk semua serangga yang berfungsi untuk pembentukan pigmen. Apabila serangga kekurangan vitamin ini maka akan memperlambat proses pembentukan pigmen dan pergantian kulit, selain itu serangga akan berukuran kecil dan kurang aktif. Vitamin lain yang diperlukan adalah vitamin E yang berfungsi memperbaiki fekunditas dari serangga jenis ngengat dan kumbang (Chapman, 1998).

2.3. Pengaruh Simbiosis Mikroba terhadap Kebutuhan Nutrisi SeranggaBanyak serangga memperoleh kebutuhan nutrisi dari asosiasi terus-

menerus dengan mikroorganisme yang mensintesis beragam nutrisi penting atau mencerna dan detoksifikasi makanan yang dikonsumsi. Asosiasi ini disebut simbiosis (Douglas, 2009).

Simbioisis mikroorganisme dengan serangga pemakan getah tanaman menyediakan asam amino esensial terhadap pemenuhan kebutuhan asam amino serangga. Selain itu mikroorganisme berperan penting terhadap degradasi selulosa pada kebanyakan serangga dan penyediaan vitamin B pada serangga pemakan darah (Douglas, 2009).

Beberapa serangga seperti hemiptera penghisap cairan tumbuhan, pemakan kayu (rayap), kecoa, semut, bersimbiosis dengan mikroorganisme baik intra maupun ekstraselular. Serangga predator pada umumnya tidak mempunyai simbiont. Mikroorganisme tersebut disebut simbiont karena mereka tergantung dari serangga inangnya. Mereka termasuk bakteria, yeast, fungi bersel tunggal atau protista dan diduga berperan dalam nutrisi dari inangnya

Esensial Non-esensialArginin AlaninHistidin AsparaginIsoleusin AspartatLeusin SistinLisin GlutamateMetionin GlisinFenilalanin HistidinTreonin ProlinTriptopan Serinvalin Tirosin

dengan membantu dalam sintesis dan/atau metabolisme sterol, vitamin, karbohidrat dan asam amino. Sebagai contoh beberapa jenis semut (Formicidae) mampu untuk membudidayakan jamur. Semut memakan jamur yang tumbuh pada daun-daun yang mereka kumpulkan di dalam sarangnya (fungus garden) (Borror, 1996).

III. KESIMPULAN

Nutrisi yang dibutuhkan oleh serangga meliputi karbohidrat, protein, lemak, vitamin dan asam amino. Kebutuhan nutrisi pada serangga berbeda pada masing-masing spesies dan dapat berubah sewaktu-waktu, tergantung pada pertumbuhan, reproduksi dan perpindahan.

Saluran pencernaan pada serangga dibagi menjadi tiga bagian utama , yaitu stomodeum (foregut), mesenteron (midgut), proktodeum (hindgut). Serangga memiliki dua jenis pencernaan, yaitu pencernaan di luar saluran usus (Ekstrainstestinal Digestion) dan pencernaan di dalam saluran usus (Intraintestinal Digestion).

Banyak serangga memperoleh kebutuhan nutrisi dari simbiosis dengan mikroorganisme yang mensintesis beragam nutrisi penting atau mencerna dan detoksifikasi makanan yang dikonsumsi..

IV. DAFTAR REFERENSI

Behmer, S. 2006. Insect Dietary Needs: Plants as Food for Insect. Department of Entomology. Texas: Texas A&M University, College Station.

Borror, D. J., C.A.Tripllehorn, dan N.F.Johnson,. 1996. Pengenalan Pelajaran Serangga Edisi Keenam. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

Chapman, R. F. 1998. The Insects: Structure and Function 4th editions. Australia: Cambridge University Press. p 69-72.

Douglas, A.E. 2009. The Microbial Dimension in Insect Nutritional Ecology. Journal of Functional Ecology, 23: 38-47.

Genc, Hanife. 2006. Ecology. General Principles of Insect Nutritional. Trakya University. Journal of Science, 7 (1): 53-57.

Gunduz, E. Akman and A.E. Douglas. 2009. Symbiotic Bacteria Enable Insect to Use A Nutritionally Inadequate Diet. Journal of Biological Sciences, 276: 987-991.

Handayani, Fitria Dwi. 2008. Biologi Carpophilus hemipterus L. (Coleoptera: Nitidulidae) pada Kacang Tanah (Arachis hypogaea L.). Skripsi. Fakultas Pertanian, Universitas Brawijaya.

Hariani, Nova, Intan Ahmad, dan Resti Rahayu. 2011. Efisiensi Makan Spodoptera exigua (Lepidoptera, Noctuidae) pada Bawang Daun, Sawi Hijau dan Seledri di Laboratorium. Jurnal Natur Indonesia, 14 (1): 86-89.

Waldbauer, G.P. 1968. The Consumption and Utilization of Food by Insect. Advan. Insect Physiol 5 : 229-288.