Morfologi Umum Serangga

Serangga, yang dikenal pula sebagai insekta atau heksapoda, merupakan bagian dari filum Arthropoda. Nama "insekta" berasal dari bahasa Latin insecare (in = menjadi, secare = memotong), merujuk pada tubuhnya yang tersusun atas ruas-ruas. Sementara "heksapoda" (dari kata hexa = enam, poda = kaki) menekankan ciri utamanya, yaitu memiliki enam kaki.

Ciri-ciri utama kelas serangga meliputi:

• Tubuh terbagi menjadi tiga bagian: kepala (caput), dada (thorax), dan perut (abdomen).
• Dilengkapi sepasang antena.
• Memiliki tiga pasang kaki.
• Umumnya memiliki satu hingga dua pasang sayap.
• Terdapat alat mulut yang khas.

Secara struktural, tubuh serangga terdiri dari:

1. Kepala (caput): Terbentuk dari 5–7 ruas yang menyatu, serta dilengkapi dengan mata, antena, dan alat mulut.
2. Dada (thorax): Terdiri atas tiga ruas, yaitu prothorax, mesothorax, dan metathorax. Setiap ruas dada memiliki sepasang kaki, sedangkan sayap—jika ada—hanya terdapat pada mesothorax dan metathorax. Bagian atas prothorax disebut pronotum.
3. Perut (abdomen): Umumnya terdiri dari 11 ruas atau lebih sedikit, dan tidak memiliki alat gerak kecuali pada ruas terakhir yang dapat memiliki pelengkap untuk reproduksi.

Gambar 1. Bagian-bagian Tubuh Serangga: Kepala, Thorax, dan Abdomen. Dimodifikasi dari Packard (1890)

Struktur Kepala dan Alat Mulut Serangga

Kepala serangga terbagi menjadi beberapa bagian utama: vertex (bagian atas), gena (sisi atau pipi), frons (bagian depan atau wajah), dan clypeus (di bawah frons). Struktur-struktur ini dapat mengalami modifikasi atau bahkan tidak ada pada kelompok serangga tertentu.

Pada serangga dewasa, terdapat dua tipe mata, yaitu mata majemuk yang tersusun atas banyak unit penglihatan (ommatidia), dan oseli (ocelli), yaitu mata tunggal. Jumlah dan posisi oseli menjadi ciri penting dalam identifikasi serangga.

Modifikasi pada Alat Mulut Serangga

Alat mulut serangga terdiri dari lima komponen dasar yang mengalami modifikasi bentuk menyesuaikan dengan jenis makanannya.

1. Labrum: Menyerupai bibir atas, berbentuk tanpa ruas dan memiliki lekukan di tepi luarnya.
2. Mandibula: Terletak di bawah labrum, merupakan sepasang struktur keras yang berfungsi untuk mengunyah, menggiling, atau memotong makanan. Bentuk mandibula sangat erat kaitannya dengan jenis dan cara makan serangga.
3. Hipofaring: Struktur mirip lidah yang terletak di bagian dalam mulut.
4. Maksila: Sepasang alat mulut tambahan yang terletak di bagian luar. Pada maksila terdapat palpus maksilaris yang berfungsi untuk memegang makanan dan dilengkapi organ perasa atau pembau (sensillae).
5. Labium: Bagian mulut paling bawah yang terbentuk dari penyatuan dua struktur menyerupai maksila, dan juga memiliki palpus labial.

Seluruh bagian mulut serangga merupakan perkembangan dari rancangan dasar ini. Pada modifikasi ekstrem, seperti yang terlihat pada probosis nyamuk, beberapa bagian dapat menyatu, mengecil, atau menghilang. Memahami susunan alat mulut sangat penting, misalnya dalam meneliti peran serangga sebagai pembawa penyakit atau cara mereka mengakses makanan dari tumbuhan.

Gambar 3. Alat mulut nyamuk. Probosis nyamuk mengandung sebagian besar alat mulut serangga. A: Probosis nyamuk. B.Irisan melintang probosis. Warna yang sama menunjukkan bagian mulut yang sama. Dimodifikasi dari Folsom (1914).

Struktur Dada dan Kaki Serangga

Bagian dada (toraks) serangga tersusun atas tiga segmen, yaitu protoraks, mesotoraks, dan metatoraks. Segmen-segmen inilah yang menjadi tempat melekatnya kaki dan sayap.

Kaki Serangga

Serangga memiliki tiga pasang kaki yang masing-masing menempel pada setiap segmen dada, yang secara berurutan disebut:

• Kaki depan (kaki pertama)
• Kaki tengah (kaki kedua)
• Kaki belakang (kaki ketiga)

Setiap pasang kaki dapat mengalami modifikasi bentuk yang disesuaikan dengan fungsinya, seperti untuk bergerak, menangkap mangsa, atau proses perkawinan.

Bagian-Bagian Kaki

Secara anatomi, setiap kaki serangga terdiri dari bagian-bagian yang sama, yang dimulai dari yang paling dekat dengan tubuh hingga ke ujung:

1. Koksa (coxa): Bagian pangkal yang melekat pada tubuh.
2. Trokanter (trochanter): Ruas pendek setelah koksa.
3. Femur: Ruas kaki yang umumnya paling besar dan kuat.
4. Tibia: Ruas yang biasanya lebih ramping dan panjang.
5. Tarsus: Bagian kaki paling ujung yang seringkali dilengkapi dengan sepasang cakar. Di antara cakar tersebut sering terdapat bantalan perekat yang disebut pulvillus atau arolium.

Gambar 4 (kiri): Dada Serangga.  Dimodifikasi dari Packard (1890). Gambar 5 (kanan) Kaki Serangga. Dimodifikasi dari (Folsom 1914).

Gambar 6 menunjukkan kaki serangga yang dimodifikasi untuk berbagai keperluan: berlari (gambar 6A), melompat (gambar 6B), menggali (6C), menggenggam (Gambar 6D), menangkap (Gambar 6E), berjalan dan menggali (Gambar 6F), kaki yang tereduksi digunakan untuk berjalan dan menggali (Gambar 6G), kaki jantan dimodifikasi untuk menggenggam betina selama kawin (Gambar 6H).

Gambar 6. Kaki serangga yang dimodifikasi untuk berbagai keperluan: A. berlari; B. melompat; C. menggali; D. menggenggam; E. menangkap; F. berjalan dan menggali; G. kaki yang tereduksi digunakan untuk berjalan dan menggali; H. kaki jantan yang dimodifikasi untuk menggenggam betina selama kawin.

Sayap Serangga

Sayap serangga terbentuk dari helaian kulit tipis sederhana yang dapat digerakkan karena adanya otot-otot yang melekat di dasar sayap, didalam dinding badan. Oleh karena bentuk sayap setiap golongan serangga berbeda-beda, hal ini sangat penting untuk menentukan klasifikasi serangga. Jika pada serangga tersebut hanya terdapat sepasang sayap, sayap tersebut akan terletak pada mesothorax, dan jika ada 2 pasang, kedua sayap tersebut akan terdapat pada mesothorax dan metathorax.

Tidak seperti kaki, sayap hanya terdapat pada serangga dewasa , pada serangga dengan 'metamorfosis tidak lengkap' hanya terlihat bakal sayap di tempat dimana sayap akan terbentuk ketika dewasa.

Secara umum sayap adalah struktur datar tipis yang terdiri dari dua membran halus yang didukung oleh serangkaian sklerotisasi vena . Pada serangga kecil, vena mungkin tidak ada dan pada beberapa serangga yang sangat kecil, seperti Thrips, yang panjangnya hanya satu atau dua milimeter, sayapnya berupa pelepah yang mendukung serangkaian bulu halus, lebih mirip bulu. 

Gambar 8. Beberapa Tipe Sayap Serangga.  Thrips , B. Tawon parasit, C. Capung, D. Kupu-kupu, E. Tawon

Sayap tidak sepenuhnya kaku tetapi membengkok dan melentur dengan cara yang menakjubkan selama terbang sangat meningkatkan aerodinamika mereka. Sebagian besar spesies serangga bersayap memiliki dua pasang sayap dan dalam ordo tingkat tinggi, kedua sayap ini disatukan oleh berbagai mekanisme untuk membentuk satu sayap yang lebih besar dan fungsional.

Sayap serangga lunak dan tidak berbentuk ketika baru pertama kali muncul, tetapi segera membentuk dengan tekanan darah melalui pembuluh darah sebelum mengeras dan menggelap akibat kontak dengan udara.

Abdomen Serangga

Perut serangga terdiri atas 11-12 ruas (Gambar 8 dan Gambar 9). Pada ruas yang ke-11, terdapat tambahan organ yang disebut cercus (jamak cerci). Pada ruas yang ke-12 (telson/periproct), terdapat lubang untuk membuang kotoran (anus). Alat reproduksi betina terletak pada ruas ke-7 dan ke-8, sedangkan alat reproduksi jantan terdapat pada batas belakang ruas perut ke-9 pada permukaan bawah. Serangga betina dilengkapi dengan ovipositor yang berfungsi sebagai alat peletak telur pada ujung abdomennya setelah cercus. Pada abdomen juga terdapat lubang-lubang berpasangan pada kedua sisi yang disebut spirakulum (atau spirakel) yang berperan dalam proses pernapasan (respiratory system).

Gambar 9 (kiri). Abdomen Serangga. Dimodifikasi dari Packard (1890). Gambar 10 (kanan). Abdomen Serangga (Betina).

Abdomen adalah segmen fungsional ketiga (tagma) dari tubuhnya; abdomen terletak tepat di belakang toraks. Pada sebagian besar serangga, sendi antara dada dan perut luas, tetapi pada beberapa kelompok, sendi sangat sempit (petiolate) sehingga tampak seperti "tawon-pinggang".

Ahli entomologi umumnya sepakat bahwa serangga berasal dari nenek moyang arthopod primitif dengan perut memiliki 11 ruas. Beberapa serangga masa kini (misalnya silverfish dan mayflies) masih memiliki semua segmen ini (atau sisa-sisanya), tetapi seleksi alam dalam kelompok yang lebih maju (atau khusus) telah berkontribusi pada pengurangan jumlah segmen -- kadang-kadang sedikitnya enam atau tujuh (misalnya kumbang dan lalat).

Setiap segmen abdomen terdiri dari sclerite dorsal, tergum, dan sclerite ventral, sternum, terhubung satu sama lain secara lateral dengan membran pleura. Margin depan masing-masing segmen sering "telecope" di dalam sklerit dari sementar sebelumnya, yang memungkinkan perut mengembang dan berkontraksi sebagai respons terhadap kerja otot rangka. Pada banyak serangga dewasa, terdapat spirakel di dekat membran pleura di setiap sisi dari delapan segmen perut pertama. Beberapa spirakel mungkin tertutup secara permanen, tetapi masih diwakili lubang kecil dalam sclerite. Di bagian paling belakang abdomen, terdapat anus yang terletak di antara tiga sklerit pelindung: sebuah epiproct dorsal dan sepasang paraproct lateral. Sepasang organ sensorik, cerci, terletak di dekat batas anterior paraprocts. Struktur-struktur ini adalah reseptor taktil. Struktur-struktur ini biasanya dianggap sebagai sifat "primitif" karena tidak ada dalam hemiptera  dan ordo holometabolous.

Lubang genital serangga terletak tepat di bawah anus: dikelilingi oleh sklerit khusus yang membentuk genitalia eksternal. Pada betina (Gambar 11), pasangan pelengkap dari segmen abdomen kedelapan dan kesembilan cocok bersama untuk membentuk mekanisme bertelur yang disebut ovipositor. Pelengkap ini terdiri dari empat valvifer (sklerit basal dengan perlekatan otot) dan enam valvula (sklerit apikal yang memandu sel telur saat keluar dari tubuh betina).

Pada jantan (Gambar 12), lubang genital biasanya tertutup dalam aedeagus seperti tabung yang memasuki tubuh betina selama kawin (seperti penis). Genitalia eksternal juga dapat mencakup sklerit lain (misalnya plat subgenital, clasper, stylli, dan lain-lain) yang memfasilitasi kawin atau bertelur. Struktur sklerit genital ini berbeda dari satu spesies ke spesies yang lain sehingga biasanya mencegah hibridisasi antar spesies dan juga berfungsi sebagai alat identifikasi yang berharga bagi ahli taksonomi serangga.

Gambar 11. Lubang Genital pada Serangga Betina.  Gambar 12. Lubang Genital pada Serangga Jantan

Anatomi Internal Serangga

Anatomi internal serangga sangat kompleks. Ulat yang berukuran baik memiliki lebih banyak otot daripada manusia. Anatomi internal serangga berbeda dari vertebrata (termasuk manusia) dalam beberapa cara utama.

Sistem pencernaan/ekskretoris

Serangga memiliki sistem pencernaan lengkap seperti vertebrata (tabung dari mulut ke anus) tetapi berbeda dalam cara yang sangat penting (lihat Gambr 13). Sistem pencernaan serangga memiliki tiga bagian utama: foregut (stomodeum), midgut (mesenteron), dan hindgut (proctodeum). Foregut dan hindgut dilapisi dengan kitin, hal sama yang membentuk sebagian besar kerangka serangga.

Gambar 13. Sistem pencernaan. Sistem pencernaan serangga umum yang menggambarkan tiga bagian utama. Dimodifikasi dari Imms (1934).

Ketika seekor serangga berganti kulit, ia juga melepaskan lapisan dalam foregut dan hindgut. Kehilangan isi usus menjadi masalah jika serangga bergantung pada mikroorganisme usus (usus fauna) untuk membantu pencernaan. Fauna usus sering hidup di hindgut (rayap, misalnya). Tiba-tiba fauna usus hilang dan harus diisi ulang dengan setiap ganti kulit. Serangga tidak memiliki ginjal. Sebagai gantinya, sisa metabolisme dikeluarkan dengan tubulus Malpighian.

Sistem Pernafasan & Sirkulasi

Serangga tidak memiliki paru-paru. Mereka memperoleh oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida melalui serangkaian tabung yang disebut trakea (lihat Gambar 14). Trakea melekat pada bukaan pada tubuh yang disebut spirakel. Jumlah dan penempatan spirakel bervariasi dan serangga yang lebih kecil mungkin tidak memilikinya.

Gambar 14. Sistem pernapasan. Serangga tidak memiliki paru-paru, tetapi mereka memiliki banyak tabung, trakea, yang mengirimkan oksigen ke sel-sel dan mengambil karbon dioksida. Dimodifikasi dari (Comstock 1936)

Beberapa pandangan menyatakan bahwa respirasi pada serangga bersifat pasif, tetapi bukti baru-baru ini menunjukkan bahwa beberapa serangga secara aktif mengembang dan mengontrak trakea untuk ventilasi tubuh mereka.

Sistem sirkulasi

Serangga tidak memiliki darah, atau pembuluh darah yang merupakan bagian dari sistem sirkulasi tertutup. Sebaliknya, serangga memiliki sistem sirkulasi terbuka di mana suatu zat yang disebut hemolymph memandikan organ secara langsung.

Beberapa serangga memiliki organ panjang seperti jantung di sepanjang sisi dorsal dari organ dalam yang membantu menyirkulasi hemolymph melalui tubuh. 
Organ ini terdiri dari selubung jaringan tunggal dan serangkaian otot, dan dalam banyak serangga termasuk bagian tubular yang berfungsi sebagai aorta dorsal. Hemolymph juga bersirkulasi melewati kaki, sayap, dan antena melalui serangkaian katup satu arah yang sederhana.

Referensi

1. Ferro, Michael L. 2011. "Insect Biology". Center for Invasive Species and Ecosystem Health at the University of Georgia.  https://wiki.bugwood.org/Insect_Biology 
2. Ramel, Gordon. "Introduction to Insect Anatomy. What Makes an Insect an Insect ???".  https://www.earthlife.net/insects/anatomy.html
3. Packard, A. S. 1890. Entomology for beginners: for the use of young folks, fruit-growers, farmers, and gardeners. 3rd Edition. Henry Holt and Company, New York. 367 pp.
4. Folsom, J. W. 1914. Entomology with special reference to its biological and economic aspects. 2nd Edition. P. Blakiston's Son & Co., Philadelphia, PA. 402 pp.
5. Imms, A. D. 1934. A general textbook of entomology including the anatomy, physiology, development and classification of insects. 3rd edition. E. P. Dutton and Co., New York. 727 pp.
6. Comstock. J. H. 1936. An introduction to entomology. Comstock Publishing Co., Ithica, New York. 1044 pp.
7. Meyer, John R. 2016. "Tutorials General Entomology". NC State University. https://projects.ncsu.edu/cals/course/ent425/library/tutorials/index.html.