TERMOREGULASI PADA TERNAK
A. Pengertian
Termoregulasi
Termoregulasi adalah suatu mekanisme makhluk hidup untuk mempertahankan
suhu internal agar berada di dalam kisaran yang dapat ditolelir. Proses yang
terjadi pada hewan untuk mengatur suhu tubuhnya agar tetap konstan dinamis.
Mekanisme Termoregulasi terjadi dengan mengatur keseimbangan antara perolehan
panas dengan pelepasan panas.
Termoregulasi manusia berpusat pada hypothalamus anterior terdapat tiga
komponen pengatur atau penyusun sistem pengaturan panas, yaitu termoreseptor,
hypothalamus, dan saraf eferen serta termoregulasi dapat menjaga suhu tubuhnya,
pada suhu-suhu tertentu yang konstan biasanya lebih tinggi dibandingkan
lingkungan sekitarnya
Mekanisme pengaturan suhu tubuh merupakan penggabungan fungsi dari
organ-organ tubuh yang saling berhubungan. didalam pengaturan suhu tubuh
mamalia terdapat dua jenis sensor pengatur suhu, yautu sensor panas dan sensor
dingin yang berbeda tempat pada jaringan sekeliling (penerima di luar) dan
jaringan inti (penerima di dalam) dari tubuh.Dari kedua jenis sensor ini,
isyarat yang diterima langsung dikirimkan ke sistem saraf pusat dan kemudian
dikirim ke syaraf motorik yang mengatur pengeluaran panas dan produksi panas
untuk dilanjutkan ke jantung, paru-paru dan seluruh tubuh. Setelah itu terjadi
umpan balik, dimana isyarat, diterima kembali oleh sensor panas dan sensor
dingin melalui peredaran darah .
Sebagian panas hilang melalui proses radiasi, berkeringat yang menyejukkan
badan. Melalui evaporasi berfungsi menjaga suhu tubuh agar tetap konstan. dan
modifikasi sistim sirkulasi di bagian kulit. Kontriksi pembuluh darah di bagian
kulit dan countercurrent heat exchange adalah salah satu cara untuk mengurangi
kehilangan panas tubuh. Mausia menggunakan baju merupakan salah satu perilaku
unik dalam termoregulasi
Suhu tubuh hewan dipengaruhi oleh suhu lingkungan luar. Pada suhu -2oC
s.d suhu 50oC hewan dapat bertahan hidup atau pada suhu yang lebih
ekstrem namununtuk hidup secara normal hewan memilih kisaran suhu yang lebih
sempit dari kisaran suhu tersebut yang ideal dan disukai agar proses fisiologis
optimal.
Klasifikasi hewan berdasarkan perubahan temperature tubuh hewan, jika
ditempatkan pada temperature lingkungan yang berbeda dengan temperatur tubuhnya
yaitu pertama, golongan hewan homeotheme adalah hewan yang temperatur tubuhya
relative konstan pada berbagai variasi temperatur lingkungan sedangkan yang
kedua yaitu golongan poikilotheme yaitu hewan yang temperatur tubuhnya
dipengaruhi oleh lingkungan.
Kedua defenisi ini sekarang sudah kurang digunakan karena kedua
istilah ini tidak menjelaskan mekanisme pertukaran energy kalori. Para pakar
fisiologi sekarang lebih suka membedakan kelompok heewan dengan istilah
ekstoterm dan endoterm.
Sebagian besar hewan memperlihatkan metabolisme sedikit aktif (hewan-hewan
bradymetabole, yang menghasilkan sedikit energy kalori) dan suatu konduksi
panas tinggi (isolasinya jelek terhadap pengaruh lingkungannya) sehingga
temperature tubuhnya bergantung sepenuhnya kepada panas yang berasal dari
lingkungannya. Kelompok hewan ini disebut Eksoterm. Contohnya yaitu sebagian
besar spesies hewan akuatik.
Pada kelompok spesies lainnya (hewan tachymetabole), produksi panas oleh
metabolisme (terutama oksidasi) adalah tinggi dan isolasi panas cukup untuk
temperature tubuh individu tergantung kepada produksi panas yang dihasilkan
tubuhnya sendiri. Kelompok hewan ini disebut Endoterm. Contohnya yaitu sebagian
besar burung dan mamalia.
B. Pengaruh
Temperatur terhadap Aktivitas Enzim
Sebagian besar enzim mempunyai suhu optimum yang sama dengan suhu normal
sel organisme tersebut. Suhu optimum enzim pada hewan poikilotermik di daerah
dingin biasanya lebih rendah daripada enzim pada hewan homeotermik. Contohnya,
suhu optimum enzim pada manusia adalah 37 derajat celcius, sedangkan pada katak
adalah 25o Celcius.
Kenaikan suhu di atas suhu optimum dapat mengakibatkan peningkatan atau
penurunan aktivitas enzim. Secara umum, tiap kenaikan suhu 10oC,
kecepatan reaksi menjadi dua kali lipat dalam batas suhu yang wajar. Hal
tersebut juga berlaku pada enzim. Panas yang ditimbulkan akibat kenaikan suhu
dapat mempercepat reaksi sehingga kecepatan molekul meningkat. Hasilnya adalah
frekuensi dan daya tumbukan molekuler juga meningkat.
Akibat kenaikan suhu dalam batas tidak wajar, terjadi perubahan struktur
enzim (denaturasi). Enzim yang terdenaturasi akan kehilangan kemampuan
katalisnya. Sebagian besar enzim mengalami denaturasi yang tidak dapat balik
pada suhu 55-65oC. Enzim yang secara fisik telah rusak
biasanya tidak dapat diperbaiki lagi. Hal tersebut merupakan salah satu
alasan bahwa enzim lebih aman dimakan pada makanan yang sudah
dimasak.Khususnya daging dan telur daripada makanan mentah.
Pengontrolan panas terhadap susu dan makanan dengan bahan susu lainya secara
dramatis mengurangi penyebaran penyakit seperti TBC. Pada suhu kurang dari suhu
optimum, aktivitas enzim mengalami penurunan. Enzim masih beraktivitas pada
suhu kurang dari 0oC dan aktivitasnya hampir terhenti pada suhu 196oC.
C. Termogenesis
dan Termolisis
Keseluruhan proses-proses yang membuat hewan mendapatkan energy panas terbentuk
disebut termogenesis. Pada hewan endotherm, termogenesis terutama bersifat
kimiawi (metabolisme). Termolisis adalah pengelompokkan proses-proses pengurangan
panas dari dalam tubuh (misalnya konduksi, konveksi, radiasi, dan evaporasi).
Hewan-hewan yang memperlihatkan suatu termoregulasi yang baik (seperti unggas
dan mamalia) mempunyai mekanisme yang dapat menyesuaikan termogenesis dan
termolisis pada kondisi suatu lingkungan.
D. Suhu
Tubuh Hewan
Suhu tubuh ideal yang paling disukai Suhu Ekritik berkisar antara 35-40oC.
Kisaran Toleransi Termal Kisaran suhu yang lebih luas dan dapat diterima hewan.
titik terendah dari kisaran toleransi termal adalah suhu kritis minimum,
dibawah suhu tersebut tidak cocok. Sedangkan titik tertinggi dari kisaran
toleransi termal adalah suhu kritis maksimum. Suhu tubuh konstan sangat
dibutuhkan karena perubahan suhu berpengaruh pada konformasi protein dan
ativitas enzim sehingga aktivitas enzim terganggu, maka Reaksi dalam sel juga
terganggu. Selain itu juga berpengaruh pada energi kinetik molekul zat di mana
partikel zat saling bertumbukan sehingga laju reaksi dalam sel terganggu.
Kenaikan suhu lingkungan mengakibatkan peningkatan laju reaksi yang berpengaruh
aktivitas metabolisme sel tubuh.
Proses biokimia yang berlangsung dalam tubuh binatang juga akan dipengaruhi
oleh temperatur dan karena itu berlangsung secara terbatas. Laju kecepatan
sebagian besar reaksi kimia akan berlipat ganda dengan setiap peningkatan
temperatur 10oC.
Sejumlah besar senyawa biokimia, dan utamanya protein, menjadi labil karena
panas. Senyawa tersebut secara kimiawi berubah karena terdedah (terpapar)
dengan temperatur 40-41oC atau lebih. Perubahan tersebut pada giliran
berikutnya akan mempengaruhi peran senyawa tersebut dalam proses fisiologi yang
berlangsung dalam tubuh. Misalnya, peningkatan temperatur akan menyebabkan
perubahan kimiawi (denaturasi) protein yang merupakan enzim sehingga enzim
tersebut menjadi tidak aktif. Selanjutnya, reaksi kimia yang dikatalisis oleh
enzim tersebut tidak bisa berlangsung dengan sepatutnya.
Sebaliknya, karena terdedah dengan temperatur lingkungan yang sangat
dingin, pembentukan kristal es dalam jaringan secara umum dapat merusak
membrana sel dan hal ini pada giliran berikutnya dapat menyebabkan kematian.
Dengan demikian, walaupun binatang mampu tetap hidup pada kisaran temperatur
tubuh sampai 40oC, mereka akan memperoleh keuntungan kimiawi bila
dapat mempertahankan temperatur tubuhnya dekat dengan batas tertinggi dari
kisaran temperatur yang dapat ditolerirnya karena proses biokimianya
berlangsung dengan sempurna pada temperatur tersebut.
Temperatur dari sebagian besar badan air berada dalam kisaran yang dapat
diterima oleh makhluk hidup. Akan tetapi, temperatur udara sangat berfluktuasi
atau berada dalam kisaran yang sangat lebar. Karena itu, upaya mempertahankan
temperatur tubuh agar berada dalam kisaran normal (termoregulasi) jauh
lebih penting artinya pada organisme yang hidup di darat ketimbang organisme
air.
Binatang memperoleh panas melalui:
·
Aktivitas
metabolisme (produksi energi) yang berlangsung dalam tubuhnya.
·
Dengan
menyerap panas dari lingkungan. Bahkan, bila lingkungan sekitarnya (misalnya
udara sekitar) lebih dingin daripada jaringan atau tubuh binatang, makhluk
tersebut masih juga dapat menyerap energi radiasi matahari.
Interaksi panas hewan dengan lingkungan menguntungkan untuk mengatur suhu
tubuh meningkatkan/menurunkan pelepasan panas dari tubuh dan memperoleh panas
melaui :
1. Konduksi
Perpindahan atau pergerakan panas antara dua benda yang saling bersentuhan.
Panas mengalir dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah.
dipengaruhi oleh:
1. Luas permukaan benda yang saling bersentuhan
2. Perbedaan suhu awal antara kedua benda tersebut
3. Konduktivitas panas (tingkat kemudahan untuk
mengalirkan panas yang dimiliki suatu benda) dari kedua benda
Mamalia dan
Aves:
1. Konduktivitasnya rendah
2. Penahan panas yang baik ialah rambut dan bulu
3. Hanya akan melepaskan sejumlah kecil panas dari
tubuhnya ke benda lain yang bersentuhan dengannya
2.
Konveksi
Perpindahan panas antara dua benda yang terjadi melalui zat alir (fluida)
yang bergerak.
Proses
Konveksi:
1. Berlangsung sampai suhu tubuh kembali ke suhu normal
2. Perpindahan panas bisa dipercepat, apabila kecepatan
aliran fluida di sekeliling tubuh ditingkatkan
3. Terjadi dari lingkungan ke tubuh hewan, misalnya pada
saat udara panas bertiup di dekat hewan, lama-kelamaan tubuh hewan akan menjadi
lebih panas juga
3.
Radiasi
Perpindahan panas antara dua benda yang tidak saling bersentuhan misalnya
pada proses perpindahan panas dari matahari ke tubuh hewan.
Frekuensi
dan Intensitas Radiasi:
1. Tergantung pada suhu benda yang mengeluarkan radiasi.
Semakin tinggi suhu benda yang mengeluarkan radiasi, semakin tinggi pula
intensitas radiasinya
2. tubuh hewan (kulit, rambut, dan bulu) menyerap panas
radiasi dengan baik
3. berjemur pada hewan (khususnya poikiloterm) untuk
menaikkan atau memperoleh panas tubuh
4.
Evaporasi
Proses perubahan benda dari fase cair ke fase gas.misalnya pada mekanisme
ekskresi kelenjar keringat.
Evaporasi:
1. Cara penting untuk melepaskan panas tubuh
2. Hewan yang tidak memiliki kelenjar keringat, jika
tubuhnya panas, penguapan melalui saluran pernafasan dengan cara terengah-engah
(pada anjing diikuti dengan menjulurkan lidahnya)
3. Jika suhu tubuh meningkat, keringat akan membasahi
kulit, selanjutnya keringat akan menyerap kelebihan panas dari tubuh dan
mengubahnya menjadi uap, setelah keringat mengering, suhu tubuh pun turun
Hewan mempunyai kemampuan adaptasi terhadap perubahan suhu
lingkungan. Sebagai contoh, pada suhu dingin, mamalia dan burung akan
meningkatkan laju metabolisme dengan perubahan hormon-hormon yang terlibat di
dalamnya, sehingga meningkatkan produksi panas. Pada ektoterm (misal pada lebah
madu), adaptasi terhadap suhu dingin dengan cara berkelompok dalam sarangnya.
Hasil metabolisme lebah secara kelompok mampu menghasilkan panas di dalam
sarangnya.
Beberapa adaptasi hewan untuk mengurangi kehilangan panas,
misalnya adanya bulu dan rambut pada burung dan mamalia, otot, dan modifikasi
sistim sirkulasi di bagian kulit. Kontriksi pembuluh darah di bagian kulit dan
countercurrent heat exchange adalah salah satu cara untuk mengurangi kehilangan
panas tubuh.
Perilaku adalah hal yang penting dalam hubungannya dengan
termoregulasi. Migrasi, relokasi, dan sembunyi ditemukan pada beberapa hewan
untuk menurunkan atau menaikkan suhu tubuh. Gajah di daerah tropis untuk
menurunkan suhu tubuh dengan cara mandi atau mengipaskan daun telinga ke tubuh.
Manusia menggunakan pakaian adalah salah satu perilaku
unik dalam termoregulasi. Jenis-Jenis Dan Macam-Macam Adaptasi pada
termoregulasi berbagai hewan :
1. .AdaptasiMorfologi
Adaptasi morfologi adalah penyesuaian pada organ tubuh yang disesuaikan
dengan kebutuhan organisme hidup. Misalnya seperti gigi singa, harimau, citah,
macan, dan sebagainya yang runcing dan tajam untuk makan daging. Sedangkan pada
gigi sapi, kambing, kerbau, biri-biri, domba dan lain sebagainya tidak runcing
dan tajam karena giginya lebih banyak dipakai untuk memotong rumput atau daun
dan mengunyah makanan.
2. Adaptasi Fisiologi
Adaptasi fisiologi adalah penyesuaian yang dipengaruhi oleh lingkungan
sekitar yang menyebabkan adanya penyesuaian pada alat-alat tubuh untuk
mempertahankan hidup dengan baik. Contoh adapatasi fisiologis adalah seperti
pada binatang / hewan onta yang punya kantung air di punuknya untuk menyimpan
air agar tahan tidak minum di padang pasir dalam jangka waktu yang lama serta
pada anjing laut yang memiliki lapisan lemak yang tebal untuk bertahan di daerah
dingin.
3. Adaptasi Tingkah Laku
Adaptasi tingkah laku adalah penyesuaian mahkluk hidup pada tingkah laku /
perilaku terhadap lingkungannya seperti pada binatang bunglon yang dapat
berubah warna kulit sesuai dengan warna yang ada di lingkungan sekitarnya
dengan tujuan untuk menyembunyikan diri.
E.
Termoregulasi pada Hewan Ekstoterm
1. Hewan
ekstoterm adalah hewan yang suhu tubuhnya dipengaruhi oleh suhu lingkungan
sekitarnya.
·
Perolehan
panas tubuh tergantung pada berbagai sumber panas di lingkungan luar
·
Masalah yang
dihadapi tidak sama, tergantung pada jenis habitatnya
Hewan
Ekstoterm Akuatik
Suhu lingkungan akuatik relatif stabil Hewan tidak mengalami permasalahan
suhu lingkungan yang rumit. Suhu tubuh stabil dan relatif sama dengan suhu air.
Ikan Tuna mempunyai laju reaksi metabolik yang tinggi. Perbedaan suhu antara
bagian tubuh otot lebih panas daripada bagian lainnya yang digunakan untuk
berenang. Heat Exchanger (penukar panas) bekerja dengan prinsip counter current
(arus bolak-balik)
Hewan
Ekstoterm Terestrial
Suhu selalu berubah dengan variasi yang cukup besar. perbedaan signifikan
antara suhu udara siang dengan malam. hewan harus berusaha mengatur suhu
tubuhnya dengan cara mengatur perolehan dan pelepasan panas melalui mekanisme
termoregulasi. Hewan ekstoterm terestrial memperoleh panas dengan cara menyerap
radiasi matahari baik pada vertebrata maupun invertebrate misalnya:
Mengubah
warna permukaan tubuh (ubah penyerapan melanin, contoh: belalang rumput dan
kumbang mengubah warna tubuhnya menjadi lebih gelap
Menghadapkan
tubuh ke arah matahari, contoh: belalang Locust tegak lurus ke arah matahari
Sedangakan
cara pelepasan panas:
- Mengubah orientasi tubuh menjauhi sinar matahari
- Memanjat pohon
- Vasokonstriksi
- Vasodilatasi
Adaptasi
Hewan Ekstoterm terhadap Suhu Sangat Panas dan Sangat Dingin
Adaptasi
terhadap suhu sangat panas dilakukan dengan:
- Meningkatkan laju pendinginan dengan penguapan:
- melalui kulit, bagi hewan yang berkulit lembab (cacing dan katak) atau dengan cara berkeringat (untuk hewan yang mempunyai kelenjar keringat)
- melalui saluran pernafasan, bagi hewan yang kulitnya tebal dan kedap air (reptil dan insekta)
- Mengubah mesin metaboliknya agar bisa bekerja pada suhu tinggi (kadal dan reptil gurun)
Sedangkan
untuk adaptasi terhadap suhu sangat dingin dilakukan dengan:
- meningkatkan konsentrasi osmotic, titik beku cairan tubuh dapat diturunkan hingga dibawah 0oC. Zat terlarut: gula, seperti fruktosa atau derivatnya, dan gliserol (bermanfaat untuk melindungi membran dan enzim dari denaturasi akibat suhu yang sangat dingin. contoh: lalat dari Alaska, Rhabdophaga strobiloides, yang dapat bertahan hingga suhu -60oC.
- menghambat pembentukan kristal es di dalam sel untuk mencegah kerusakan membrane. Dilakukan dengan cara menambahkan glikoprotein antibeku ke dalam cairan tubuh (misal: ikan es dari antartika (Trematomus borchgrevink). Glikoprotein ialah molekul polimer dari sejumlah monomer yang tersusun atas tripeptida, yang terikat pada derivat galaktosamin (alanin-alanin-treonin- galaktosa derivat).
F.Termoregulasi
pada Hewan Endoterm
Hewan Endoterm adalah hewan yang panas tubuhnya berasal dari dalam tubuh
sebagai hasil dari proses metabolisme sel tubuh. Suhu tubuh dipertahankan agar
tetap konstan, walaupun suhu lingkungannya selalu berubah (contoh: burung dan
mamalia) dengan cara menyeimbangkan perolehan dan pelepasan panas.
Bila suhu
tubuh terlalu tinggi dilepaskan dengan cara:
- Vasodilatasi daerah perifer tubuh
- Berkeringat dan terengah-engah
- Menurunkan laju metabolisme (misal: menekan sekresi tiroksin)
- Respons perilaku (misal: berendam di air)
Sebaliknya
bila suhu tubuh terlalu rendah:
a.
Vasokonstriksi
b.
Menegakkan rambut (merinding)
c. Menggigil
(shivering)
d.
Meningkatkan laju metabolisme (dengan meningkatkan sekresi tiroksin)
e. Respons
perilaku (menghangatkan diri)
Mekanisme
Produksi Panas pada Hewan Endoterm
Pertama,
meningkatkan produksi panas metabolik dalam otot rangka (kontraksi otot):
- Terjadi secara sadar dengan cara menggerakkan anggota tubuh
- Tanpa sadar dengan cara menggigil (gerakan yang tidak teratur dan tidak mempunyai tujuan pergerakan tertentu, misalnya saat dingin)
Kedua,
- Memetabolisme jaringan lemak cokelat:
·
jaringan
lemak coklet berbeda dengan jaringan lemak putih
- jaringan lemak coklet dibungkus oleh selaput yang dipersarafi dengan baik oleh sistem saraf simpatis
- jika dirangsang, lemak akan dimetabolisme dalam mitokondria sel lemak, dan panas akan dihasilkan
·
membutuhkan
banyak oksigen sehingga hewan harus meningkatkan pasokan oksigen
2.
Meningkatkan sekresi hormon tiroid (T3 dan T4), hormon yang dapat meningkatkan
aktivitas metabolisme dalam sel
- Menyerap radiasi panas matahari
- Menegakkan rambut/bulu sehingga pelepasan panas secara konveksi dapat diperkecil
- Mengurangi aliran darah ke organ perifer dengan vasokonstriksi (menyempitkan pembuluh darah)
- Memberikan berbagai tanggapan perilaku
G. Adaptasi
Hewan Endoterm terhadap Suhu Sangat Panas dan Sangat Dingin
·
Adaptasi
terhadap Suhu Sangat Dingin
Pertama, masuk ke dalam kondisi heterotermi, yaitu mempertahankan adanya
perbedaan suhu di antara berbagai bagian tubuh. Contoh: burung dan mamalia
kutub yang mempunyai suhu pada pusat tubuh sebesar 38oC, namun suhu kakinya
hanya sekitar 3oC, secara fisiologis, kaki tetap berfungsi normal (telah
beradaptasi pada tingkat sel dan tingkat molekul)
Kedua, Hibernasi atau torpor, yaitu penurunan
suhu tubuh yang berkaitan dengan adanya penurunan laju
metabolisme, laju denyut jantung, laju respirasi, dan sebagainya. Periode
hibernasi, mulai dari beberapa jam hingga beberapa minggu, bahkan beberapa
bulan. Berakhirnya hibernasi dicapai dengan kebangkitan spontan melalui
peningkatan laju metabolisme dan suhu tubuh secara cepat, yang akan segera
mengembalikannya ke keadaan nomal
·
Adaptasi
terhadap Suhu Sangat Panas
Pertama, meningkatkan pelepasan panas tubuh dengan meningkatkan penguapan,
baik melalui proses berkeringat ataupun terengah-terengah.
Kedua, melakukan gular fluttering: yaitu menggerakkan daerah kerongkongan
secara cepat dan terus-menerus sehingga penguapan melalui saluran pernafasan
(dan mulut) dapat meningkat, akibatnya pelepasan panas tubuh juga meningkat.
Misalnya pada ayam yang sedang mengerami telur.
Ketiga, menggunakan strategi hipertermik, yaitu mempertahankan atau
menyimpan kelebihan panas metabolik di dalam tubuh sehingga suhu tubuh
meningkat sangat tinggi, contoh: unta dan rusa gurun.
Hipertermik
mengurangi pelepasan air dari tubuh, yang seharusnya digunakan untuk mendinginkan
tubuh melalui penguapan (untuk sementara). Hipertermik menimbulkan masalah
karena organ tertentu dalam tubuh (misalnya otak) kurang mampu mentoleransi
kenaikan suhu yang terlalu besar. Pendinginan dilakukan dengan cara kerja mirip
heat exchanger, lokasinya terletak pada rongga hidung.
Anonim.
2012. Keseimbangan Panas pada Hewan. http://www.
blogspot.com,diakses pada tanggal
25 Februari 2012.
Anonim. 2012. Pengaturan Suhu
Tubuh. http://bima.ipb.ac.id. diakses pada tanggal 25 Februari 2012.