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.

Suhu tubuh hewan dipengaruhi oleh suhu lingkungan luar. Pada suhu -2^oC s.d suhu 50^oC 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.

Suhu Tubuh Hewan

Suhu tubuh ideal yang paling disukai Suhu Ekritik berkisar antara 35-40^oC.

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.

Berdasarkan kemampuan untuk mempertahankan suhu tubuh hewan dapat digolongkan menjadi:

HEWAN POIKILOTERM adalah hewan yang suhu tubuhnya selalu berubah seiring dengan berubahnya suhu lingkungan atau disebut juga Hewan Ektoterm di maan suhu tubuh ditentukan dan dipengaruhi oleh suhu lingkungan eksternal

HEWAN HOMEOTERM atau Hewan Endoterm adalah hewan yang suhu tubuhnya selalu konstan sekalipun suhu lingkungannya berubah. Suhu tubuh diatur oleh produksi panas yang terjadi dalam tubuh. kecuali beberapa insekta menghasilkan tambahan panas dengan melakukan kontraksi otot bersifat endotermik sebagian

Interaksi panas hewan dengan lingkungan menguntungkan untuk mengatur suhu tubuh meningkatkan/menurunkan pelepasan panas dari tubuh dan memperoleh panas melaui Konduksi -Konveksi -Radiasi –Evaporasi.

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

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

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

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

Termoregulasi pada Hewan Ektoterm

HEWAN EKTOTERM adalah hewan yang suhu tubuhnya dipengaruhi oleh suhu lingkungan sekitarnya

1. Perolehan panas tubuh tergantung pada berbagai sumber panas di lingkungan luar
2. Masalah yang dihadapi tidak sama, tergantung pada jenis habitatnya

Hewan Ektoterm 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 Ektoterm 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 ektoterm 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:

1. Mengubah orientasi tubuh menjauhi sinar matahari
2. Memanjat pohon
3. Vasokonstriksi
4. Vasodilatasi

Adaptasi Hewan Ektoterm terhadap Suhu Sangat Panas dan Sangat Dingin

Adaptasi terhadap suhu sangat panas dilakukan dengan:

1. Meningkatkan laju pendinginan dengan penguapan:
   1. melalui kulit, bagi hewan yang berkulit lembab (cacing dan katak) atau dengan cara berkeringat (untuk hewan yang mempunyai kelenjar keringat)
   2. melalui saluran pernafasan, bagi hewan yang kulitnya tebal dan kedap air (reptil dan insekta)
2. Mengubah mesin metaboliknya agar bisa bekerja pada suhu tinggi (kadal dan reptil gurun)

Sedangkan untuk adaptasi terhadap suhu sangat dingin dilakukan dengan:

1. meningkatkan konsentrasi osmotic, titik beku cairan tubuh dapat diturunkan hingga dibawah 0^oC. 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 -60^oC.
2. 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).

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:

1. Vasodilatasi daerah perifer tubuh
2. Berkeringat dan terengah-engah
3. Menurunkan laju metabolisme (misal: menekan sekresi tiroksin)
4. 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):

1. Terjadi secara sadar dengan cara menggerakkan anggota tubuh
2. Tanpa sadar dengan cara menggigil (gerakan yang tidak teratur dan tidak mempunyai tujuan pergerakan tertentu, misalnya saat dingin)

Kedua,

1. 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

1. Meningkatkan sekresi hormon tiroid (T3 dan T4), hormon yang dapat meningkatkan aktivitas metabolisme dalam sel
2. Menyerap radiasi panas matahari
3. Menegakkan rambut/bulu sehingga pelepasan panas secara konveksi dapat diperkecil
4. Mengurangi aliran darah ke organ perifer dengan vasokonstriksi (menyempitkan pembuluh darah)
5. Memberikan berbagai tanggapan perilaku

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.

Pengendalian Suhu Tubuh Hewan Endoterm

Komponen penyelenggara pengendalian suhu tubuh:

Reseptor (Termoreseptor): reseptor panas aktif bila suhu tubuh meningkat dan reseptor dingin aktif bila suhu tubuh menurun.

Komparator (kordinator): pusat kontrol

Efektor: mekanisme perbaikan