2. Deskripsi Materi
Termoregulasi merupakan proses yang terjadi pada hewan untuk
mengatur suhu tubuhnya supaya tetap konstan, paling tidak supaya suhu
tubuhnya tidak mengalami perubahan yang terlalu besar. Tidak semua
hewan mampu mempertahankan suhu tubuh yang konstan.
Makhluk hidup dapat dikelompokkan atas dasar kemampuan
memproduksi panas : ektoderm, endoderm, dan heteroterm. Atau
mempertahankan suhu tubuh yang konstan yang dikenal dengan adanya
hewan berdarah dingin (poikiloterm) dan hewan berdarah panas
(homeoterm).
Kemampuan diatas diperlukan untuk melangsungkan proses
metabolisme tubuh yan normal maupun untuk bertahan dalam menghadapi
iklim disekelilingnya yang terlalu dingin atau terlalu panas.
Interaksi pertukaran suhu antara hewan dan lingkungannya yaitu :
konduksi, konveksi, radiasi, evaporasi.
3. Tujuan
Setelah mempelajari materi ini mahasiswa diharapkan dapat :
1. Mengelompokkan hewan berdasarkan kemampuan mengatur suhu
tubuhnya
2. Menguraikan berbagai perpindahan panas dialam
3. Menguraikan pengaturan suhu tubuh hewan ektoterm dan endoterm.
4. Menguraikan adaptasi hewan terhadap berbagai kondisi suhu
lingkungannya
5. Menjelaskan peristiwa hibernasi dan torpor.
5. 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.
6. A. Klasifikasi Pada Pengaturan Suhu
Hewan berdarah dingin ( poikiloterm)
mempertahankan suhu tubuhnya diatas suhu lingkungan. Dan hewan
mamalia mengalami periode torpor atau hibernasi.
Hewan berdarah panas(homeoterm. )
Hewan yang suhu tubuhnya konstan (tetap). contohnya ikan tropis atau
kadal hidup digurun atau seekor serangga yang sedang berjemur suhu
tubuhnya bisa lebih tinggi dari pada mamalia.
7. Hewan hemeotrem ( burung dan mamalia ) mempertahankan suhu
tubuh yang tinggi dan tetap aktif pada suhu luar yang dingin maupun
hangat. Aktivitas hewan polikilotrem menjadi berkurang pada suhu
menurun.
Lanjut....
8. Gambar 6.1.1 : Hubungan yang ideal antar suhu lingkungan dengan suhu tubuh (
kiri ), dan antar suhu lingkungan dengan produksi ( panas ). homeoterm
mempertahankan suhu tubuh, sedangkan poikilotrem tidak mempertahankan
suhu tubuh.
P
H
Suhu lingkungan
Suhu lingkungan
Produksipanas
Suhutubuh
PH
10. hewan endoterm adalah hewan yang mampu mempertahankan suhu
tubuh yang tinggi dengan produksi panas dari dalam.
Hewan endoterm dapat mempertahankan suhu tubuhnya lebih tinggi dan
pada suhu sekelilingnya pada musim dingin.
Dalam keadaan istirahat laju metabolisme hewan endoterm lima kali
lebih besar.
Lanjut....
11. Hewan ektoterm adalah hewan yang bergantung pada sumber panas dari
luar, terutama radiasi matahari.
Berukuran sama dan pada suhu yang sama pula.
Laju metabolisme termasuk rendah.
Tubuhnya tidak terlindungi dengan baik sehingga konduksi panas
sekelilingnya mudah terjadi.
Panas yang diproduksi tubuh dengan cepat akan hilang ke sekelilingnya.
Sebaliknya, karena konduksi panas dapat berlangsung dengan baik,
hewan kelompok ini dapat menyerap panas dari luar dengan cepat.
Lanjut....
12. Suhu Dan Panas Dalam Dunia Termodinamika:
Suhu Diukur Dalam Satuan Derajat Celsius (0c ).
Suhu Absolut Dinyatakan Dalam Kelvin (K) = - 273,15°C
Lanjut....
14. Dalam Dunia Biologi
Panas diukur dalam kalori.
1 kal = 4,184 joule (J)
Untuk meningkatkan suhu 100g air sebesar 75°C diperlukan 7500 kalori
(7,5 kkal).
jumlah panas yang dibutuhkan tersebut disebut kapasitas panas spesifik (
specific heat capacity).
15. Kapasitas Panas Spesifik
• Kps Air : 1,0 Kal
• Kps Karet : 0,5 Kal
• Kps Kayu : 0,4 Kal
• Kps Logam : 0,1 Kal
• Kps Udara : 0,24 Kal
16. Lanjut....
Jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu tubuh
hewan akan lebih sedikit dari pada jumlah yang diperlukan untuk
meningkatkan suhu air dalam jumlah massa yang sama
Kapasitas panas spesifik rata – rata tubuh mamalia sekitar 0, 8. jadi untuk
meningkatkan suhu 1000 gram mamalia sebesar 10C membutuhkan sekitar
800 kal.
17. Lanjut....
Nilai kapasitas panas spesifik yang tepat untuk tubuh hewan agak
bervariasi ; misalnya pada tikus berkisar antara 0, 78 – 0, 85 dengan
nilai rata – rata 0, 824.
Sebagian besar tubuh makhluk hidup terdiri dari air yang memiliki
kapasitas panas spesifik 1, 0.
18. Lanjut....
komponen lain seperti protein, tulang dan lemak cendrung untuk
menurunkan nilai. Lemak merupakan komponen penting, keberadaanya
sangat bervariasi dan nilai kapasitas panas spesifiknya hanya 0, 5. sehingga
untuk berbagai keperluan biasanya digunakan nilai rata – rata kapasitas
panas spesifik tubuh hewan sebesar 0, 8.
19. Pengaturan Suhu
Pada Hewan
Pengaruh Suhu Pada
Faal Hewan
Konduksi
Konveksi
Interaksi Pertukaran
Suhu Antara Hewan
Dan Lingkungannya
Pentingnya Suhu
Pada Mahluk
Hidup
Persamaan
Arrhenius
Persamaan Van’t
Hoff
SUB BAB II
20. Ikan dan invertebrata yang hidup
diperairan Arctic,hidup pada
kisaran suhu tubuh sekitar -
20celcius
sedangkan hewan yang hidup di
padang pasir suhu tubuhnya
sekitar +500 celcius
Seperti unta
Beberapa makhluk hidup lain
bahkan dapat hidup pada suhu
yang lebih ekstrim Contoh,telah
diketahui cacing polychaete hidup
dilubang laut dalam pada suhu ≥
800 celcius
PENGARUH SUHU PADA FAAL
HEWAN
Gambar 6.1.2 : (a) beruang, (b) unta, (c)
polychaete
(a)
(b)
(c)
21. .
Peningkatan suhu dapat meningkatkan laju reaksi fisik dan kimia,
contohnya adalah laju metabolisme
Pada burung & mamalia mampu mengatur suhu tubuh dan menjaganya pada
tingkat yang relatif konstant dan berbeda dengan suhu lingkungan luarnya.
(a) (b)
Gambar 6.1.3 : (a) aves, (b) mamalia.
22. Ket: k= konstanta laju reaksi
A= konstanta frekuensi tumbukan molekul
Eq= energi aktivasi
e= 2,72 (bilangan dasar log natural)
PENIGKATAN
SUHU
REAKSI
ENZIM
LAJU METABOLISME
PADA BERBAGAI
ORGANmempengaruhi mempengaruhi
Ketergantungan suatu reaksi terhadap suhu ini dinyatakan dalam persamaan
Arrhenius berikut :
Pentingnya Suhu Bagi Makhluk Hidup
24. Lanjut....
Umumnya, Q10 pada reaksi biologi
berada antara 2 dan 3, dengan kata
lain laju reaksinya menjadi 2x / 3x
lipat. Sebaliknya Q10 pada proses
fisika adalah 1.
karena itu dari nilai Q10 yang
didapat, sangat mungkin untuk
menentukan suatu proses yang
sedang berlangsung bersifat biologis
atau fisis
Bila suhu mutlak meningkat
nilai Q10 akan menurun.
Contohnya Q10 dari reaksi
biologi terukur antara 20 dan
300 C akan sedikit berbeda dari
Q10 untuk reaksi 70 dan 800 .
Hal ini karena pada suhu yang
lebih tinggi enzim yang terlibat
pada suatu reaksi akan mulai
terdenaturasi.
25. Interaksi Pertukaran Suhu Antara Hewan Dan
Lingkungannya
Hewan mempunyai kemampuan untuk memanipulasi
pertukaran bagi kebutuhannya mengatur suhu tubuhnya dengan
menambah atau mengurangi kehilangan perolehan panas.
Ada empat kemungkinan hewan dapat bertukar panas dengan
lingkunganya,yaitu :
1. Konduksi
2. Konveksi
3. Radiasi
4. Evaporasi
26. Q = kA (T2-T1)/d
Q = kehilangan panas lewat konduksi
K = konduktivitas
A = area yang mencakup pemindahan panas
(T1-T2)/d = gradien (perbedaan suhu udara
dan bagian perunit jarak)
konduksi
Konduksi
Pemindahan panas
Kontak fisik
langsung
Dua bagian
Keduanya.
Merupakan
Antara
Melalui
Antara
Secara
matematika
dirumuskan
Alur bagan 6.1.1 : konduksi
27. Panas mengalir perbedaan suhu
wilayah yang
bersuhu tinggi
wilayah yang
bersuhu rendah
Akan Mengikuti
Dari
Menuju
Laju pergerakan panas ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu:
a. wilayah terjadinya pergerakan panas
b. perbedaan suhu awal antara dua wilayah
c. konduktivitas panas pada wilayah tersebut.
Lanjut....
Alur bagan 6.1.2 : konduksi
28. - - - - - - - - -
- - - - - - - - -
- - - - - - - - -
Thernal radiation
evaporasi
conduction
convection
Gambar 6.1.4 : Kompleksitas pertukaran panas antara hewan dengan lingkungannya.
panah ke arah hewan berarti perolehan panas, sedangkan panah yang menjauhin
hewan berarti kehilangan panas.
29. Konduktivitas panas adalah cara untuk mengekspresikan bagaimana
mudahnya pergerakan panas pada suatu wilayah.
Nilainya akan bergantung pada sifat dari material. Contohnya logam
memiliki konduktivitas lebih tinggi dibandingkan dengan plastik.
Hewan menyusui sebagai contoh memiliki konduktifitas panas yang
lebih rendah, ini berarti mereka adalah penghambat panas yang
efesien, mereka akan menahan pergerakan panas.
30. Contoh media yang memiliki konduktifitas yang sangat rendah adalah
udara yang terperangkap dalam jaringan biologi seperti bulu hewan atau
bulu unggas.
Dengan demikian unggas dan
binatang menyusui akan kehilangan
panas bila terjadi kontak langsung
dengan bahan yang lebih dingin
Gambar 6.1.5 : bulu pada unggas
31. konveksi
Konveksi
Perpindahan
panas
Kekuatan
Zat cair atau gas
Benda padat.
Gerakkan bahan
cair atau gas
dibantu kekuatan
luar
Angin
Konveksi tidak
akan terjadi
Tidak terdapat
kekuatan dari luar.
Adalah
Pada
Melalui
Memiliki
Jika
Seperti
Sebaliknya
Cara
meningkatnya
kehilangan panas
Apabila
Alur bagan 6.1.3 : konveksi
37. Lanjut....
Radiasi
( elektromagnetik)
Permukaan yang ber
suhu lebih tinggi
Bagian lain yang
bersuhu lebih
rendah
Dipancarkan
Diabsorsi
Perbedaan suhu yang cukup
besar
Banyak panas yang hilang
Radiasi
Menyebabkan
Melalui
Alur bagan 6.1.5 : radiasi
38. Contoh :
Hewan menyerap radiasi permukaan yang disebut black bodies.
Black bodies menyerap semua jenis radiasi elektromagnetik .
kulit dan bulu yang berwarna gelap akan menyerap lebih banyak radiasi
dari pada kulit dan bulu yang bewarna terang.
39. Laju kehilangan panas dari hewan “berdarah panas” yang
berada dilingkungan yang dingin terjadi lewat konduksi dan
radiasi (sementara menghapuskan evaporasi).
Contohnya untuk hal ini misalnya perpindahan panas dari
matahari ke tubuh hewan.
Lanjut....
40. Lanjut....
Hewan Berdarah Panas
Dapat Menjaga Suhu Tubuhnya
Menjaga Suhu Tubuh Agar Tetap
Konstan
Bangsa Burung Dan Mamalia
Evaporasi
Adalah
Melalui
Bertujuan
Contoh
Alur bagan 6.1.6 : hewan berdarah panas
41. Lanjut....
Radiasi Panas
Semakin Pendek
Panjang
Gelombangnya
Pada Suhu
Permukaan
Penyebaran
Spektrum
Intensitasnya Semakin Tinggi
Suhu Permukaan
Tergantung
Menyangkut
Dari
Semakin Tinggi
Intensitasnya.
------------------
Maka
Alur bagan 6.1.7 : hewan berdarah panas
43. Evaporasi
Air menguap (evaporasi)
Perubahan bentuk (fase)
Bentuk cair
Bentuk gas
Sejumlah besar energi dalam
bentuk panas.
Dari lingkungan sekitarnya
Merupakan
Dari
Menjadi
Memerlukan
Menyebabkan pendinginan
Alur bagan 6.1.8 : evaporasi
44. Contohnya Pada Anjing
Jika tubuhnya panas, akan
meningkatkan penguapan melalui
saluran pernafasan mereka, dengan
cara terengah-engah. Yang diikuti
dengan menjulurkan lidahnya.
Gambar 6.1.8 : evaporasi
45. Lanjut....
suhu kulit lebih
tinggi
Suhu lingkungan
panas hilang
Radiasi dan
konduksi.
suhu lingkungan
tinggi
suhu tubuh
satu satunya
cara tubuh
melepaskan
panas
Lingkungan
tubuh memperoleh
suhu
Dari
Maka
Melalui
Melalui
Jika Jika
Dari
Maka
Dari
Alur bagan 6.9 : evaporasi
