THERMOREGULASI

Posted: 11 Maret 2011 by henry69irianto in Veterinary Tag:demam, endoterm, evaporasi, fisiologi, hewan, hipertermia, hipotermia, konduksi, konveksi, lemak coklat, panas, poikilotherm, radiasi, stress, suhu, termoregulasi, thermoregulasi, tubuh 0

PengertianUsaha hewan untuk mempertahankan suhu tubuhnya agar tetap konstan dan tidak terjadi perbedaan drastis dengan suhu lingkungannya disebut thermoregulasi. Di dalam tubuh hewan yang hidup selalu terjadi proses metabolisme. Dengan demikian selalu dihasilkan panas, karena tidak semua energi yang terbentuk dari metabolisme dimanfaatkan. Panas yang terbentuk dibawa oleh darah ke seluruh tubuh sehingga tubuh menjadi panas dan disebut sebagai suhu tubuh.

Suhu Tubuh NormalSuhu tubuh normal adalah panas tubuh yang terdapat dalam zona thermonetral. Suhu inti tubuh dapat diwakili oleh suhu rektum, karena rektum terhubung dengan rongga dalam tubuh dan mendapatkan banyak vaskularisasi. Contoh perbedaan suhu organ dalam dengan organ luar dapat kita bandingkan dari suhu mulut dengan suhu rektum. Suhu mulut normal lebih rendah 0,5oC.Adapun suhu tubuh normal dari beberapa hewan adalah sebagai berikut:

- Gajah             :    35,7 – 36,7oC - Kambing          :    38,7 – 40,7oC- Sapi perah       :    38,0 – 39,3oC - Domba            :    38,3 – 39,9oC- Sapi potong     :    36,7 – 39,1oC - Anjing             :    39,9 – 39,9oC- Babi               :   38,7 – 39,8oC - Kucing            :   38,1 – 39,2oC

Pembentukan Panas Tubuh

Sumber utama pembentukan panas tubuh adalah

kontraksi otot kerangka

proses-proses pencernaan makanan/metabolisme

mekanisme endokrin (epineprin dan norepineprin) menyebabkan pembentukan panas yang cepat, tapi juga cepat hilang

hormon-hormon tiroid menyebabkan kenaikan yang lamban tetapi lama

faktor eksternal dari lingkungan luar yang diterima tubuh secara radiasi, konveksi, dan konduksi

Apabila suhu lingkungan lebih rendah di bawah suhu badan normal, maka produksi panas otot sangat diperlukan. Jika panas diperlukan, maka serabut otot berulang-ulang berkontraksi (spasmodik) yang menimbulkan penggigilan/shivering, guna memproduksi panas yang cukup untuk mempertahankan suhu badan normal.Pada mamalia domestik, mamalia yang mengadakan hibernasi, rodensia, bayi manusia maupun hewan sumber panas adalah sejenis lemak tertentu. Lemak coklat, yang terletak di antara skapula, daerah aksila, mediastinum, dan mesenterium dalam abdomen. Lemak coklat berfungsi sebagai sumber panas untuk melindungi hewan-hewan muda terhadap suhu lingkungan yang rendah. Lemak ini mempunyai metabolisme yang cepat, yang diibaratkan seperti selimut listrik. Lemak coklat tidak ditemukan pada hewan dewasa. Lemak coklat berbeda dengan lemak putih (jaringan adiposa).

Pelepasan PanasPanas disingkirkan dari tubuh oleh radiasi dan konduksi (70%), evaporasi (27%), dan sejumlah kecil panas juga dibuang dalam urine (2%), dan feses (1%).1.    RadiasiYaitu panas dibebaskan atau dikeluarkan dengan cara pemancaran. Perpindahan panas antara dua benda terjadi tanpa harus ada sentuhan. Contohnya perpindahan panas dari matahari ke tubuh hewan. Tubuh hewan selain dapat memancarkan panas juga dapat menyerap panas. Kulit, rambut, dan bulu merupakan penyerap radiasi yang baik. Kulit dan rambut yang berwarna gelap akan lebih banyak menyerap radiasi daripada kulit dan rambut yang berwarna terang. 2.    KonduksiAdalah penghantaran panas yang terjadi karena bersentuhan dengan benda yang lebih rendah suhunya. Laju aliran panas dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti luas permukaan benda yang saling bersentuhan, perbedaan suhu awal antara kedua benda, dan konduktivitas panas dari kedua benda tersebut.Konduktivitas panas merupakan tingkat kemudahan untuk mengalirkan panas yang dimiliki suatu benda. Setiap benda memiliki konduktivitas yang berbeda. Hewan memiliki konduktivitas panas yang rendah dengan kata lain merupakan penahan panas (isolator) yang baik. Contohnya lagi adalah juga rambut dan bulu. Karena hal inilah aves dan mamalia yang banyak memiliki bulu dan rambut hanya akan melepas sejumlah kecil panas dari tubuhnya ke benda lain yang bersentuhan dengannya.3.    KonveksiIalah gerakan molekul-molekul gas atau cairan dengan suhu tertentu ke tempat lain yang suhunya berbeda, membantu konduksi. Dalam hal ini panas dari tubuh hewan dapat berpindah ke lingkungan sekitar atau sebaliknya, panas dari lingkungan yang masuk ke tubuh hewan. 4.    EvaporasiMerupakan proses perubahan benda dari fase cair ke fase gas. Dapat melalui penguapan lewat kulit dan saluran pernafasan dan dapat juga sebagian kecil pembebasan panas lewat feses dan urin. Evaporasi merupakan salah satu mekanisme penting pada hewan untuk menurunkan suhu/melepaskan panas dari

tubuh. Contohnya saat tubuh panas, hewan akan menanggapi kenaikan suhu tersebut dengan berkeringat. Keringat yang keluar akan membasahi kulit dan menyerap kelebihan panas tersebut dan menjadi uap. Setelah keringat kering suhu tubuh akan turun. Hanya saja tidak semua hewan memiliki kelenjar keringat. Hewan yang tidak dapat berkeringat seperti anjing akan meningkatkan penguapan melalui saluran pernapasan mereka. Pada anjing akan terengah-engah sambil menjulurkan lidahnya untuk mengurangi panas tubuh. Kulit merupakan tempat pembuangan panas yang utama, karena 85% dari panas dibuang oleh tubuh melalui kulit secara radiasi, konveksi, konduksi dan evaporasi.Pengeluaran panas dari tubuh tersebut di atas sangat dipengaruhi oleh temperatur sekelilingnya. Kondisi-kondisi yang dapat mempengaruhi suhu tubuh sehingga menyebab kan terjadinya variasi suhu tubuh antara lain umur, jenis kelamin, musim, aktivitas (latihan), iklim, waktu tidur, makan, minum.

Mekanisme Pengaturan Suhu TubuhAda beberapa proses yang dapat mempengaruhi produksi panas tubuh :

Mekanisme gerakan, misalnya dengan melakukan pemanasan sebelum melakukan sesuatu kegiatan

Mekanisme otonom, yakni dengan melakukan percepatan dalam proses metabolisme energi cadangan, misalnya dengan mengaktifkan termogenesis ”lemak coklat”.

Mekanisme adaptif/aklamasi, yakni dengan cara meningkatkan metabolisme basal

Selain aktivitas metabolisme berpengaruh dalam menetukan suhu tubuh, mekanisme umpan balik oleh syaraf melalui pusat pengaturan suhu di hipothalamus juga ikut berperan. Pengaturan suhu tubuh dilakukan oleh suatu sistem pengatur suhu yang pada dasarnya tersusun dari 3 komponen, yaitu: 1. Termoreseptor dan saraf aferen, 2. Hipotalamus, 3. Saraf eferen, dan efektor termoregulator. Fungsi utama dari sistem tersebut adalah menjaga supaya suhu selalu berada dalam zona termoneutral, jadi berfungsi seperti termostat dengan hipotalamus sebagai pusat kontrolnya.Di dalam hipotalamus tedapat reseptor-reseptor yang mendeteksi panas dan dingin yang masing-masing berlokasi di pars anterior dan pars posterior. Hipotalamus pars anterior mengatur pembuangan panas dan mencegah hilangnya panas secara berlebihan dari dalam tubuh, sehingga apabila bagian ini mengalami kerusakan maka pusat pengatur suhu tubuh menjadi tidak mampu mengatur suhu tubuh pada lingkungan yang panas, tetapi tetap mampu mengatur suhu tubuh pada lingkungan yang dingin. Pada bagian posterior dari hipotalamus berfungsi untuk mengatur penahan dan produksi, sehingga apabila bagian ini mengalami kerusakan maka kemampuan hewan menjaga suhu tubuhnya baik dalam lingkungan yang panas maupun dingin akan menjadi panas.Ujung-ujung saraf eferen yang berasal dari hipotalamus tersebut akan

terangsang apabila salah satu bagian dari hipotalamus tadi bekerja (aktif). Rangsangan  tersebut akan diubah menjadi impuls dan selanjutnya saraf eferen akan menghantarkan impuls dari pusat termoregulasi ke efektor panas dalam proses pembuangan panas dan efektor dingin dalam proses yang berhubungan dengan produksi panas.

Hewan Homeoterm dan PoikilotermBerdasarkan hubungan suhu tubuh dengan suhu lingkungan, hewan dibagi menjadi dua kelompok. Hewan homeoterm adalah hewan yang  mempunyai serangkaian respon refleks, terutama terintegrasi dalam hipotalamus bekerja untuk mempertahankan suhu tubuh dalam batas-batas yang sempit meskipun fluktuasi suhu sekitar besar. Dan hewan poikiloterm adalah hewan yang tidak dapat mempertahankan suhu tubuhnya terhadap suhu lingkungan sekitarnya.Bagi kelompok hewan poikiloterm, suhu lingkungan berpengaruh terhadap suhu tubuh hewan. Suhu organ tubuhnya yang terletak di sebelah dalam misalnya otak, jantung, hati, usus berbeda dengan suhu organ tubuh luar yang dipengaruhi oleh suhu sekitarnya. Suhu tubuh hewan ini sedikit di atas atau di bawah temperatur sekelilingnya, sehingga apabila temperatur lingkungan naik, maka suhu tubuhnya naik, sedangkan apabila temperatur lingkungannya turun, suhu tubuhnya ikut turun. Hewan poikiloterm juga disebut sebagai hewan ektoterm atau hewan berdarah dingin, karena suhu tubuhnya ditentukan dan dipengaruhi oleh suhu lingkungan eksternalnya. Yang termasuk dalam golongan ini adalah semua hewan yang tidak bertulang belakang (invertebrata) dan hewan bertulang belakang yang rendah tingkatannya (ikan, amphibi, reptil).Sedangkan bagi kelompok hewan homeoterm, suhu organ sebelah dalam seperti jantung, otak, hati, usus sangat kecil perbedaaannya dengan suhu organ yang terletak di sebelah luar. Suhu hewan ini tidak terpengaruh oleh suhu lingkungan luar.Hewan homeoterm juga disebut endoterm, karena suhu tubuhnya diatur oleh produksi panas yang terjadi dalam tubuh. Yang rermasuk golongan ini adalah mamalia dan bangsa burung. Hal tersebut karena mulut selalu terhubung dengan lingkungan luar tubuh dan terdapat banyak cairan (saliva) yang secara tidak langsung mengurangi panas yang ada. Hal yang membedakan dari kedua golongan tersebut adalah sistem pengatur panas tubuh (thermoregulasi), yang pada hewan poikiloterm belum berkembang baik sedangkan pada hewan homeoterm sudah berkembang dengan baik. Hewan homeoterm adalah hewan yang  mempunyai serangkaian respon refleks, terutama terintegrasi dalam hipotalamus bekerja untuk mempertahankan suhu tubuh dalam batas-batas yang sempit meskipun fluktuasi suhu sekitar besar.Suhu tubuh hewan selain dipengaruhi oleh suhu lingkungan/ habitat, juga dipengaruhi oleh bentuk tubuh, jenis makanan yang dikonsumsi, dan keadaan lingkungan di sekitarnya. Suhu tubuh pada kebanyakan hewan dipengaruhi oleh suhu lingkungannya. Ada hewan yang dapat hidup pada suhu -2oC namun ada juga yang dapat hidup pada suhu 50oC, seperti pada hewan yang hidup di daerah gurun. Meskipun pada kebanyakan kasus suhu tubuh hewan kebanyakan dipengaruhi oleh lingkungannya, namun pada beberapa hewan seperti burung

dan mamalia dapat mengatur suhu tubuh mereka, dan mempertahankannya agar tetap konstan, meski suhu lingkungan eksternalnya berubah – ubah.Suhu tubuh yang konstan diperlukan pada beberapa hewan karena perubahan suhu dapat mempengaruhi konformasi protein dan aktivitas enzim. Perubahan suhu tubuh dapat mempengaruhi laju kecepatan reaksi metabolisme dalam sel. Secara tidak langsung aktivasi dan aktivitas enzim juga terganggu.

Thermoregulasi Hewan EktotermSeperti yang sudah diketahui bahwa hewan ektoterm suhu tubuhnya dipengaruhi oleh suhu lingkungannya, maka perolehan panas tubuh bergantung pada berbagai sumber panas di lingkungan luarnya.

Termoregulasi pada hewan ektoterm akuatik

Suhu pada lingkungan akuatik relatif stabil sehingga hewan yang hidup di dalamnya tidak mengalami permasalahan terhadap suhu lingkungan yang rumit. Dalam lingkungan akuatik tidak dapat terjadi secara evaporasi, dengan radiasi juga kemungkinan terjadi sangat kecil, karena air merupakan penyerap radiasi inframerah yang efektif dan juga merupakan peredam panas yang baik. Pelepasan panas dari tubuh hewan akuatik (ikan) terutama terjadi melelui insang. Kelebihan panas dari tubuh hewan akuatik akan diserap atau dihamburkan oleh air sehingga suhu tubuh ikan akan stabil dan relatif sama dengan suhu air di sekitarnya. Meskipun hewan poikiloterm memproduksi panas dengan cara metabolisme, namun karena proses pelepasan panas ke lingkungannya sangat efektif, padahal hewan akuatik tidak memiliki insulasi yang memadai maka akan membuat perbedaan suhu tubuh dan lingkungan menjadi sangat kecil. Di dalam air hanya ada dua parameter yang dapat dimanipulasi untuk menaikkan panas tubuh yakni total produksi panas yang dinaikkan atau konduksi panas diturunkan.Namun pada beberapa jenis ikan seperti ikan hiu dan ikan tuna memiliki kemampuan untuk mempertahankan adanya perbedaan suhu antara bagian tubuh yang satu dengan yang lain. Ikan tuna juga mampu meningkatkan laju reaksi metabolik di tubuhnya, terutama pada otot yang digunakan untuk berenang dan pada saluran pencernaannya sehingga bagian tersebut selalu lebih panas dibandingkan bagian tubuh yang lain. Hal ini karena adanya heat exchanger (penukar panas) pada tubuh ikan tersebut yang bekerja dengan prinsip counter current (arus bolak-balik). Selama heat exchanger bekaerja, darah pada pembuluh arteri yang lebih dingin mengalir dari insang berdampingan dengan pembuluh vena yang suhunya lebih tinggi, yang mengalir ke insang. Dengan cara tersebut, panas dapat dipindahkan dari darah vena ke darah arteri, dan masuk kembali ke dalam organ tubuh sehingga suhu pada otot renang tetap berkisar antara 12-15oC, lebih tinggi daripada suhu air.

Termoregulasi pada hewan ektoterm teresterial

Pada hewan poikiloterm yang hidup di darat, seperti katak dan keong, suhu tubuhnya dapat lebih mendekati suhu udara lingkungannya.

Absorbsi panas melalui radiasi matahari atau dari sumber lain dapat meningkatkan suhu tubuh di atas suhu lingkungannya. Hewan tersebut dapat memelihara suhu tubuhnya dengan cara mengurangi penguapan dan kehilangan panas melalui konduksi, dan memaksimalkan penambahan panas melalui metabolisme dan radiasi yang dapat dilakukan secara stimulan. Sekalipun dapat bertahan hidup pada kisaran suhu tubuh yang relatif luas, hewan memiliki kisaran suhu tubuh tertentu yang ideal dan lebih disukai yang memungkinkan terselenggaranya proses fisiologis yang optimal. Kisaran suhu yang lebih luas dan dapat diterima hewan dinamakan kisaran toleransi termal. Berkaitan dengan adanya kisaran toleransi termal tersebut dikenal istilah suhu kritis minimum dan suhu kritis maksimum, yaitu suhu pada titik terendah dan tertinggi yang terdapat pada kisaran toleransi termal.Adapun adaptasi yang dilakukan hewan terhadap suhu yang ektrem. Jika suhu sangat panas, maka hewan tersebut akan meningkatkan laju pendinginan dengan penguapan melalui kulit (untuk hewan berkulit lembab seperti katak,cacing), berkeringat untuk hewan berkelenjar keringat, dan melalui saluran napas pada reptil dan terengah-engah pada anjing. Selain itu juga dapat dengan mengubah mesin metaboliknya agar bisa bekerja pada suhu tinggi seperti yang dilakukan reptil/kadal gurun. Jika suhu sangat dingin maka tubuh hewan tersebut akan menambah zat terlarut, seperti gula berupa fruktosa atau gliserol ke dalam cairan tubuh untuk meningkatkan konsentrasi osmotik sehingga titik beku cairan tubuh dapat diturunkan hingga dibawah 0 oC.

Thermoregulasi Pada Hewan EndotermHewan endoterm merupakan hewan yang panas tubuhnya berasal dari dalam tubuh, sebagai hasil dari proses metabolisme tubuh. Contoh hewannya yakni aves dan mamalia, namun ada juga ditemukan kemampuan untuk menjaga suhu tubuh agar tetap konstan dan tidak terlalu terpengaruh pada suhu lingkungan ini pada ular phiton dan ikan tuna.Pada hewan endoterm sejati seperti aves dan mamalia, dapat ditemukan adanya variasi suhu tubuh yang cukup besar. Cara mempertahankan suhu tubuh pada hewan ini pada dasarnya dilakukan dengan menyeimbangkan pembentukan dan pelepasan panas.Saat suhu tubuh terlalu tinggi hewan akan melepaskan kelebihan panas dengan vasodilatasi daerah perifer tubuh, berkeringat atau terengah-engah, menurunkan laju metabolisme misalnya dengan menekan sekresi tiroksin, dan dengan respon perilaku seperti berendam di air, mencari udara sejuk dan lain-lain. Sedang saat tubuh kedinginan maka tubuh akan melakukan vasokontriksi,  menegakkan rambut (merinding), menggigil (shivering), meningkatkan laju metabolisme dengan sekresi tiroksin, dan dengan respon perilaku seperti mencari dan membuat tempat yang hangat, berjemur sinar matahari, pada beberapa hewan dapat masuk pada kondisi heterotermi (yakni meempertahankan adanya perbedaan suhu di antara berbagai bagian tubuh seperti yang dilakukan burung dan mamalia kutub), dan   melakukan hibernasi atau torpor. Dengan demikian hewan tersebut akan dapat beradaptasi dengan

berbagai keaaan lingkungan. Adapun komponen yang diperlukan untuk menyelenggarakan pengendalian suhu tubuh hewan, yakni reseptor (termoreseptor), komparator (koordinator berupa otak [hipothalamus]), dan efektor. Ada dua reseptor yakni reseptor panas dan dingin. Pada saat ada rangsang berupa peningkatan suhu tubuh, reseptor panas akan terdepolarisasi, sedang reseptor dingin akan menghasilkan potensial aksi hanya jika ada rangsang berupa penurunan suhu. Reseptor tersebut ada di hipothalamus dan kulit, keduanya sangat penting untuk memantau perubahan suhu di pusat maupun di luar tubuh.

AklimatisasiAdalah penyesuaian tubuh terhadap suhu sekeliling dalam waktu yang lama (adaptasi) ini  akan menghasilkan penurunan sifat-sifat fisiologik sebagai hasil kehidupan hewan dalam suhu sekeliling yang cukup dingin/panas dalam waktu yang berkepanjangan.Penyesuaian fisiologik terhadap udara dingin yang dingin dapat dibagi dalam tiga kategori:Terhadap perubahan yang terjadi selama udara dingin dalam beberapa minggu apabila faktor lain tidak berubah (aklimasi dingin/cold acclimation)Modifikasi yang berkembang secara perlahan-lahan selama perubahan musim yang berjalan perlahan-lahan, dari iklim panas ke iklim winter (aklimatisasi dingin/cold acclimatization)Perubahan genetik dalam hewan lebih dari beberapa generasi akibat hasil seleksi sehingga menghasilkan individu yang mampu hidup dengan wajar dalam iklim yang dingin (adaptasi klimatik/climatic adaptation)Aklimatisasi terhadap suhu sekeliling yang cukup panas :

Turunnya nafsu makan, turunnya aktivitas kelenjar tiroid, turunnya produksi panas dan turunnya ketebalan bulu. - Umumnya daya tahan hewan terhadap aklimatisasi terhadap suhu sekeliling yang cukup panas jauh lebih rendah dibanding terhadap suhu sekeliling yang cukup dingin.

HipotermiaHewan yang hidup dalam cold stress atau zona hipotermia maka hewan untuk sementara masih mampu melakukan proses-proses metabolisme di samping menaikkan isolator (isolasi). Suhu tubuh demikian rendahnya, mengakibatkan jantung berdenyut secara perlahan dibarengi dengan hemokonsentrasi (kepekatan darah bertambah). Akibatnya proses metabolisme di dalam otak berhenti, hilangnya kesadaran, berhentinya denyut jantung yang diikuti dengan terdepresnya respirasi dan biasanya diikuti dengan kematian.

HipertermiaHewan yang hidup dalam heat stress, biasanya tidak mampu bertahan dalam waktu lama.Mula-mula hewan masih dapat mengatur suhu tubuhnya dengan cara melakukan perkeringatan yang kemudian dilanjutkan dengan panting. Pengaruh panas yang

tinggi menyebabkan kerusakan protein termasuk enzim metabolisme, maka hewan dengan cepat akan kehabisan tenaga. Biasanya kematian akan lebih cepat terjadi dibandingkan dengan pada keadaan hipotermia.

DemamMeningkatnya suhu tubuh di atas normal, yang merupakan suatu tanda/gejala dari penyakit. Sebagai respon terhadap infeksi atau penyakit-penyakit lainnya, terjadi pada mamalia maupun burung, reptilia, amphibia, dan ikan.Apabila diperlukan kehilangan panas (misalnya panas diperoleh dari exercise/latihan), maka pembuluh darah kulit akan berdilatasi sehingga aliran darah meningkat akibatnya panas hilang dengan cara radiasi. Akan tetapi apabila dengan cara radiasi masih kurang maka kelenjar keringat dirangsang untuk melepaskan panas secara evasporasi.Sebaliknya, untuk memperoleh panas (misalnya karena suhu lingkungan yang rendah), pembuluh darah kulit berkonstriksi dan aliran darah kulit menurun. Dengan demikian kehilangan panas secara radiasi dikurangi. Jika panas perlu dihasilkan, terdapat konstraksi serabut otot berulang-ulang (spasmodik) yang menimbulkan penggigilan. Semua fenomena fisiologis ini diproduksi selama demam, sering dengan urutan yang cepat. Penggigilan ini dikenal sebagai rigor. Pada hewan homeoterm, mekanisme thermoregulasinya bertindak seperti disesuaikan untuk mempertahankan suhu tubuhnya pada suhu yang lebih tinggi daripada normal. Yaitu thermostatnya dipasang pada titik yang baru di atas 37oC.Suhu yang tinggi akan membahayakan hewan. Apabila suhu rektum lebih dari 41oC untuk waktu yang lama, akan mengakibatkan beberapa kerusakan otak yang menetap. Apabila suhu rektum lebih dari 43oC, akan timbul pukulan panas (heat stroke), yang biasanya mendatangkan kematian.

Daftar PustakaFrandson, R. D.1992. Anatomi dan Fisiologi Ternak. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.Guyton, Arthur C.1988. Buku Teks Fisiologi Kedokteran.Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC.Isnaeni, Wiwi.2002. Fisiologi Hewan.Jakarta:Kanisius