Thermoregulasi

Thermoregulasi

1.  Adaptasi hewan terhadap jenis makanan di daerah tropis dan subtropis

2.  Mekanisme Thermoregulasi

  1. Temperatur tubuh

Tubuh hewan dapat mengatur temp. tubuh melalui sistem“ homeotermik.

Tubuh terdiri dari bagian luar dan bagian dalam.  Kandungan panas (H atau enthalpy) tubuh direfleksikan oleh temperaturnya. Dengan batasan bahwa termometer hanya mengukur temperatur termometer, jadi lokasinya sangat penting. Rataan temperatur dalam manusia adalah 37 oC pada dewasa yang sedang istirahat, tetapi anak kecil mempunyai variasi temperatur harian yang besar.

Kulit adalah bagian utama untuk pertukaran panas tubuh.  Temperatur kulit ditentukan oleh temperatur tubuh dalam dan lingkungan (temperatur, kelembaban, kecepatan angin). Jadi temperatur luar tubuh diatur oleh kebutuhan tubuh untuk menukar energi panas.

Temperatur tubuh bagian luar diukur pada permukaan dan pada kulit dan pada tangan dan pada kaki untuk medekati temperatur ruangan 19oC pada manusia yang berdiri pada ruangan dingin untuk beberapa jam. Temperatur tubuh bagian luar beberapa derajat lebih rendah daripada temperatur bagian dalam. Temperatur tubuh bagian luar dan ukuran bagian luar bervariasi tergantung pada temperatur lingkungan dan status termal individu bersangkutan.

Temperatur tubuh bagian dalam lebih konstan.  Namun, temperatur bagian dalam dapat bervariasi beberapa derajat celcius antara bagian berbeda yang tergantung pada aktivitas sel. Temperatur bagian tubuh dalam didapatkan konstan pada rektum sekitar 10-15 cm dari anus. Pengukuran temperatur rektum secara klinis biasanya pada kedalaman standar 5-10 cm.  Temperatur rektum turun ketika kaki dingin, karena darah dingin melewati rektum dalam vena. Temperatur rektum meningkat ketika bekerja yang banyak menggunakan kaki. Pada manusia batas limit atas panas tubuh : 41 – 43 oC

Kondisi normal suhu tubuh manusia bila :

  • suhu di oral 0.5 oC < di rektal
  • suhu dalam tubuh berbeda dengan luar tubuh.
  • karena ada fluktuasi diurnal variasi  temp. saat tidur         lebih rendah

dibandingkan saat terjaga (bangun)

  • khusus wanita, saat haid temp. tubuh tinggi

Berdasarkan hukum termodinamika pertama, Simpanan energi panas sebanding dengan perubahan energi metabolis dikurangi panas yang hilang sebagai heat increament. Tubuh berada dalam kesetimbangan energi panas, bila yang disimpan nol.  Namun, temperatur bagian dalam mungkin berubah seiring pertukaran enrgi panas in ternal antara bagian dalam dan bagian luar tanpa penyimpanan atau kehilangan energy panas pada aktivitas konstan.  Hewan berdarah panas dapat merubah metabolisme tubuhnya untuk menjaga produksi panasnya seimbang dengan panas yang hilang.  Hewan tersebut memiliki sistem pengontrol temperatur dan karenanya mempertahankan temperatur tubuh bagian dalam secara konstan.  Hewan berdarah dingin (poikilotherms) hidup dengan ritme temperatur prilaku, dan tidak punya pengontrol temperatur otonomi.  Temperatur bagian dalam dan bagian luar bervariasi sesuai dengan lingkungan dan aktivitas sel.

2. Kesetimbangan Panas

Pada hewan homeotermis jumlah panas yang dihasilkan atau diperoleh dari lingkungan harus setara dengan panas yang dilepaskan ke lingkungan.  Kesetimbangan panas dapat dijelaskan dengan rumus berikut:

M = ± K ± C ± R + E

M= produksi panas metabolis

K= pertukaran panas secara konduksi

C= pertukaran panas secara konveksi

R= pertukaran panas secara radiasi

E= pertukaran panas secara evaporasi

Balans antara produksi panas dan kehilangan panas sangat dipengaruhi oleh lingkungan dan aktivitas.  Saat dingin : kontraksi otot skeletal meningkat (di bawah kontrol hypothalamus) “ Shivering thermogenesis “.Saat panas : kontraksi otot dikurangi, karena peningkatan temperatur tubuh berasal dari peningkatan metabolisme di sel

Pelepasan Panas secara Konduktif

Pelepasan panas secara konduktif merupakan transfer energi panas secara langsung dengan adanya kontak anatara dua benda dengan temperatur yang berbeda (contoh: kulit dan dinding)

K = A x hc x (Ts – Ta)

A= luas permukaan

hc= konduktifitas termal material yang kontak dengan kulit

Ts= rataan temperatur kulit

Ta= temperatur udara

Transfer panas secara konduktif adalah fungsi aliran darah ke kulit, variasi utama yang terjadi dalam kulit-kulit bagian ekstrim (kaki, tangan) dan arteri-vena signifikan terjadinya transfer panas konduktif.

Pelepasan panas secara konvektif

Pelepasan panas dengan konveksi melibatkan pergerakan cairan/udara yang menyentuh kulit.

Konveksi bebas adalah kejadian dimana temperatur udara meningkat yang mengakibatkan kepadatannya menurun dan udara bergerak ke atas meninggalkan tubuh ternak. Dihambatnya pergerakan udara (oleh wool, bulu) dapat menurunkan laju transfer panas secara konvektif.  Oleh karenanya hewan yang telah beradaptasi dengan lingkungan panas memiliki ketebalan penutup tubuh (bulu) yang dangkal.

Adanya angin atau pergerakan hewan dapat meningkatkan pelepasan panas secara konvektif, hal demikian disebut forced convection.

Pelepasan panas secara Radiasi

Transfer panas secara radiasi adalah transfer panas dengan pertukaran gelombang elektromagnetis (gelombang panjang dan pendek)

Gelombang pendek, berasala dari sinar matahari, ada yang langsung mengena tubuh hewan, ada yang dipantulkan dari tanah, dan ada yang disebarkan oleh partikel-partikel di udara (debu).

Gelombang panjang, merupakan pertukaran panas secara radiasi di permukaan bumi antara hewan dan lingkungan sekitarnya (tanah, vegetasi, kandang).  Berdasarkan hasil-hasil kajian, transfer panas neto adalah meninggalkan tubuh hewan.

Pelepasan Panas secara Evaporatif

Pelepasan panas secara evaporatif dilakukan dengan dua jalan: pengeluaran keringat dan panting (napas terengah-engah).  Pada sapi, pengeluaran keringat secara kuantitatif lebih berperan daripada panting.  Pada temparatur udara (Ta) 40 oC sekitar 84% pelepasan panas secara evaporatif melalui pengeluaran keringat.

1. Panting

Pada sapi, peningkatan dalam ventilasi pernafasan berhubungan dengan paparan panas yang mengakibatkan terjadinya panting: peningkatan frekuensi pernafasan dan penurunan volume tidal dimana tidak ada kenaikan dalam konsumsi O2 sehingga pengeluaran energinya rendah.

Sapi melakukan panting dengan mulut tertutup dimana pertukaran panas terjadi pada mukosa dari saluran pernafasan bagian atas.

Panas dibawa oleh aliran darah ke mukosa nasal dan darah yang telah dingin mengalir ke vena sinus pada dasar skull (tengkorak?) dimana terjadi pertemuan dengan aliran darah dari telinga dan dari tanduk.  Darah yang dingin tersebut kemudian masuk ke jejaring arteri kecil (rete mirabile) yang selanjutnya masuk ke aliran darah yang menuju otak bagian dasar.

Jika kemampuan panting sudah mencapai ambang batas atas, dimana ternak sudah tidak mampu melepskan panas dengan panting maka mekanisme pengeluaran keringat terjadi.

2. Pengeluaran Keringat

Kelenjar keringat utama adalah eccrine and apocrin. Jumlah keringat yang dihasilkan oleh masing-masing kelenjar keringat sapi lebih sedikit daripada yang dihasilkan kelenjar keringat manusia.  Oleh karenanya sapi disebut sebagai not a sweating species.  Kulit sapi sangat jarang terlihat basah.

Tempat terjadinya penguapan adalah di permukaan kulit.  Rambut atau bulu hewan yang merupakan insulator sedikit menghambat pendinginan kulit.  Kelenjar apocrine dikontrol melalui sistem adrenergis.  Agen/zat penghambat farmakologis khusus seperti phenoxybenzamine dapat digunakan untuk membatasi pengeluaran keringat.  Hewan yang diberi phenoxybenzamine treated animal tidak mampu mempertahankan temperatur tubuhnya pada udara bertemperatur tinggi hanya dengan menggantungkan pada panting.  Hal ini menunjukkan bahwa pelepasan panas secara panting adalah tidak cukup.

3.  PRODUKSI PANAS : MEKANISME DAN PENGATURAN

Dalam proses metabolisme dihasilkan energi yang dapat dimanfaatkan untuk sintesis molekul-molekul baru, untuk kerja, dan dilepaskan sebagai panas.

Dalam suatu organisme, dalam berbagai tahapan biokimia, karbon dioksidasi menghasilkan CO2, hidrogen menjadi air, dan energi potential dirubah menjadi bentuk energi yang lain, yakni, termal, kimia, listrik, dan mekanik yang menghasilkan energi panas.

Jadi produksi panas adalah suatu pengukuran dari sejumlah transformasi energi pada ternak per satuan waktu.

3.1.  MEKANISME PRODUKSI PANAS TUBUH

Laju produksi panas dikontrol oleh sistem syaraf dan hormonal.

  1. A. Kontrol sistem syaraf (Neurocontrol)

¨        Pada tahun 1866 Tscherniak menemukan peran dari sistem syaraf dalam pengaturan laju metabolisme.  Hal ini dibuktikan dimana dengan melukai bagian tertentu dari otak kelinci menghasilkan peningkatan temperatur tubuh

¨        Selama abad ke 20, banyak ahli fisiologi membuktikan bahwa sistem syaraf pusat dan tepi membangun komponen penting dari sistem pengontrolan pengaturan panas tubuh (produksi dan pelepasan panas).

¨        Hipotalamus mengatur temperatur tubuh hewan mamalia (kambing, domba, babi, dan sapi).

¨        Laju produksi panas tubuh dipengaruhi oleh temperatur lingkungan yang merangsang reseptor tepi dan oleh perubahan-perubahan temperatur tubuh.  Sinyal-sinyal luaran dari sistem syaraf pusat yang merubah produksi panas tubuh diarahkan untuk mempromosikan pembakitan panas dengn menggigil (shivering)  atau bukan mmenggigil.

¨        Pendinginan yang dilokalisir dari hipotalamus atau sumsum tulang belakang meningkatkan produksi panas pada babi yang dipelihara pada temperatur udara dingin atau temperatur netral. Tetapi tidak berubah pada lingkungan yang hangat.  Peningkatan temperatur udara tertinggi adalah pada lingkungan dingin.

¨        Pemanasaan hipotalamus dan sumsum tulang belakang cenderung menurunkan produksi panas tubuh.

¨        Pendinginan hipotalamus mengakibatkan mengigil pada domba dan pemanasan hipotalamus mengurangi menggigil pada sapi di lingkungan dingin.

¨        Katekolamin dan prostaglandin mempunyai peran pada sistem syaraf pusat dalam pengaturan panas pada banyak spesies mamalia.

¨        Penginjeksian norepineprin (NE) secara intraventrikulus tidak mempunyai pengaruh pada lingkungan panas, tetapi pada lingkungan dingin menghambat produksi panas dan menggigil pada lingkungan dingin.

¨        Penginjeksian 5-hydroxytryptamine (5-HT) mengakibatkan menurunnya produksi panas dan temperatur tubuh kambing, domba dan sapi; tetapi pada anak sapi muda hal tersebut menurunkan temperatur tubuh tanpa adanya perubahan produksi panas secara nyata.

¨        Prostaglandin-E meningkatkan temperatur tubuh dan produksi panas pada anak sapi, tetapi prostaglandin-F tidak punya pengaruh terhadap termoregulasi.

  1. B. Pengontrolan oleh Hormon

Ada keterkaitan yang erat antara hormon kalorigenis (tiroksin (T4), triiodotironin (T3), hormon pertumbuhan (GH) dan glukokortikoid) dengan laju metabolis mamalia.

  1. Hormon Tiroid

¨        Tiroidektomi menurunkan produksi panas, dan pemberian casein beryodium meningkatkan produksi panas pada domba dan sapi.

¨        Penginjeksian tiroksin pada sapi Holstein meningkatkan produksi panas pada sapi yang beraklimatisasi pada temperatur netral (18oC) dan temperatur panas (32 oC).  Peningkatan produksi panas terjadi setelah periode laten 2 – 3 hari pada 18 oC dan 1-2 hari pada 32oC.  Pengaruh kalorigenis dari dosis tunggal T4 mempunyai carry-over effect (biological effective time) 3-4 hari setelah injeksi pada 18 oC dan 5-6 hari pada 32 oC.  Puncak respon metabolis terjadi pada hari ke 4 dan 5 setelah injeksi pada berturut-turut 18 oC and 32 oC.

  1. Hormon Pertumbuhan

¨        Penginjeksian hormon pertumbuhan pada sapi yang teraklimatisasi pada temperatur netral (18 oC) dan panas (38 oC) meningkatkan produksi panas berturut-turut 30-40% dan 50-60%.  Periode latennya 10-24 jam pada 18 oC dan 4-10 jam pada 38oC dengan biological effective time sekitar 40 jam pada 18oC dan 50 jam pada 38 oC.

Jadi hormon-hormon kalorigenis mempunyai periode laten yang lebih pendek dan biological effective time lebih panjang pada sapi yang teraklimatisasi lingkungan panas dibandingkan dengan sapi yang teraklimatisasi pada temperatur netral.

  1. Hormon Adrenalin

¨        Penginjeksian hydrocortisone meningkatkan produksi panas sapi yang diaklimatisasi pada temperature netral (18 oC) dan panas (35 oC).  Peningkatan dalam produksi panas terjadi setelah periode laten 3-4 hari pada 18 oC dan 2 – 3 hari pada 32oC.  Biological effective time dosis tunggal dari hydroxycortisone berlangsung selama 3 jam pada 18 oC dan 5 jam pada 32 oC.

¨        Infus norepineprin secara intravena pada sapi tidak menghasilkan pengaruh yang nyata, tetapi sebalikanya epineprin nyata meningkatkan produksi panas.

3.2.  PENGATURAN PRODUKSI PANAS TUBUH

Laju konsumsi O2 (VO2) pada temperatur kamar termonetral digunakan sebagai baseline untuk mengukur produksi panas tubuh, sebagai contoh heat increments dari otot yang bekerja, pakan, reproduksi, produksi dan termoregulasi.

  1. Ukuran Tubuh

¨        Produksi panas tubuh metabolis (BB/kg0.75) mamalia saat istirahat relative konstan untuk berbagai spesies.

¨        Produksi panas saat istirahat per satuan berat badan menurun secara eksponensial dengan meningkatnya umur pada sapi, kuda, domba dan kambing, tetapi tidak pada babi.

¨        Faktor-faktor yang mempengaruhi perubahan produksi panas selama pertumbuhan adalah pubertas, penyapihan, perubahan laju pertumbuhan, penstabilan sistem  neuroendocrine-homeothermic.

  1. Genetik

Produksi panas saat istirahat (resting HP) dari berbagai hewan berkuku berbeda dari  spesies ke spesies.

Kambing padang pasir mempunyai produksi panas lebih rendah dari yang diperkirakan untuk hewan dengan berat badan yang sama.  Sebaliknya, kambing yang menempati wilayah delta sungai Nil atau pegunungan mempunyai produksi panas yang sama atau sedikit lebih tinggi daripada nilai prediksi untuk berat badan metabolis mereka.

Produksi panas saat istirahat per satuan berat badan metabolis lebih tinggi pada sapi daripada domba.  Sementara diantara sapi yang didomestikasi, bangsa Zebu mempunyai produksi panas saat istirahat lebih rendah daripada sapi bangsa Eropa atau  Africander.

  1. Faktor-faktor Lingkungan

Paparan terhadap panas dalam waktu pendek (akut) dapat meningkatkan produksi panas tubuh.  Sementara paparan stres panas berkepanjangan (kronis) tidak mempengaruhi produksi panas.

Pada sapi Holstein dara produksi panas menurun 20% ketika musim berubah dari spring (semi) ke summer (panas).

Paparan hewan berkuku terhadap ruangan lingkungan dingin (climatic chambers) untuk waktu pendek atau panjang atau kondisi natural musim dingin meningkatkan produksi panas.  Namun, bison (Bison bison) produksi panasnya menurun sebagai respon terhadap lingkungan dingin.  Produksi panas bison meningkat pada temperature kamar–30oC dengan kecepatan angina 4.7 km/jam.

  1. Pakan dan Air Minum

Laju produksi panas (khususnya pada thermoneutral) tergantung pada kualitas dan kuantitas pakan yang dikonsumsi.  Pemuasaan menurunkan produksi panas tubuh.   Level nutrisi sebelumnya mempengaruhi produksi panas saat puasa.

Pembatasan air minum atau dehidrasi dapat menurunkan produksi panas.

Perubahan Mekanisme Aktivitas karena Pengaruh Suhu

Pengaruh Mekanisme
Saat Dingin

Mengurangi kehilangan panas

  • Vasokontriksi di kulit
  • Mengurangi luas permukaan
  • Perubahan tingkah laku
Saat Dingin

Meningkatkan Produksi panas

  • Kontraksi otot
  • Menggigil
  • Sekresi thyroid
  • Makan
Saat Panas

Meningkatkan kehilangan panas

  • Vasodilatasi di kulit
  • Berkeringat
  • Perubahan Tingkah laku
Mengurangi produksi panas
  • Aktivitas tubuh
  • Thyroid & Epinephrin sekresi
  • Makn

1 Comment

  1. hmm….bermanfaat bagi diriku.
    Makasih ^_^

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: