LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI HEWAN “TERMOREGUASI”
Disusun Oleh:
RIFKI MUHAMMAD IQBAL (1211702067) BIOLOGI IV B KELOMPOK IV
JURUSAN BIOLOGI
l I
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN) SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG 2013
i i
TERMOREGULASI
BAB I PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang Beberapa adaptasi hewan untuk mengurangi kehilangan panas, misalnya adanya bulu dan rambut pada burung dan mamalia, otot dan modifikasi sistem sirkulasi dibagian kulit. Kontraksi pembuluh darah dibagian kulit dan countercurrent heat exchange adalah salah satu cara untuk menguarangi kehilangan panas tubuh. Perilaku adalah hal yang penting dalam hubungannya hubungannya dengan termoregulasi. Migrasi, relokasi, dan sembunyi ditemukan pada bebrapa hewan untuk menurunkan suhu tubuh dengan caramandi atau mengipaskan daun telingan ke tubuh. Manusia menggunakan pakaian adalah salah satu perilaku unik dalam termoregulasi. Hewan yang aktif biasanya hidup pada kisaran suhu yang sempit, dimulai beberapa derajat 0
o
di bawah titik beku air murni (0 C) hingga sekitar 50 C. Perhatian utama kita akan tertuju o
pada suhu tubuh makhluk hidup itu sendiri. Misalnya suhu tubuh manusia sekitar 37 C, meskipun berada di tempat dingin maupun di tempat mandi uap panas. Metabolisme sangat sensitif terhadap perubahan suhu lingkungan internal seekor hewan misalnya laju respirasi seluler meningkat seiring peningkatan suhu sampai titik tertentu dan kemudian menurun ketika suhu itu sudah cukup tinggi sehingga mulai mendenaturasi enzim sifat-sifat membran juga berubah dengan perubahan suhu setiap hewan mempunyai kisaran suhu yang optimum.
1.2.Tujuan -
Pengamatan terhadap perubahan-perubahan perubahan-perubahan aktivitas jantung Daphnia sp. Dalam berbagai temperatur lingkungan dan mempelajarinya.
-
Menentukan koefisien aktifitas ( Q 10)
l I
i i
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Termoregulasi adalah suatu mekanisme makhluk hidup untuk mempertahankan suhu internal agar berada di dalam kisaran yang dapat ditolelir. Suhu berpengaruh kepada tingkat metabolisme. Suhu yang tinggi akan menyebabkan aktivitas molekul-molekul semakin tinggi karena energi kinetiknya makin besar dan kemungkinan terjadinya tumbukan antara molekul satu dengan molekul lain semakin besar pula. Akan tetapi, kenaikan aktivitas metabolisme hanya akan bertambah seiring dengan kenaikan suhu hingga batas tertentu saja. Hal ini disebabkan metabolisme di dalam tubuh diatur oleh enzim (salah satunya) yang memiliki suhu optimum dalam bekerja. Jika suhu lingkungan atau tubuh meningkat atau menurun drastis, enzim-enzim tersebut dapat terdenaturasi dan kehilangan fungsinya (Campbell, 2004). Di alam, pengaturan suhu tubuh oleh hewan dan manusia dilakukan untuk mengatur panas yang diterimanya atau yang hilang ke lingkungan. M ekanisme perubahan panas tubuh hewan dapat terjadi dengan 4 proses, yaitu konduksi, konveksi, radiasi, dan evaporasi. Konduksi adalah perubahan panas tubuh hewan karena kontak dengan suatu benda. Konveksi adalah transfer panas akibat adanya gerakan udara atau cairan melalui permukaan tubuh. Radiasi adalah emisi dari energi elektromagnet. Radiasi dapat mentransfer panas antar obyek yang tidak kontak langsung. Sebagai contoh, radiasi sinar matahari. Evaporasi adalah proses kehilangan panas dari permukaan cairan yang ditranformasikan dalam bentuk gas (Martini, 1998). Berdasarkan pengaruh pengaruh suhu lingkungan lingkungan terhadap suhu hewan, hewan, maka hewan dibagi menjadi dua golongan, yaitu poikioterm dan homoiterm dan homoiterm.. Suhu tubuh hewan poikioterm dipengaruhi oleh lingkungan. Suhu tubuh bagian dalam lebih tinggi dibandingkan dengan suhu tubuh luar. Hewan seperti ini juga disebut hewan berdarah dingin. Di lain pihak hewan homoiterm disebut hewan berdarah panas. Suhu tubuh hewan homoiterm lebih stabil, hal ini dikarenakan adanya reseptor dalam otaknya sehingga dapat mengatur suhu tubuh. Endotermik biasanya mempertahankan mempertahankan suhu tubuh mereka di sekitar 35 – 35 – 40°C 40°C (Duke, 1985). Hewan homoiterm dapat melakukan aktifitas pada suhu lingkungan yang berbeda
l I
akibat kemampuan mengatur suhu tubuh. Hewan homoiterm mempunyai variasi temperatur normal yang dipengaruhi oleh faktor umur, faktor kelamin, faktor lingkungan, faktor panjang waktu siang dan malam, faktor makanan yang dikonsumsi dan faktor jenuh pencernaan air. Hewan berdarah panas adalah hewan yang dapat menjaga suhu tubuhnya, pada suhu-suhu
i i
tertentu yang konstan biasanya lebih tinggi dibandingkan lingkungan sekitarnya. Sebagian panas hilang melalui proses radiasi, berkeringat yang menyejukkan badan. Proses evaporasi yang dilakukan berfungsi untuk menjaga suhu tubuh agar tetap konstan. Contoh hewan berdarah panas adalah bangsa burung dan mamalia (Swenson, 1997). Hewan ektoterm adalah hewan yang sangat bergantung pada suhu di lingkungan luar untuk meningkatkan suhu tubuhnya karena panas yang dihasilkan dari keseluruhan sistem metabolismenya hanya sedikit. Sedangkan hewan endoterm, adalah hewan yang suhu tubuhnya berasal dari produksi panas di dalam tubuh, yang merupakan hasil samping dari metabolisme jaringan. Suhu tubuh merupakan keseimbangan antara perolehan panas dari dalam (metabolisme) atau luar dengan kehilangan panas. Untuk menghadapi cuaca yang sangat buruk (terlalu dingin dingin atau terlalu panas). Hewan Hewan ektoterm perlu menghemat energi energi dengan cara hibernasi atau estivasi (Guyton,1993). Hewan
ektotermik
dan
endotermik
mempertahankan
suhu
tubuhya
dengan
mengkombinasikan mengkombinasikan empat kategori umum dari adaptasi, yaitu: 1. Penyesuaian Penyesuaian laju pertukaran panas antara antara hewan dengan sekelilingnya. sekelilingnya. Insulasi tubuh seperti, rambut, bulu, lemak yang terletak persis di bawah kulit untuk mengurangi kehilangan panas. Penyesuaian Penyesuaian ini terdiri dari beberapa mekanisme, diantaranya: a. Hewan Hewan endotermik endotermik mengubah jumlah darah darah yang yang mengalir mengalir ke kulitnya berdasarkan berdasarkan suhu di sekitarnya. Misal pada suhu dingin maka hewan endotermik akan mengecilkan diameter pembuluh darahnya (vasokontriksi) sehingga terjadi penurunan aliran darah, sedangkan pada musim panas hewan endotermik akan membesarkan diameter pembuluh darahnya (vasodilatasi) sehingga terjadi peningkatan aliran darah. b. Pengaturan arteri dan vena yang disebut penukar panas lawan arus ( countercurrent heat exchanger). Pengaturan lawan arus ini memudahkan pemindahan panas dari arteri ke vena di sepanjang pembuluh darah tersebut 2. Pendinginan melalui kehilangan panas evaporatif. Hewan endotermik endotermik dan ektotermik ektotermik terestial kehilangan kehilangan air melalui melalui pernapasan dan melalui
l I
kulit. Jika kelembapan udara cukup rendah, air akan menguap dan hewan tersebut akan kehilangan panas dengan cara pendingin melalui evaporasi. Evaporasi dari sistem respirasi dapat ditingkatkan dengan cara panting (menjulurkan lidah ke luar). Pendinginan melalui evaporasi pada kulit dapat ditingkatkan dengan cara berendam atau berkeringat
i i
3. Respons perilaku. Banyak hewan dapat dapat meningkatkan atau menurunkan menurunkan hilangnya panas tubuh dengan cara berpindah tempat. Mereka akan berjemur dibawah terik matahari atau pada batu panas selama musim dingin, menemukan tempat sejuk, lembab atau masuk ke dalam lubang di dalam tanah pada musim panas, dan bahkan bermigrasi ke lingkungan yang lebih sesuai. 4. Pengubahan laju produksi panas metabolik. Kategori penyesuaian ini hanya berlaku bagi hewan endotermik, khususnya unggas dan mamalia. Hewan endotermik akan meningkatkan produksi panas metaboliknya sebanyak dua tau tiga kali lipat ketika terpapar ke keadaan dingin (Campbell, 2004). Manusia memiliki rentan suhu normal manusia 36,4 dan 36,7 ˚C. Sedangkan suhu lingkungan normal sekitar 27˚C. Pada hasil h asil pengamatan, suhu lingkungan dapat berada diatas 27˚C dan mengalami perubahan di setiap kegiatan dapat disebabkan karena suhu merupakan besaran yang sangat bergantung pada keadaan lingkungan sekitar. Masing masing tempat memilki keadaan yang berbeda beda, seperti ketinggian dari permukaan laut, tekanan dan kelembapan udara. Jadi tempertur suatu ruang atau daerah dapat berubah ubah menurut fungsi keadaannya. keadaannya. Setelah praktikum, didapatkan didapatkan hasil bahwa terjadi peningkatan peningkatan dan penurunan suhu tubuh berdasarkan aktivitas. Hal ini terjadi dikarenakan suatu sistem termoregulasi dalam tubuh, yaitu suatu sistem yang berfungsi mengendalikan naik turunnya suhu tubuh berdasarkan perubahan suhu luar dan aktivitas yang dilakukan oleh organisme. Masing masing organisme yang yang dalam hal ini adalah manusia , memilki respon tubuh terhadap terhadap perubahan suhu yang berbeda. (Pearce, 1990) Termoregulasi manusia manusia berpusat berpusat pada hypothalamus hypothalamus anterior.
Terdapat tiga
komponen pengatur atau penyusun sistem pengaturan panas, yaitu termoreseptor, hypothalamus, dan saraf eferen. Termoregulasi dapat menjaga suhu tubuh. Dari perubahan keadaan lingkungan yang terjadi secara tiba tiba ataupun karena jenis akitifitas yang dilakukan oleh seseorang. Pada suhu tubuh yang konstan biasanya lebih tinggi dibandingkan lingkungan sekitarnya. Mekanisme pengaturan suhu tubuh merupakan penggabungan fungsi dari organ-organ tubuh tubuh yang saling berhubungan. berhubungan. Mamalia Memiliki dua jenis sensor sensor
l
pengatur suhu, yaitu sensor panas dan sensor dingin yang berbeda tempat pada jaringan
I
sekeliling (penerima di luar) dan jaringan inti (penerima di dalam) dari tubuh (Swenson,1997). i i
Suhu lingkungan lingkungan memiliki derajat yang tidak jauh berbeda berbeda dari suhu tubuh. Hal ini dapat mengisyaratkan bahwa suhu tubuh dan suhu lingkungan akan saling menyesuaikan. Penyesuaian Penyesuaian ini dilakukan untuk mencegah kerusakan dan gangguan sistem dalam tubuh yang dapat mengganggu kestabilan sel sel, sehingga sel sel rusak dan tidak mapu bermetabolisme secara sempurna (Gordon,1992). Suhu tubuh dapat mengalami pertukaran dengan suhu s uhu lingkungan, artinya panas tubuh dapat hilang atau berkurang akibat lingkungan yang lebih dingin atau lebih panas. Begitu juga sebaliknya, lingkungan dapat mempengaruhi suhu tubuh manusia. Perpindahan suhu antara manusia dan lingkungan terjadi sebagian besar melalui kulit. Proses kehilangan panas melalui kulit dimungkinkan karena panas diedarkan melalui pembuluh darah dan juga disuplai langsung ke fleksus arteri kecil melalui anastomosis arteriovenosa yang mengandung banyak otot. Kecepatan aliran dalam fleksus arteriovenosa yang cukup tinggi (kadang mencapai 30% total curah jantung) akan menyebabkan konduksi konduksi panas dari inti tubuh ke kulit menjadi sangat efisien. Dengan demikian, kulit merupakan radiator panas yang efektif untuk keseimbangan suhu tubuh (Swenson,1997). (Swenson,1997).
l I
i i
BAB III METODELOGI
3.1. Alat dan Bahan Alat
Bahan
-
Mikroskop
-
Es batu
-
Stopwatch
-
Kultur Daphnia sp
-
Counter
-
Pipet
-
Beaker Glass
-
Bunsen + kaki tiga + kasa
-
Termometer
-
Tabung Reaksi
3.2. Prosedur Kerja Kultur Daphnia sp Disiapkan Diletakan pada tabung reaksi yang berbedabeda suhu (5°, 15°, 25°, 35°, 45°, dan 55°C) Seekor Daphnia sp dari masingmasing suhu tadi Diambil dan diamati dibawah mikroskop dengan pembesaran 25x, lalu atur posisi daphnia agar terlihat jelas bagian jantungnya dan dan terlihat jelas denyutnya denyutnya Daphnia sp
Diamati dan hitung denyut jantungnya dalam interval 15 detik, penghitungan dilakukan sebanyak 3x pada masingmasing suhu daphnia tersebut. Data Penghitungan Dibuat garfik dan dihitung Q10 pada setiap pengukuran, dan diharapkan hasilnya sesuai dengan hukum Van’s Hoff
Grafik dan Hasil
l I
i i
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Hasil Suhu (°C) 5
Jumlah denyut jantung (per 15 detik) T1 = 13 T2 = 16 T3 = 19
15
T1 = 22 T2 = 22 T3 = 23
25
T1 = 26 T2 = 20 T3 = 26
35
T1 = 24 T2 = 25 T3 = 25
45
T1 = 27 T2 = 27 T3 = 28
55
T1 = 27 T2 = 31 T3 = 31
Rata-rata denyut jantung (per menit)
Q10
{ }
{ } { } {}
{}
l I
i i
4.2. Data Grafik Pengaruh Suhu Terhadap Terhadap Denyut Jantung (Per Menit) 140
) t i n e 120 m r e p 100 ( g n u t 80 n a j t u 60 y n e d i 40 s n e u 20 k e r f
118.7 109.2 96
98.4
25
35
89.2
64
0 5
15
45
55
Suhu (°C)
Pengaruh Suhu Terhadap Terhadap Laju Konsumsi O2 (Q10) 1.6 1.4
1.4
1.2 1.07
1
1.11 1.025
1.1
0 1
0.8
Q
0.6 0.4 0.2 0 5°-15°
15°-25°
25°-35°
35°-45°
45°-55°
Interval Suhu
l I
i i
4.3. Pembahasan Daphnia sp adalah sejenis zooplankton yang hidup di air tawar mendiami kolam-
kolam atau danau-danau. Daphnia sp dapat hidup di air tawar dan hidup didaerah tropis dan sub tropis kehidupan daphnia dipengaruhi oleh beberapa faktor ekologi perairan antara lain: suhu dan oksigen. Daphnia hidup pada kisaran ph cukup besar tetapi nilai yang optimal untuk kehidupannya sukar ditentukan, lingkungan pH yang netral dan relative basah yaitu pada pH Daphnia sp dapat di klasifikasikan dalam: 1-8 baik untuk Daphnia
Philum
: Arthropoda
Kelas
: Crustacea
Sub kelas
: Branchiopoda
Divisi
: Oigobranhiopoda
Ordo
: Cladocera
Pamili
: Daphnidae
Genus
: Daphnia
Spesies
: Daphnia magna
1. Morfologi Daphnia sp Pembagian segmen tubuh Daphnia hampir tidak terlihat. Kepala menyatu, dengan bentuk membungkuk ke arah tubuh bagian bawah terlihat dengan jelas melalui lekukan yang jelas. Pada beberapa spesies sebagian besar anggota tubuh tertutup oleh carapace, carapace, dengan enam pasang kaki semu yang berada pada rongga perut. Bagian tubuh yang paling terlihat adalah mata, antenna dan sepasang seta. Pada beberapa jenis Daphnia, bagian carapace nya tembus cahaya dan tampak dengan jelas melalui mikroskop bagian dalam tubuhnya. Beberapa Daphnia memakan crustacean dan rotifer kecil, tapi sebagian besar adalah filter feeder, memakan algae uniselular dan berbagai macam detritus organik termasuk protista dan bakteri. Daphnia juga memakan beberapa jenis ragi, tetapi hanya di lingkungan terkontrol seperti laboratorium. Pertumbuhannya dapat dikontrol dengan mudah dengan pemberian ragi. Partikel makanan yang tersaring kemudian dibentuk menjadi bolus yang akan turun melalui rongga pencernaan sampai penuh dan melalui anus ditempatkan di bagian ujung rongga pencernaan. Sepasang kaki pertama dan kedua digunakan untuk membentuk arus kecil
l I
saat mengeluarkan partikel makanan yang tidak mampu terserap. Organ Daphnia untuk berenang didukung oleh antenna kedua yang ukurannya lebih besar. Gerakan antenna ini sangat berpengaruh untuk gerakan melawan arus.
i i
Gambar.1. Daphnia magna 2.
Reproduksi Daphnia magna Mekanisme reproduksi Daphnia adalah dengan cara Parthenogenesis. Satu atau lebih
individu muda dirawat dengan menempel pada tubuh induk. Daphnia yang baru menetas harus melakukan pergantian kulit (molting) beberapa kali sebelum tumbuh jadi dewasa sekitar satu pekan setelah menetas. Siklus hidup Daphnia sp. yaitu telur, anak, remaja dan dewasa. Pertambahan ukuran terjadi sesaat setelah telur menetas di dalam ruang r uang pengeraman. Daphnia sp. dewasa berukuran 2,5 mm, anak pertama sebesar 0,8 mm dihasilkan secara
parthenogenesis. Daphnia magna. mulai menghasilkan anak pertama kali pada umur 4-6 hari. Adapun
umur yang dapat dicapainya 12 hari. Setiap satu atau dua hari sekali, Daphnia magna. akan beranak 29 ekor, individu yang baru menetas sudah sama secara anatomi dengan individu dewasa. Proses reproduksi ini akan berlanjut jika kondisi lingkungannya mendukung pertumbuhan. Jika kondisi tidak ideal baru akan dihasilkan individu jantan agar terjadi reproduksi seksual. Daphnia jantan lebih kecil ukurannya dibandingkan yang betina. Pada individu jantan terdapat organ tambahan pada bagian abdominal untuk memeluk betina dari belakang dan membuka carapacae betina, kemudian spermateka masuk dan membuahi sel telur. Telur yang telah dibuahi kemudian akan dilindungi lapisan yang bernama Ephipium untuk mencegah dari ancaman lingkungan sampai kondisi ideal untuk menetas. 3.
Kisaran Toleransi Suhu Daphnia magna lebih optimal. Daphnia hidup pada selang suhu 18-24°C. Daphnia
membutuhkan pH yang sedikit alkalin, yaitu 6,7-8,2. Selain pH, faktor lain yang berpengaruh
l
terhadap kehidupan Daphnia magna adalah suhu. Suhu air sangat mempengaruhi seluruh
I
aktivitas dan proses reproduksi organisme akuatik termasuk daphnia. Konsentrasi oksigen terlarut optimum bagi kehidupan Daphnia adalah minimal 5 mg/L, dengan adanya lumut dalam medium dapat menghasilkan oksigen terlarut karena lumut melakukan fotosintesis untuk mendukung kehidupan hidup Daphnia magna. Pada keadaan lingkungan yang kurang
i i
mendukung seperti adanya pencemaran air dan kurangnya ketersediaan makanan akan dihasilkan neonate Daphnia magna yang sedikit jumlahnya. Hal ini karena Daphnia sp. merupakan hewan akuatik yang sensitif terhadap pencemaran air, tetapi pada perlakuan 1 ini tidak ada penambahan pakan ragi pada medium, hanya makanan (nutrien) yang mungkin tersimpan dalam campuran dari ketiga komposisi (air sumur, lumpur dan lumut). 4.
Habitat Daphnia yang dikenal sebagai pakan ikan banyak ditemukan hampir seluruh pelosok
tanah, hidup secara bergerombol di perairan yang banyak mengandung bahan organik, atau sisa-sisa pembusukan tananam, seperti sawah, rawa, solokan dan perairan yang berair tenang atau tidak deras. Selain di Indonesia, Daphnia juga ditemukan di negara lain, seperti Malaysia, Thailand dan Kamboja. Daphnia termasuk hewan air yang tergolong kedalam jenis udang-udangan tingkat rendah. Adapun hidupnya mengambang di air dan berkelompok hingga jutaan ekor sehingga permukaan air tampak berwarna kemerahan. Hukum Van’t Hoff menyatakan : “ Dari setiap peningkatan suhu sebesar 10°C akan meningkatkan laju konsumsi oksigen atau dalam hal ini i ni adalah denyut jantung sebesar 2 10/T2-T1
sampai 3 kali kenaikan . Perhitungan Q10= [R2/R1] ”
Ketika melakukan praktikum
yang dilakukan pada suhu 35°C sampai 55°C tidak sesuai dengan hokum Van’t Hoff, karena mungkin dalam melakukan penelitian terjadi kesalahan penghitungan atau daphnia saat itu dalam keadaan stress. Sesuai dengan pendapat Pearce (1990) dalam bukunya yang mengatakan bahwa stress merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi termoregulasi.
l I
i i
BAB V KESIMPULAN
Termoregulasi adalah proses yang terjadi pada hewan untuk mengatur suhu tubuhnya supaya tetap konstan, paling tidak supaya suhu tubuhnya tidak mengalami perubahan yang terlalu besar. Tetapi tidak semua hewan mampu mempertahankan suhu tubuh yang konstan. Hewan yang mampu mempertahankan suhu tubuhnya dinamakan homoeterm, sedangkan yang tidak mampu mempertahankan suhu tubuh disebut poikiloterm. Termoreguasi melibatkan penyesuaian fisiologis dan periaku ektodermik dan endodermik, laju pertukaran panasnya dengan lingkungan eksternalnya dengan cara pendinginan melalui araporasi dan melalui respon perilaku burung dan mamalia dapat mengubah laju produksi panas metaboik insuasi, vasolidatasi dan penukar panas awan arus mengubah laju pertukaran panas mengeluarkan lidah berkeringat dan mandi berendam meningkatkan
penguapan,
sebagian
besar
hewan
serangga
dan
hewan
atau
ikan
membangkitkan panas metabolic melalui petukaran panas awan arus, beberapa invertebrate, amphibia dan reptilia mempertahankan suhu internal yang dapat ditoleris melalui penyesuaian penyesuaian perilaku. DAFTAR PUSTAKA Campbell, N. A, Jane Jane B. Reece, Reece, Lawrance G. Mitchell. Mitchell. 2004. Biology . Erlangga; Jakarta. Duke, N. H. 1995. The Physiology of Domestic Animal. Comstock Publishing; New York. Guyton, D. C. 1993. Fisiologi Hewan, Edisi 2. EGC; Jakarta. Martini. 1998. Fundamental Fundamental of Anatomy and Physiology Physiology 4th ed.. Prentice Hall International Inc.; New Jersey. Pearce ,Evelyn C. 1990. Anatomi dan Fisiologi untuk Paramedis. Gramedia; Jakarta. Swenson, G. G. M. 1997. Dules Physiology Physiology or Domestic Domestic Animals. Publishing Publishing Co. Inc.; USA.
l I
i i
