Panas dan Kehidupan

Derajat rasa panas, atau suhu, merupakan salah satu faktor lingkungan yang paling penting dalam fungsi makhluk hidup. Tingkat dari proses metabolisme yang diperlukan untuk hidup, seperti pembelahan sel dan reaksi enzim, tergantung pada suhu.

Karena air (cairan) merupakan komponen penting dari makhluk hidup seperti yang kita kenal, proses metabolisme hanya berfungsi dalam kisaran suhu yang relatif sempit, yakni dari sekitar 2 C sampai 120 C. Hanya yang makhluk hidup yang paling sederhana yang dapat berfungsi di dekat kisaran yg ekstrem ini. Sistem skala kehidupan yang lebih besar terbatas untuk rentang suhu yang lebih sempit.

Fungsi dari sebagian besar sistem kehidupan, tumbuhan dan hewan, adalah sangatdibatasi oleh variasi musiman dalam suhu. Proses kehidupan pada reptil,misalnya, melambat dalam cuaca dingin ke titik di mana mereka pada dasarnya berhentiberfungsi. Pada hari-hari cerah panas hewan-hewan ini harus menemukan tempat penampungan yang teduh untuk menjaga suhu tubuh mereka turun.

Untuk hewan yang diberikan, biasanya ada tingkat optimal untuk berbagai proses metabolisme. Hewan berdarah panas (mamalia dan burung) telah mengembangkanmetode untuk mempertahankan suhu tubuh internal mereka pada tingkat yang mendekatikonstan. Akibatnya, hewan berdarah panas dapat berfungsi pada tingkatan yang optimummelalui berbagai rentangan suhu eksternal. Meskipun pengaturan suhu ini membutuhkan tambahan pengeluaran energi, kemampuan beradaptasiyang dicapai bernilai baik.

TABEL 11.1 Harga Metabolik untuk Aktivitas Terpilih

Aktivitas Tingkatan metabolik

tidur 35Berbaring sadar 40Duduk tegak 50berdiri 60Berjalan (3mph) 140Pekerjaan fisik sedang 150bersepeda 250berlari 600menggigil 250

Dalam bab ini, kita akan membahas pemakaian energi, aliran panas, dan kontrol suhu pada hewan. Meskipun sebagian besar dari contoh kita akan spesifikkepada orang-orang, prinsip-prinsip umumnya berlaku untuk semua binatang.

11.1 Kebutuhan Energi Manusia

Semua sistem hidup membutuhkan energi untuk berfungsi. Pada hewan, energi ini digunakan untuksirkulasi darah, memperoleh oksigen, memperbaiki sel-sel, dan seterusnya. Sebagai hasilnya, bahkan padaistirahat total dalam lingkungan yang nyaman, tubuh membutuhkan energi untuk mempertahankan fungsi hidupnya. Sebagai contoh, seorang pria dengan berat 70 kg berbaring tenang dalam keadaan sadar mengkonsumsi sekitar70 Cal/h(1 cal=4.18 J; 1,000 cal =1 Cal; 1 Cal/h=1.16W) .Tentu saja, pemakaian energi meningkat seiring dengan aktivitas.

Jumlah energi yang dikonsumsi oleh seseorang tergantung pada orang ituberat badan dan tubuh. Telah ditemukan, bagaimanapun, bahwa jumlah energidikonsumsi oleh seseorang selama aktivitas tertentu dibagi dengan luas permukaantubuh seseorang kurang lebih sama bagi kebanyakan orang. Oleh karena itu,energi yang dikonsumsi untuk berbagai kegiatan biasanya dikutip di Cal / m2-jam. Tingkat ini dikenal sebagai tingkat metabolisme. Tingkat metabolisme untuk beberapa manusiakegiatan ditunjukkan pada Tabel 11.1. Untuk mendapatkan total konsumsi energi perjam, kita kalikan tingkat metabolisme dengan luas permukaan orang. rumus empiris berikut menghasilkan perkiraan yang baik untuk luas permukaan

Area (m2) = 0.202×W0.425×H0.725

Berikut W adalah berat dari orang dalam kilogram, dan H adalah tinggi dariorang dalam meter.Luas permukaan seorang pria 70-kg dengan tinggi 1.55m sekitar 1.70m2. Karenanya, tingkat metabolisme orang tsb saat istirahat (40 Cal / m2-jam) × 1.70m2= 68 Cal / jam, atausekitar 70 Cal / jam sebagaimana tercantum dalam contoh kita sebelumnya. Tingkat metabolisme saat istirahat ini disebut tingkat metabolisme basal.

11.2 Energi dari makanan

Energi kimia yang digunakan oleh hewan diperoleh dari oksidasi molekul makanan. Molekul gula glukosa, misalnya, dioksidasi sebagai berikut:C6H12O6 +6O2 →6CO2 +6H2O+energy

Untuk setiap gram glukosa dicerna oleh tubuh, 3.81 Cal energi dilepaskanuntuk penggunaan metabolisme.Nilai kalori per satuan berat adalah berlainan untuk berbagai makanan. Pengukuran menunjukkan bahwa, rata-rata, karbohidrat (gula dan pati) dan protein menyediakan sekitar 4 Cal / g; lipid (lemak) menghasilkan 9 Cal / g, dan oksidasialkohol menghasilkan 7 Cal / g2

Oksidasi makanan, yang melepaskan energi, tidak terjadi secara spontanpada suhu lingkungan normal. Untuk oksidasi yang nantinya akan diproses pada suhu tubuh, sebuah katalis harus mendorong reaksi. Dalam sistem kehidupan, molekul kompleks yang disebut enzim, menyediakan fungsi ini.

Dalam proses untuk memperoleh energi dari makanan, oksigen selalu dikonsumsi.Telah ditemukan bahwa, terlepas dari jenis makanan yang digunakan, 4.83 Cal

energi dihasilkan untuk setiap liter oksigen yang dikonsumsi. Dengan mengetahui hubungan dari hal ini, seseorang dapat mengukur dengan teknik yang relatif sederhana tingkat metabolismeuntuk berbagai kegiatan

Kebutuhan makanan sehari-hari seseorang tergantung pada kegiatan nya.sebuah sampel Jadwal dan pengeluaran energi associatedmetabolic per meter persegimeteran ditunjukkan pada Tabel 11.2. Dengan asumsi, seperti sebelumnya, bahwa luas permukaanorang yang kegiatannya ditunjukkan pada Tabel 11.2 adalah 1.7m2, total pengeluaran energi dia lk/pr adalah 3940 Cal / hari. Jika orang menghabiskan setengah hari tidursetengah hari beristirahat di tempat tidur, pengeluaran energi harian hanya akan1530 Cal.

Tabel 11.2 Pengeluaran metabolisme energi dalam satu hari

Kegiatan energi yg dikeluarkan (Cal / m2)8 jam tidur (35 Cal / m2-HR) 2808 jam kerja fisik sedang (150 Cal / m2-HR) 1200Membaca 4 jam, menulis, menonton TV (60 Cal / m2-HR) 2401 jam latihan berat (300 Cal / m2-HR) 3003 jam berpakaian, makan (100 Cal / m2-HR) 300Total pengeluaran 2320

Tabel 11.3 Kandungan komposisi dan energi dari beberapa makanan yang umum

Makanan Berat total berat prot berat karbo berat lemak energi total

Susu 1 ltr

Telur 1

Hamburger 1

! mangkuk wortel

Kentang (1 med.,panggang)

Apel

Roti, gandum hitam,1 iris

Donat

pada Tabel 11.2 (luas permukaan 1.7m2) dipenuhi oleh konsumsi 400 gkarbohidrat, 200 g protein, dan 171 g lemak.Komposisi dan kandungan energi dari beberapa makanan yang umum ditunjukkan padaTabel 11.3. Perhatikan bahwa jumlah dari bobot protein, karbohidrat, danlemak lebih kecil dari berat total makanan. Perbedaan ini disebabkan sebagian besardengan kadar air makanan. Nilai energi dikutip dalam tabel re fl ectfakta bahwa kandungan kalori dari protein, karbohidrat, dan lemakmenyimpang sedikit dari nilai rata-rata yang tercantum dalam teks.

Jika kelebihan zat tertentu, seperti air dan garam, yang tertelan, tubuh mampu menghilangkannya. Tubuh memiliki mekanisme, namun, untuk menghilangkan kelebihan asupan kalori. Selama jangka waktu kelebihan energidigunakan oleh tubuh untuk memproduksi jaringan tambahan. Jika konsumsikelebihan makanan terjadi bersamaan dengan olahraga yang berat, energi dapat digunakan untuk meningkatkan berat otot. Seringkali, bagaimanapun, kelebihanenergi disimpan dalam jaringan lemak yang diproduksi oleh tubuh. Sebaliknya,jika asupan energi lebih rendah dari permintaan, tubuh mengkonsumsi jaringan sendiri untuk membentuk defisit (mengatasi defisit). Sementara pasokan berlangsung, tubuh pertama kali menggunakan lemak yg tersimpan . Untuk setiap defisit 9 Cal energi , sekitar 1 g lemak digunakan. di bawah kelaparan parah, setelah lemak habis, tubuh mulai mengkonsumsi sendiriprotein. Setiap gram protein yang dikonsumsi menghasilkan sekitar 4 Cal. konsumsiprotein tubuh tentunya menghasilkan kemerosotan fungsi tubuh. Sebuah rel-atively perhitungan sederhana (lihat Latihan 11-4) menunjukkan bahwa rata-rata sehatorang dapat bertahan hidup tanpa makanan tetapi dengan air yang cukup sampai sekitar 50 hari. Orang gemuk bisa berbuat lebih baik, tentu saja. "Guinness Book of WorldRecords "menyatakan bahwa Angus Barbieri Skotlandia berpuasa dari bulan Juni 1965, untukJuli 1966, hanya mengonsumsi teh, co ff ee, dan air. Selama periode ini, iaBerat menurun dari £ 472 sampai £ 178

Bagi seorang wanita, kebutuhan energi meningkat agak selama kehamilan karena pertumbuhan dan metabolisme janin. Sebagaimana perhitungan berikut menunjukkan, energi yang diperlukan untuk pertumbuhan janin sebenarnya agakkecil. Mari kita asumsikan bahwa kenaikan berat badan janin selama 270 harikehamilan adalah seragam. Jika saat lahir janin memiliki berat 3 kg, setiap hari itu akan mendapatkan 11 g.Karena 75% dari jaringan terdiri dari air dan anorganik mineral, hanya 2.75 gpeningkatan massa harian adalah karena bahan organik, terutama protein. Oleh karena itu,Kalori ekstra per hari diperlukan untuk pertumbuhan janin

Calories required 2.75 g protein

day

× 4 Cal

g protein

11 Cal/day

Sebenarnya, mungkin tidak diperlukan bagi wanita hamil untuk meningkatkan asupan makanannyaasupan, karena kebutuhan energi janin dapat diimbangi dengan penurunanaktivitas fisik selama kehamilan.

11.3Pengaturan Suhu Tubuh

Orang-orang dan hewan berdarah panas lainnya harus mempertahankan suhu tubuh mereka pada tingkat yang hampir konstan. Sebagai contoh, suhu tubuh internal yang normal seseorang adalah sekitar 37◦C. Penyimpangan dari satu atau dua derajatdi kedua arah dapat menandakan beberapa ketidaknormalan. Jika mekanisme pengaturan suhu gagal dan suhu tubuh naik sampai 44◦ atau 45◦C, struktur proteindapat rusak secara ireversibel. Penurunan suhu tubuh di bawah sekitarHasil 28◦C dapat menyebabkan penyumbatan jantung.

Suhu tubuh dirasakan oleh pusat-pusat saraf khusus di otakdan oleh reseptor di permukaan tubuh. Berbagai mekanisme pendinginan atau pemanasan di tubuh kemudian diaktifkan sesuai dengan suhu. efisiensi otot dalam melakukan kerja eksternal adalah yang terbaik 20%. Oleh karena itu, padaSetidaknya 80% dari energi yang dikonsumsi dalam pelaksanaan kegiatan fisikdiubah menjadi panas di dalam tubuh. Selain itu, energi yang dikonsumsi untuk menjaga proses metabolisme dasar akhirnya semua diubah menjadi panas. Jika panas initidak dihilangkan, suhu tubuh dengan cepat akan meningkat menjadi tingkatan yg berbahaya. Suhu tubuh dirasakan oleh pusat-pusat saraf khusus di otakdan oleh reseptor di permukaan tubuh. Berbagai pendinginan atau pemanasanmekanisme tubuh yang kemudian diaktifkan sesuai dengan suhu. ituefisiensi otot dalam melakukan kerja eksternal adalah yang terbaik 20%. Oleh karena itu, padaSetidaknya 80% dari energi yang dikonsumsi dalam pelaksanaan kegiatan fisikdiubah menjadi panas di dalam tubuh. Selain itu, energi yang dikonsumsi untuk menjaga proses metabolisme dasar akhirnya semua diubah menjadi panas. Jika panas initidak dihilangkan, suhu tubuh dengan cepat akan meningkat menjadi berbahayatingkat. Sebagai contoh, selama aktivitas fisik sedang, seorang pria 70-kg dapat menghabiskan 260 Cal / jam. Dari jumlah ini, setidaknya 208 Cal diubah menjadi panas. Jika inipanas tetap dalam tubuh, suhu tubuh akan naik sebesar 3 C◦ / jam.Dua jam dari kegiatan seperti ini akan menyebabkan keruntuhan total. Untungnya, Tubuh memiliki sejumlah metode yang sangat efisien untuk mengendalikan panas yang mengalir keluar dari tubuh, dengan demikian mempertahankan suhu internal yang stabil.

Sebagian besar panas yang dihasilkan oleh tubuh diproduksi jauh di dalam tubuh, jauhdari permukaan. Untuk dihilangkan, panas ini harus pertama-tama akan dilakukanpada kulit. Untuk panas untuk mengalir dari satu daerah ke daerah lain, harus adaperbedaan suhu antara kedua daerah. Oleh karena itu, suhukulit harus lebih rendah dari suhu tubuh internal. Dalam hangatlingkungan, suhu kulit manusia adalah sekitar 35◦C. Dalam dinginlingkungan, suhu beberapa bagian kulit mungkin drop ke 27◦C.

Jaringan tubuh, tanpa aliran darah karena melalui itu, merupakan konduktor yang buruk. Jaringan tubuh, tanpa aliran darah karena melalui itu, merupakan konduktor yang buruk. Konduktivitas termal adalah sebanding dengan gabus (lihat Tabel 9.2).(Kc untuk jaringan tanpa darah adalah 18 Cal-cm / m2-jam-C◦.) Konduktivitas termal sederhana melalui jaringan tidak cukup untuk penghapusan kelebihan panas yang dihasilkanoleh tubuh. Perhitungan berikut menggambarkan hal ini. Asumsikan bahwaketebalan jaringan antara interior dan eksterior tubuh adalah 3 cmdan bidang-rata di mana konduksi dapat terjadi adalah 1.5m2. dengansuhu di ff erence T antara tubuh bagian dalam dan kulit 2◦C, panas aliran H per jam, dari Persamaan. 9.3

Untungnya tubuh memiliki metode lain untuk mentransfer panas. kebanyakanpanas diangkut dari dalam tubuh dengan darah dalam peredaran darahsistem. Panas memasuki darah dari sel interior dengan konduksi. Dalam hal ini,perpindahan kalor secara konduksi relatif cepat karena jarak antarakapiler dan sel-sel penghasil panas kecil. Sistem peredaran darah membawadarah YANG PANAS ke dekat permukaan kulit. Panas ini kemudian ditransfer keluar permukaan dengan konduksi. Selain mengangkut panas dari bagian dalamtubuh, sistem sirkulasi mengontrol ketebalan insulasi tubuh. Ketika aliran panas keluar dari tubuh berlebihan, kapiler dekat permukaanmenjadi menyempit dan aliran darah ke permukaan sangat berkurang. karenajaringan tanpa darah merupakan konduktor panas yang buruk, prosedur ini memberikan sebuahlapisan isolasi / insulasi panas di sekitar inti tubuh bagian dalam.

11.4 Pengendalian Suhu Kulit

Sebagaimana dinyatakan, untuk panas untuk mengalir keluar dari tubuh, suhu kulit haruslebih rendah dari suhu tubuh internal. Oleh karena itu, panas harus dikeluarkandari kulit pada tingkat yang cukup untuk memastikan bahwa kondisi ini dipertahankan.Karena konduktivitas panas udara sangat rendah (2.02 Cal-cm / m2-jam-C◦), jikaudara di sekitar kulit terbatas didefinisikan misalnya dengan pakaian-jumlahpanas yang dihapus oleh konduksi kecil. Permukaan kulit tersebut didinginkanterutama oleh konveksi, radiasi, dan evaporasi. Namun, jika kulit dikontak dengan konduktor panas yang baik seperti logam, cukup banyakpanas dapat dihilangkan dengan konduksi (lihat Latihan 11-6).11.5 konveksi

Ketika kulit terkena udara terbuka atau fluida lain, panas dipindahkandari itu oleh arus konveksi. Tingkat pemindahan panas sebanding denganluas permukaan terbuka dan dengan perbedaan suhu antara kulit danudara sekitarnya. Laju perpindahan kalor secara konveksi H’c diberikan oleh persamaan...

di mana Ac adalah daerah kulit yang terpapar ke udara terbuka; Ts dan Ta adalah kulit dansuhu udara, masing-masing; dan K?c adalah koefisien konveksi, yang memilikinilai yang terutama tergantung pada kecepatan angin yang berlaku. NilaiK?

c sebagai fungsi dari kecepatan udara ditunjukkan pada Gambar. 11.1. Sebagai plot menunjukkan, yangkoefisien konveksi awalnya meningkat tajam dengan kecepatan angin, dan kemudianpeningkatan menjadi kurang curam

Daerah terpapar Ac umumnya lebih kecil dari total luas permukaan daritubuh. Untuk orang telanjang berdiri dengan kaki bersama-sama dan lengan dekat dengantubuh, sekitar 80% dari luas permukaan terkena arus udara konvektif.(Daerah terpapar dapat dikurangi dengan meringkuk tubuh.)Perhatikan bahwa panas aliran-aliran dari kulit ke lingkungan hanya jika udaralebih dingin dari kulit. Jika sebaliknya yang terjadi, kulit sebenarnya dipanaskan oleh aliranudara konvektif .

Mari kita sekarang menghitung jumlah panas yang dikeluarkan dari kulit dengan konveksi. Pertimbangkan orang telanjang dengan total luas permukaan adalah 1.7m2. berdirilurus, bagian terpapar adalah sekitar 1.36m2. Jika suhu udara 25◦C dansuhu kulit rata-rata 33◦C, jumlah panas yang dibuang adalahH

c 1.36K

c ×8 10.9K

c Cal/hr

11.6 RADIASI

Persamaan 9.6 menunjukkan bahwa pertukaran energi dengan Hr radiasi meliputipangkat empat suhu; yaitu,.....

Namun, karena dalam lingkungan yang dihadapi oleh sistem kehidupan suhu pada skala absolut jarang bervariasi oleh lebih dari 15%, adalah mungkin untukdigunakan, tanpa banyak kesalahan, ekspresi linear untuk pertukaran energi radiasi(lihat Latihan 11-8a dan b); yaitu,...

mana Ts dan Tr adalah suhu permukaan kulit dan suhupermukaan yang terdekat dari radiasi yang, masing-masing; Ar adalah area tubuh yang berpartisipasidalam radiasi; e adalah emisivitas permukaan; dan Kr adalah radiasikoefisien. Pada rentang yang cukup lebar dari suhu, Kr adalah, rata-rata,sekitar 6,0 Cal / m2-jam-C◦

Seseorang mulai merasa tidak nyaman karena radiasi jika perbedaan suhu antara kulit terpapar dan lingkungan radiasimelebihi sekitar 6 C◦. Dalam kasus ekstrim, ketika kulit ini diterangi olehmatahari atau beberapa benda yang sangat panas lainnya seperti api, kulit dipanaskan secara intens.Seseorang mulai merasa tidak nyaman karena radiasi jika perbedaan suhu antara kulit terpapar dan lingkungan radiasimelebihi sekitar 6 C◦. Dalam kasus ekstrim, ketika kulit ini diterangi oleh

matahari atau beberapa benda yang sangat panas lainnya seperti api, kulit dipanaskan secara intens.Karena suhu sumber sekarang jauh lebih tinggi dari suhu kulit, yang sederhana ekspresi fi kasi dalam Pers. 11.5 tidak lagi berlaku.

11.7 pemanasan sec. Radiasi oleh matahari

Intensitas energi surya di bagian atas atmosfer adalah sekitar 1150 Cal /m2-jam. Tidak semua energi ini mencapai permukaan bumi. Beberapa di antaranya adalahdipantulkan oleh partikel udara dan uap air. Sebuah awan tebal mungkin memantulkansebanyak 75% dari radiasi matahari. Kemiringan rotasi sumbu bumi selanjutnya mengurangi intensitas radiasi matahari di permukaan. Namun,di gurun kering khatulistiwa, hampir semua radiasi matahari dapat mencapai permukaan.

Karena sinar matahari datang dari satu arah sajapaling besar setengahpermukaan tubuh terkena radiasi matahari. Selain itu area tegak lurus terhadap fluks surya dikurangi dengan cosinus dari sudut datang(lihat Gambar. 11.2). Saat matahari mendekati cakrawala, luas efektif untukintersepsi radiasi meningkat, tetapi pada saat yang sama intensitas radiasimenurun karena radiasi melewati lapisan tebal udara. Tetap sajajumlah energi matahari yang memanaskan kulit bisa sangat besar. Dengan asumsi bahwaintensitas penuh radiasi matahari mencapai permukaan, jumlah Hr panas yangtubuh manusia menerima dari radiasi matahari adalah

Berikut A adalah luas kulit orang, θ adalah sudut datang sinar matahari, dan e adalah emisivitas kulit. Emisivitas dari kulit didaerah panjang gelombang dari radiasi matahari tergantung pada pigmentasi. kulit gelapmenyerap sekitar 80% dari radiasi, dan kulit terang menyerap sekitar 60%. dariPersamaan. 11.6, orang berkulit terang dengan area kulit 1.7m2, dikenakan radiasi matahari yang intens pada sudut datang matahari sebesar 60◦, menerima panas pada tingkat 294 Cal / jam.pemanasan secara radiasi menurun sekitar 40% jika seseorang memakai pakaian berwarna terang. . pemanasan secara radiasi i juga berkurang dengan mengubah orientasitubuh terhadap matahari. Unta beristirahat di padang pasir tanpa naungan menghadapimatahari, yang meminimalkan area kulit yang terkena radiation.S surya

Organ Pengatur Suhu TubuhPusat pengatur panas dalam tubuh adalah Hypothalamus, Hipothalamus ini dikenal sebagai thermostat yang berada dibawah otak.Hipothalamus anterior berfungsi mengatur pembuangan panasHipothalamus posterior berfungsi mengatur upaya penyimpanan panas

Mekanisme pengaturan suhu Kulit –> Reseptor ferifer –> hipotalamus (posterior dan anterior) –> Preoptika hypotalamus –> Nervus eferent –> kehilangan/pembentukan panas

Asal Panas Pada Tubuh Manusia

Tubuh manusia merupakan organ yang mampu menghasilkan panas secara mandiri dan tidak tergantung pada suhu lingkungan. Tubuh manusia memiliki seperangkat sistem yang memungkinkan tubuh menghasilkan, mendistribusikan, dan mempertahankan suhu tubuh dalam keadaan konstan. Panas yang dihasilkan tubuh sebenarnya merupakan produk tambahan proses metabolisme yang utama.Adapun suhu tubuh dihasilkan dari :1. Laju metabolisme basal (basal metabolisme rate, BMR) di semua sel tubuh.2. Laju cadangan metabolisme yang disebabkan aktivitas otot (termasuk kontraksi otot akibat menggigil).3. Metabolisme tambahan akibat pengaruh hormon tiroksin dan sebagian kecil hormon lain, misalnya hormon pertumbuhan (growth hormone dan testosteron).4. Metabolisme tambahan akibat pengaruh epineprine, norepineprine, dan rangsangan simpatis pada sel.5. Metabolisme tambahan akibat peningkatan aktivitas kimiawi di dalam sel itu sendiri terutama bila temperatur menurun.Berdasarkan distribusi suhu di dalam tubuh, dikenal suhu inti (core temperatur), yaitu suhu yang terdapat pada jaringan dalam, seperti kranial, toraks, rongga abdomen, dan rongga pelvis. Suhu ini biasanya dipertahankan relatif konstan (sekitar 37°C). selain itu, ada suhu permukaan (surface temperatur), yaitu suhu yang terdapat pada kulit, jaringan sub kutan, dan lemak. Suhu ini biasanya dapat berfluktuasi sebesar 20°C sampai 40°C.Sistem Pengaturan Suhu TubuhSuhu tubuh manusia cenderung berfluktuasi setiap saat. Banyak faktor yang dapat menyebabkan fluktuasi suhu tubuh. Untuk mempertahankan suhu tubuh manusia dalam keadaan konstan, diperlukan regulasi suhu tubuh. Suhu tubuh manusia diatur dengan mekanisme umpan balik (feed back) yang diperankan oleh pusat pengaturan suhu di hipotalamus. Apabila pusat temperatur hipotalamus mendeteksi suhu tubuh yang terlalu panas, tubuh akan melakukan mekanisme umpan balik. Mekanisme umpan balik ini terjadi bila suhu tubuh inti telah melewati batas toleransi tubuh untuk mempertahankan suhu, yang disebut titik tetap (set point). Titik tetap tubuh dipertahankan agar suhu tubuh inti konstan pada 37°C. apabila suhu tubuh meningkat lebih dari titik tetap, hipotalamus akan terangsang untuk melakukan serangkaian mekanisme untuk mempertahankan suhu dengan cara menurunkan produksi panas dan meningkatkan pengeluaran panas sehingga suhu kembali pada titik tetap.Mekanisme Tubuh Ketika Suhu Tubuh Berubah1. Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh meningkat yaitu :a. Vasodilatasi

Vasodilatasi pembuluh darah perifer hampir dilakukan pada semua area tubuh. Vasodilatasi ini disebabkan oleh hambatan dari pusat simpatis pada hipotalamus posterior yang menyebabkan vasokontriksi sehingga terjadi vasodilatasi yang kuat pada kulit, yang memungkinkan percepatan pemindahan panas dari tubuh ke kulit hingga delapan kali lipat lebih banyak.b. BerkeringatPengeluaran keringat melalui kulit terjadi sebagai efek peningkatan suhu yang melewati batas kritis, yaitu 37°C. pengeluaran keringat menyebabkan peningkatan pengeluaran panas melalui evaporasi. Peningkatan suhu tubuh sebesar 1°C akan menyebabkan pengeluaran keringat yang cukup banyak sehingga mampu membuang panas tubuh yang dihasilkan dari metabolisme basal 10 kali lebih besar. Pengeluaran keringat merupakan salh satu mekanisme tubuh ketika suhu meningkat melampaui ambang kritis. Pengeluaran keringat dirangsang oleh pengeluaran impuls di area preoptik anterior hipotalamus melalui jaras saraf simpatis ke seluruh kulit tubuh kemudian menyebabkan rangsangan pada saraf kolinergic kelenjar keringat, yang merangsang produksi keringat. Kelenjar keringat juga dapat mengeluarkan keringat karena rangsangan dari epinefrin dan norefineprin.c. Penurunan pembentukan panasBeberapa mekanisme pembentukan panas, seperti termogenesis kimia dan menggigil dihambat dengan kuat.2. Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh menurun, yaitu :a. Vasokontriksi kulit di seluruh tubuhVasokontriksi terjadi karena rangsangan pada pusat simpatis hipotalamus posterior.b. PiloereksiRangsangan simpatis menyebabkan otot erektor pili yang melekat pada folikel rambut berdiri. Mekanisme ini tidak penting pada manusia, tetapi pada binatang tingkat rendah, berdirinya bulu ini akan berfungsi sebagai isolator panas terhadap lingkungan.c. Peningkatan pembentukan panasPembentukan panas oleh sistem metabolisme meningkat melalui mekanisme menggigil, pembentukan panas akibat rangsangan simpatis, serta peningkatan sekresi tiroksin.Penjalaran Sinyal Suhu Pada Sistem SarafSinyal suhu yang dibawa oleh reseptor pada kulit akan diteruskan ke dalam otak melalui jaras spinotalamikus (mekanismenya hamper sama dengan sensasi nyeri). Ketika sinyal suhu sampai di tingkat medulla spinalis , sinyal akan menjalar dalam traktus Lissauer beberapa segmen di atas atau di bawah, dan selanjutnya akan berakhir terutama pada lamina I, II dan III radiks dorsalis.Setelah mengalami percabangan melalui satu atau lebih neuron dalam medulla spinalis, sinyal suhu selanjutnya akan dijalarkan ke serabut termal asenden yang menyilang ke traktus sensorik anterolateral sisi berlawanan, dan akan berakhir di tingkat reticular batang otak dan komplek ventrobasal thalamus. Beberapa sinyal suhu pada kompleks ventrobasal akan diteruskan ke korteks somatosensorik.

Faktor Yang Mempengaruhi Suhu Tubuh1. Kecepatan metabolisme basalKecepatan metabolisme basal tiap individu berbeda-beda. Hal ini memberi dampak jumlah panas yang diproduksi tubuh menjadi berbeda pula. Sebagaimana disebutkan pada uraian sebelumnya, sangat terkait dengan laju metabolisme.

2. Rangsangan saraf simpatisRangsangan saraf simpatis dapat menyebabkan kecepatan metabolisme menjadi 100% lebih cepat. Disamping itu, rangsangan saraf simpatis dapat mencegah lemak coklat yang tertimbun dalam jaringan untuk dimetabolisme. Hamper seluruh metabolisme lemak coklat adalah produksi panas. Umumnya, rangsangan saraf simpatis ini dipengaruhi stress individu yang menyebabkan peningkatan produksi epineprin dan norepineprin yang meningkatkan metabolisme.3. Hormone pertumbuhanHormone pertumbuhan ( growth hormone ) dapat menyebabkan peningkatan kecepatan metabolisme sebesar 15-20%. Akibatnya, produksi panas tubuh juga meningkat.4. Hormone tiroidFungsi tiroksin adalah meningkatkan aktivitas hamper semua reaksi kimia dalam tubuh sehingga peningkatan kadar tiroksin dapat mempengaruhi laju metabolisme menjadi 50-100% diatas normal.5. Hormone kelaminHormone kelamin pria dapat meningkatkan kecepatan metabolisme basal kira-kira 10-15% kecepatan normal, menyebabkan peningkatan produksi panas. Pada perempuan, fluktuasi suhu lebih bervariasi dari pada laki-laki karena pengeluaran hormone progesterone pada masa ovulasi meningkatkan suhu tubuh sekitar 0,3 – 0,6°C di atas suhu basal.6. Demam ( peradangan )Proses peradangan dan demam dapat menyebabkan peningkatan metabolisme sebesar 120% untuk tiap peningkatan suhu 10°C.7. Status giziMalnutrisi yang cukup lama dapat menurunkan kecepatan metabolisme 20 – 30%. Hal ini terjadi karena di dalam sel tidak ada zat makanan yang dibutuhkan untuk mengadakan metabolisme. Dengan demikian, orang yang mengalami mal nutrisi mudah mengalami penurunan suhu tubuh (hipotermia). Selain itu, individu dengan lapisan lemak tebal cenderung tidak mudah mengalami hipotermia karena lemak merupakan isolator yang cukup baik, dalam arti lemak menyalurkan panas dengan kecepatan sepertiga kecepatan jaringan yang lain.8. AktivitasAktivitas selain merangsang peningkatan laju metabolisme, mengakibatkan gesekan antar komponen otot / organ yang menghasilkan energi termal. Latihan (aktivitas) dapat meningkatkan suhu tubuh hingga 38,3 – 40,0 °C.9. Gangguan organKerusakan organ seperti trauma atau keganasan pada hipotalamus, dapat menyebabkan mekanisme regulasi suhu tubuh mengalami gangguan.

Berbagai zat pirogen yang dikeluarkan pada saai terjadi infeksi dapat merangsang peningkatan suhu tubuh. Kelainan kulit berupa jumlah kelenjar keringat yang sedikit juga dapat menyebabkan mekanisme pengaturan suhu tubuh terganggu.10. LingkunganSuhu tubuh dapat mengalami pertukaran dengan lingkungan, artinya panas tubuh dapat hilang atau berkurang akibat lingkungan yang lebih dingin. 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 panas dari inti tubuh ke kulit menjadi sangat efisien. Dengan demikian, kulit merupakan radiator panas yang efektif untuk keseimbangan suhu tubuh.

Mekanisme Kehilangan Panas Melalui Kulit1. RadiasiRadiasi adalah mekanisme kehilangan panas tubuh dalam bentuk gelombang panas inframerah. Gelombang inframerah yang dipancarkan dari tubuh memiliki panjang gelombang 5 – 20 mikrometer. Tubuh manusia memancarkan gelombang panas ke segala penjuru tubuh. Radiasi merupakan mekanisme kehilangan panas paling besar pada kulit (60%) atau 15% seluruh mekanisme kehilangan panas.Panas adalah energi kinetic pada gerakan molekul. Sebagian besar energi pada gerakan ini dapat di pindahkan ke udara bila suhu udara lebih dingin dari kulit. Sekali suhu udara bersentuhan dengan kulit, suhu udara menjadi sama dan tidak terjadi lagi pertukaran panas, yang terjadi hanya proses pergerakan udara sehingga udara baru yang suhunya lebih dingin dari suhu tubuh.2. KonduksiKonduksi adalah perpindahan panas akibat paparan langsung kulit dengan benda-benda yang ada di sekitar tubuh. Biasanya proses kehilangan panas dengan mekanisme konduksi sangat kecil. Sentuhan dengan benda umumnya memberi dampak kehilangan suhu yang kecil karena dua mekanisme, yaitu kecenderungan tubuh untuk terpapar langsung dengan benda relative jauh lebih kecil dari pada paparan dengan udara, dan sifat isolator benda menyebabkan proses perpindahan panas tidak dapat terjadi secara efektif terus menerus.3. EvaporasiEvaporasi ( penguapan air dari kulit ) dapat memfasilitasi perpindahan panas tubuh. Setiap satu gram air yang mengalami evaporasi akan menyebabkan kehilangan panas tubuh sebesar 0,58 kilokalori. Pada

kondisi individu tidak berkeringat, mekanisme evaporasi berlangsung sekitar 450 – 600 ml/hari.Hal ini menyebabkan kehilangan panas terus menerus dengan kecepatan 12 – 16 kalori per jam. Evaporasi ini tidak dapat dikendalikan karena evaporasi terjadi akibat difusi molekul air secara terus menerus melalui kulit dan system pernafasan.Selama suhu kulit lebih tinggi dari pada suhu lingkungan, panas hilang melalui radiasi dan konduksi. Namun ketika suuhu lingkungan lebih tinggi dari suhu tubuh, tubuh memperoleh suhu dari lingkungan melalui radiasi dan konduksi. Pada keadaan ini, satu-satunya cara tubuh melepaskan panas adalah melalui evaporasi.Memperhatikan pengaruh lingkungan terhadap suhu tubuh, sebenarnya suhu tubuh actual ( yang dapat diukur ) merupakan suhu yang dihasilkan dari keseimbangan antara produksi panas oleh tubuh dan proses kehilangan panas tubuh dari lingkungan.4. UsiaUsia sangat mempengaruhi metabolisme tubuh akibat mekanisme hormonal sehingga memberi efek tidak langsung terhadap suhu tubuh. Pada neonatus dan bayi, terdapat mekanisme pembentukan panas melalui pemecahan (metabolisme) lemak coklat sehingga terjadi proses termogenesis tanpa menggigil (non-shivering thermogenesis). Secara umum, proses ini mampu meningkatkan metabolisme hingga lebih dari 100%. Pembentukan panas melalui mekanisme ini dapat terjadi karena pada neonatus banyak terdapat lemak coklat. Mekanisme ini sangat penting untuk mencegah hipotermi pada bayi.

Tabel Perbedaan derajat suhu normal pada berbagai kelompok usia (Tamsuri Anas, 2007)Menurut Tamsuri Anas (2007), suhu tubuh dibagi menjadi :                     Hipotermi, bila suhu tubuh kurang dari 36°C                     Normal, bila suhu tubuh berkisar antara 36 – 37,5°C                     Febris / pireksia, bila suhu tubuh antara 37,5 – 40°C                     Hipertermi, bila suhu tubuh lebih dari 40°C