ZONA SUHU & THERMOREGULATOR GUSTI RUSMAYADI PS. Agroekoteknologi - Faperta Unlam
ZONA SUHU &
THERMOREGULATOR
GUSTI RUSMAYADI
PS. Agroekoteknologi - Faperta Unlam
Zona Suhu
Sub Pokok Bahasan
1. Cekaman Dingin dan Cekaman Panas
2. Titik Kritis Suhu
Tujuan Instruksional Khusus : Setelah mengikuti perkuliahan ini diharap mahasiswa mampu menjelaskan kembali tentang zona suhu dan titik kritis
Pokok Bahasan:
Thermoregulasi
A. Sub Pokok Bahasan
1. Produksi Panas
2. Aliran Panas
3. Keseimbangan Panas
B. Tujuan Instruksional Khusus:
Setelah mengikuti perkuliahan ini diharap mahasiswa mampu
menjelaskan kembali tentang:
1. produksi panas,
2. aliran panas dan
3. mekanisme pengaturan panas dalam tubuh
• Ternak masih hidup, di luar zona tersebut mati
• Terbagi zona hipotermia, homeotermia dan hipertermia
Zona kehidupan
• Zona suhu dalam tubuh ternak stabil tetapi dapat mengalami cekaman dingin atau cekaman panas
Zona homeotermis
• Zona suhu tubuh ternak stabil tetapi dibatasi titik kritis bawah dan atas
Zona termonetral
• Zona suhu tubuh ternak stabil tanpa melakukan adjusment.
• BMR tetap
• Suhu tubuh tetap
Zona nyaman (thermo comfort)
Di bawah suhu nyaman
Mengalami cekaman dingin
(vasokonstriksi, piloereksi)
Peningkatan produksi panas
Suhu tubuh turun
Di atas suhu nyaman
Ada usaha membuang panas
(vasodilatasi, berkeringat, panting
Produksi panas tubuh turun
Buang panas secara fisik. (Van’t Hoff’s
rule)
A = Death from cold B = Summit Heat product A – C = Cold stress B - C = Regulatory heat product C = LCT (Low Critical Temperature) C – D = Cold zone D – E = Optimum zone / Thermo comfort zone E – F = Warm zone F = UCT (Upper Critical Temperature) F – G = Heat stress G = Death from heat
A. Produksi Panas
1. Produksi panas adalah panas yang dihasilkan dari dalam tubuh
Produksi panas merupakan hasil aktivitas basal “specific dynamic action” dari makanan dan otot.
Produksi panas pada sapi perah laktasi dan kering kandang akan mencapai titik maksimum sekitar 3 jam setelah makan.
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Waktu dalam sehari
Pro
du
ks
i P
an
as
(kJ
/kg
0.7
5p
er ja
m)
14 16 18 20 22 24 02 04 06 08 10 12 14
Gambar 4. Perubahan produksi panas dalam sehari.
kering
sedang
tinggi
2. Faktor lain yang mempengaruhi
produksi panas
Tingkah laku,
Jumlah konsumsi pakan dan suhu lingkungan,
Laktasi,
Pertumbuhan dan kebuntingan,
Tambahan beban panas dari luar tubuh; energi radiasi matahari (langsung atau
pantulan),
proses konduksi dan konveksi
K o n d i s i Produksi panas (kJ/kg0,75 jam)
1. Tingkah laku; a. Berdiri b. Berbaring
33,9 28,5
2. Konsumsi pakan (g TDN/kg0,75 per hari); a. 66,5 b. 50,8 c. 34,7
26,2 23,2 20,5
3. Suhu lingkungan (ºC); a. 10 b. 20 c. 30
670 688 744
4. Pertumbuhan (kg/hari) a. 0,0 b. 0,6 c. 1,2
134 153 181
5. Produksi susu (kg/hari) a. 31,6 b. 18,5 c. 0,0 (tidak berproduksi)
44,1 37,8 29,7
Ket. 1. Pada pemberian pakan 72,7 g/kg0,75 per hari 2. Pada suhu udara 20ºC (Purwanto et al., 1991) 3. Produksi panas per hari (Purwanto et al., 1994) 4. Produksi panas per 5,5 jam (matsumoto et al., 1993) 5. (Purwanto, et al., 1990)
B. Pelepasan Panas
Suhu tubuh dipertahankan oleh ternak dengan cara membuang hasil produksi panas dari dalam tubuhnya,melalui;
Jalur evaporasi (evaporative heat loss)
Jalur sensible (sensible heat loss)
(a) Penguapan dari permukaan kulit melalui keringat
(b) Pertukaran panas melalui saluran pernafasan
radiasi
konduksi
konveksi
0
50
100
150
200
250
Kelembapan (mm Hg)P
ro
du
ks
i d
an
K
eh
ila
ng
an
P
an
as
(k
ca
l/ja
m)
-50
0
50
100
150
200
250
Suhu Udara (oC)
Pro
du
ks
i d
an
K
eh
ila
ng
an
P
an
as
(k
ca
l/ja
m)
15 20 25 30 35 40 10 20 30
Gambar 5. Pengaruh suhu lingkungan dan kelembapan terhadap produksi panas (Ж), kehilangan evaporasi total (Δ), kehilangan bahang terasa (٭), dan simpanan bahang tubuh (□)
2. Keseimbangan Energi
Energi dikonsumsi (GE) ternak ruminansia
Fases (fecal energy, FE)
Urine (urine energy, UE)
Gas (CH4, H2)
Panas fermentasi)
Energi metabolis (metabolizable energy, ME)
_
Energi dikonsumsi (GE) sapi perah laktasi
Pertumbuhan fetus
Energi dalam suhu
Energi dikonsumsi (GE) sapi dara, jantan dan anak
Pertumbuhan tubuh
ER = ME – HP
Keseimbangan energi
ER: retensi energi, ME: energi metabolisme, dan HP: produksi panas
Thermoregulator
suatu cara dari mamalia unuk mempertahankan suhu tubuhnya dalam keadaan konstan sebagai akibat dari pengaruh lingkungan.
POIKILOTHERM; hewan berdarah dingin, yang suhu tubuhnya bervariasi
sesuai dengan perubahan suhu lingkungan.
HOMEOTHERM; hewan berdarah panas, yang suhu tubuhnya dapat dipertahankan dalam selang yang
sempit, walaupun suhu lingkungannya berubah dalam selang yang cukup
luas.
HIBERNATING; hewan yang dapat mengistirahatkan dalam kondisi yang
tidak memungkinkan untuk kebutuhan tubuhnya.
Influenced by Body Surface Area Body Coverings Water Exchange Blodd Flow Environment
Temperature Wind Humidity
Non-evaporative Cooling
Radiation Convection Conduction
Evaporative Cooling
Respiration S k i n
HEAT LOSS
Influenced by Colorigenic
Hormones Production:
Milk Meat Wool
Molekuler Activiy Maintenance
Sources •Food •Body Reserves •Rumen or Cecum Fermentation
•Environment
HEAT GAIN
Hypothermia Hyperthermia NORMA L
Suhu tubuh ternak
Suhu Tubuh, ºC
40
30
20
10
0
-10
30 20 10 0 -10 -30 -50 -70
Suhu Lingkungan, ºC
HOMEOTHERM
+ MATI HIBERNATER
POIKILOTHERM
+ MATI
Sensor Panas
Sensor Dingin
Sistem Syaraf Pusat
Pengaturan Pengeluaran Panas
Pengaturan Produksi Panas
Jantung dan Paru-Paru
Umpan Balik
Suhu tubuh
Suhu tubuh :
a. Kleiber : ST = 0,654 SR + 0,35 SK ⁰C
b. McLean et al. : ST = 0,86 SR + 0,14 SK ⁰C
ST = Suhu tubuh
SK = 0,25(P+D) + 0,32(Ta) + 0,18 (Tb)
P = Punggung D= Dada
Ta = Tungkai atas
Tb = Tungkai bawah
Suhu Tubuh, Frekuensi
Pernafasan dan HTC
Kenaikan suhu tubuh, frekuensi pernafasan sebanding dengan kenaikan Heat Tolerance Coeffisient (HTC).
Heat Tolerance adalah ketahanan ternak terhadap panas sekitarnya (Mahdi, 1984).
Monstma (1984) menyatakan bahwa ternak yang tercekam panas antara lain akan direfleksikan pada respon suhu tubuh dan frekuensi pernafasan
HTC Frekuensi pernafasan dan suhu tubuh sapi sebagai parameter untuk
perhitungan Heat Tolerance Coefficient (HTC) dengan menggunakan rumus Benezra (Benezra Coefficient) :
Keterangan : HTC : Heat Tolerance Coefficient Tb : Rataan suhu tubuh sapi (⁰C)
Fr : Rataan frekuensi pernafasan sapi perah selama 1 menit 38,3 : Angka standart suhu tubuh sapi (⁰C)
23 : Angka standart frekuensi pernafasan sapi selama 1 menit
Menurut Monstma (1984) bahwa ternak dapat dikatakan memiliki ketahanan terhadap panas yang baik jika nilai HTC = 2 dan semakin tinggi nilai HTC berarti semakin rendah tingkat ketahanannya
Suhu tubuh dan frekuensi pernafasan merupakan parameter dasar yang dipakai untuk menduga daya adaptasi ternak (Amakiri and Funsho, 1979).
Tugas 2
Tabel 1. Rataan suhu tubuh sapi PFH jantan pada tingkat umur I-0, I -1 dan I-2
Heat Tolerance Coefficient (HTC)
I-0: berumur 9-12 bulan dengan berat + 268,17 kg, I-1: berumur 1-2 tahun dengan berat + 400,14 kg, dan I-2: berumur dari 3 tahun dengan berat + 411 kg Sumber: Affandi, 2009
Tabel 2. Rataan frekuensi pernafasa n pada sapi PFH jantan umur I-0, I-1 dan I-2
I-0: berumur 9-12 bulan dengan berat + 268,17 kg, I-1: berumur 1-2 tahun dengan berat + 400,14 kg, dan I-2: berumur dari 3 tahun dengan berat + 411 kg Sumber: Affandi, 2009
Pembentukan dan Penyingkiran Panas Tubuh
Panas tubuh dibentuk oleh;
Proses dasar metabolisme
Pemasukan makanan (daya dinamis spesifik)
Calorigenic effect
BMR (Basal Metabolic Rate) : Q = 70 W 0,75
Q = Laju metabolisme (kkal/hr) W = Bobot badan (kg) Kaniakan 1 unit W menaikkan 0,75 unit laju metab produk metabolisme ≠
kelipatan W.
Panas tubuh disingkirkan oleh;
radiasi dan konduksi 70%
evaporasi keringat 27%
respirasi 2%
urine, dll 1%
Pengaruh : - Luas permukaan - Penutup tubuh - Air dan elektrolit - Darah perifer - Lingkungan
Cara Pembuangan panas a. Tak sadar (fisika) : radiasi, konveksi, konduksi, penguapan selain keringat. b. Tak sadar (faali) : tonus otot, nafas, keringat, darah perifer, cairan dan elektrolit, metabolisme. c. Sadar (tingkah laku) : jalan, berteduh, minum, makan, hibernasi, postur tubuh.
Keseimbangan Panas
H – W = + D + V + R – E + S
H = Produksi panas metabolik
W = penggunaan panas untuk proses faali dan kerja
D = Pertukaran panas konduksi ( + jika dibuang)
V = Pertukaran panas konveksi ( + jika dibuang)
R = Pertukaran panas radiasi (+ jika dibuang)
E = Pembuangan panas evaporasi
S = Panas disimpan dalam tubuh (+ jika disimpan)
A. Mempertahankan diri terhadap
keadaan dingin
1. Menambah insulasi tubuh;
Insulasi jaringan peripher
Insulasi bulu dan kulit
Insulasi external
2. Meningkatkan produksi panas; agar suhu tubuh normal, ternak perlu menghasilkan panas dari metabolisme basal.
1. Insulasi tubuh/jaringan
a) Insulasi jaringan adalah tahanan panas dari pusat ke permukaan Yang berperan adalah; Lemak di bawah kulit Pengaruh pembuluh darah
b) Insulasi bulu dan kulit adalah tahanan panas dari permukaan kulit dan bulu ke lingkungan se kitarnya. Yang berperan; Ketebalan bulu Persentuhan dengan lingkungan Density bulu
c) Insulasi eksternal/udara adalah tahanan aliran panas dari permukaan kulit dan bulu ke lingkungan.
Yang berperan
Boundary layer (lapisan udara tipis yang melekat pada permukaan kulit)
Angin
Bentuk tubuh
2. Meningkatkan Produksi Panas
20 10
0 5 10 15 20 25 30 35 40 ºC
Laju
Meta
bolis
me B
asa
l
Suhu Kritis
Panas
m
inim
al
Panas
ekst
ra
Kebutu
han P
anas
Akib
at
din
gin
Kelebihan Panas (dibuang)
SUHU LINGKUNGAN
Panas ekstra
Makan yang banyak
Menggigil
Kenaikan aktivitas volunter
Kenaikan sekresi norepinefrine & epinefrin
Menggulung
Vaso konstruksi kulit
Horipilasi
Laju penambahan/
kehilangan produksi panas
Temperatur tubuh bagian dalam
D i n
g i n
Kehilangan panas evaporative
Panas
A = daerah hypothermia
C-D = Comfort Zone
B-E = daerah termoregulator
C = temperatur kritis
D = temperatur mulai terjadi evaporasi
F = daerah hyperthermia
Temperatur Lingkungan
B. Mempertahankan diri dari keadaan
panas
Ternak mempertahankan diri terhadap panas dengan cara;
1. Pengurangan Insulasi Dilakukan dengan jalan meningkatkan
aliran darah ke dalam kulit, terutama dengan vascodilatasi pembuluh darah
Hair shedding/mengkilatkan bulu pada musim panas untuk memantulkan radiasi
Molting atau merontokkan bulu pada unggas.
2. Evaporasi dari kulit
Meningkatkan penguapan air dari kulit lewat kelenjar keringat
Penyebaran kelenjar keringat terbanyak di leher
Penguapan keringat dipengaruhi oleh angin dan kelembapan
Ternak jenis tropis, banyak kelenjar keringat dibanding ternak dari jenis subtropis
3. Evaporasi dari pernafasan/respirasi
Tergantung dari;
Volume udara yang di keluarkan per unit waktu
Jenis ternak
4. Hubungan evaporasi dan respirasi
Bagi ternak yang sukar mengeluarkan panas dengan panting (respirasi), maka ternak tersebut dilengkapi dengan sweating (keringat)
Manusia
Kuda Unta
S a p i
Babi
Anjing Kucing
Unggas
SWEATING
“berkeringat”
PANTING
“terengah-engah”
Tingkat kepentingan panting dan sweating pada ternak
-20 -10 0 10 20 30 40
100
80
60
40
20
Kecepatan respirasi pada sapi
Resp
irasi
per
menit
Temperatur Lingkungan
5. Menurunkan produksi panas Dalam kondisi panas, metabolisme basal
diturunkan dengan jalan; Mengurangi makan
Memperbanyak minum
Vasodilatasi cutaneus
Panting/sweating
Anoreksia
Apati & inertia
konduksi
Penyilangan dari breed tropis dan subtropis
Ventilasi perkandangan
Penyiraman berkala
Makanan/ransum yang tepat (formulasi ransum sedikit tetapi cukup)
Menempatkan pada lokasi yang sesuai
C. Langkah yang ditempuh untuk
mengurangi cekaman panas
25 21 20 18 15 13
• Waingapu • Jakarta
• Bogor
0 500 1000 1500 2000
Altitude (m)
• Malang
• Batu • Tawangmangu
• Pacet • Lembang
• Cibodas
• Tosary
• Cibodas
• Bandung
Kesesuaian tempat
Daerah sesuai
untuk sapi perah
Masih mungkin untuk
Aklimatisasi
Tidak Sesuai
Baik untuk Cross Brees
Sesuai untuk Sapi Tropis
Plateau Dieng Cibodas Ciwidey Tosari
Batu Lembang Pacet Tawangmangu
Bandung Bogor Bukittinggi Magelang Salatiga Sukabumi Malang Ungaran
Jakarta Jogyakarta Medan Surabaya Padang Semarang Waingapu Jember Klaten Manado U. Pandang Kupang Pontianak Palembang
Periode Laju sekresi tiroksin (LST) mg/ekor/hari)
Produksi panas kkal/jam/BB
Laju pernafasan per menit
Suhu rektal (ºC)
Konsumsi makan lb/hari
Pertambahan BB lbs/hari
Kondisi dingin (36 – 65ºF)
Mula-mula
0,210 4,09 40 102,2 15,7 1,8
Kondisi panas (75 – 95ºF)
Akhir 0,108 4,03 107 103,8 14,7 1,1
Perlakuan Produksi susu
44 minggu (kg)
Kadar Lemak Susu (%)
4 % FCM (kg)
Kontrol 3285 4.50 3435
Dirusak tiroidnya
1757 3.97 1761
Referensi
Monstma, G. 1984. Tropical Animal Production I (Climats and Housing). T20 D Lecture Notes E400-103.
Purwanto, Bagus P. 2004. Biometeorologi Ternak1. kuliah/ biomet/ Biometeorologi_Ternak