Konsep suhu-waktu/waktu fisiologis pada hewan ektotermi

Konsep suhu-waktu

Konsep suhu-waktu merupakan faktor terpenting penentu pertumbuhan serta

perkembangan suatu organisme. Waktu merupakan batasan suatu organisme untuk dapat

menyesuaikan diri terhadap keadaan tertentu. Sedangkan suhu merupakan keseimbangan

yang diperoleh dari dalam tubuh atau dari luar lingkungan yang berguna untuk menghadapi

cuaca. Korelasi keduanya sangat berpengaruh terhadap proses tumbuh kembang suatu

organisme, organisme yang termasuk dalam konsep waktu suhu ini adalah hewan poikiloterm

(ektotermi)

Hewan poikiloterm termasuk hewan yang suhu tubuhnya dipengaruhi oleh suhu

lingkungan dari luar, karena suhu bagian dalam lebih tinggi dari pada suhu bagian luar

tubuhnya. Pengertian terhadap suatu organisme suhu juga dapat digunakan sebagai parameter

yang menggambarkan derajat panas suatu benda. Semakin tinggi panas suatu benda, maka

semakin tinggi pula suhunya. Begitu pula sebaliknya, panas yang dipancarkan atau

dirambatkan oleh suatu benda merupakan bentuk energi yang dibebaskan oleh benda melalui

proses transformasi energi. Suhu tubuh menentukan kerja enzim-enzim yang diperlukan oleh

tubuh makhluk hidup yang berfungsi membantu proses metabolisme dalam tubuh.

Dari sudut pandang ekologi, suhu lingkungan sangat penting terutama bagi hewan

poikiloterm untuk aktivitas dan pengaruh terhadap laju perkembangannya.  Dalam suatu

kisaran suhu tertentu, antara laju perkembangan dengan suhu lingkungan terdapat hubungan

linier. Hewan poikiloterm lama waktu perkembangan akan berbeda pada suhu lingkungan

yang berbeda. Jadi setiap lama waktu perkembangan selalu disertai dengan kisaran suhu

proses berlangsungnya perkembangan tersebut. Pada hewan poikiloterm, waktu merupakan

fungsi dari suhu lingkungan, maka kombinasi waktu-suhu yang sering dinamakan waktu

fisiologis itu mempunyai arti penting . sebagai contoh, suhu ambang terjadi perkembangan

sejenis belalang adalah 16⁰C lama waktu yang diperlukan untuk perkembangan telur hingga

menetas 17,5 hari, maka jika pada suhu 30⁰C maka lama waktu untuk menetas hanya 5 hari.

Pada kasus ulat bulu didaerah probolinggo yang menyerang tanaman mangga, suhu

yang berada daerah tersebut memungkinkan hewan tersebut mampu hidup dan beradaptasi.

Karena suhu ambang pada hewan ulat bulu itu sama dengan belalang, maka dari itu ulat bulu

tersebut mampu hidup dan menyerang tanaman tersebut. Tetapi pada dasarnya para petani

sulit untuk melenyapkan ulat bulu tersebut meskipun sudah dilakukan tindakan, seperti

menyemprot hama dengan menggunakan peptisida. Karena jumlah populasi hewan tersebut

sangat banyak maka sulit sekali untuk di berantas hama tersebut. Hal ini juga dapat

disebabkan hilangnya predator seperti burung, kelelawar dan sebagainya yang biasanya dapat

membantu para petani untuk memberantas ulat bulu tersebut. Jadi jika waktu dan suhu itu

berada pada suhu ambang, maka bisa terjadi populasi ulat bulu tersebut meledak, karena ulat

bulu mampu memperbanyak keturunannya pada suhu yang memungkinkan.

Konsep waktu –suhu ini penting artinya untuk memahami hubungan antara waktu

dengan dinamika populasi hewan poikiloterm. Dengan mengetahui konsep waktu-suhu ini

kita mampu mengetahui atau memprediksi kapan akan terjadi peledakan populasi, mungkin

saja tiap tahun peledakan populasi akan terjadi dan dengan konsep waktu-suhu setidaknya

ada tindakan yang akan dilakukan untuk mengatasi hal tersebut, seperti dengan memberantas,

karena hewan ini merupakan hama dalam pertanian. Dan untuk memberantas hama tersebut

harus cepat karena memberantas telur dan pupa berbeda dengan memberantas hewan

dewasanya atau dengan kata lain konsep waktu-suhu ini sangan penting dalam pengendalian

hama bagi petani.

Pengaruh berbagai suhu terhadap hewan ektoterm atau poikiloterm mengikuti suatu

pola yang tipikal, walaupun ada perbedaan dari spesies ke spesies yang lain. Pada intinya ada

tiga kisaran suhu yang menarik yaitu:

1. Suhu rendah berbahaya, pada suhu yang ekstrim rendah di bawah batas ambang

toleransinya maka hewan ektoterm atau poikiloterm akan mati. Hal ini disebabkan

enzim-enzim tidak aktif bekerja sehingga metabolismenya berhenti. Pada suhu yang

masih lebih rendah dari suhu optimum, laju metabolismenya dan segala aktivitasnya

rendah. Sebagai akibatnya gerakan hewan tersebut menjadi sangat lambat sehingga

memudahkan predator atau pemangsa untuk menangkapnya.

2. Suhu tinggi berbahaya, suhu tinggi akan mendenaturasikan protein yang juga

menyusun enzim, dengan adanya denaturasi protein ini menyebabkan metabolism

dalam tubuh akan terhambat dan menyebabkan aktivitas dari hewan tersebut akan

terhenti.

3. Suhu di antara keduanya, pada suhu antara ini laju metabolism dari hewan ektoterm

akan meningkat dengan makin naiknya suhu secara eksponensial. Hal ini

dinyatakan dengan fisiologi hewan sebagai “koefisien suhu”, “koefisien suhu” pada

tiap hewan ektoterm relatif sama walaupun ada yang sedikit berbeda.

Tidak seperti pada manusia serta pada hewan endotermal pada umumnya, maka hewan-

hewan ektotermal tidak dapat dikatakan memerlukan waktu yang lamanya tertentu. Hewan

ektotermal perlu gabungan waktu dengan suhu. Gabungan ini sering disebut sebagai waktu-

fisiologis. Dapat dikatakan pula bahwa waktu adalah fungsi suhu untuk hewan ektotermal

dan waktu dapat “berhenti” jika suhu turun di bawah harga ambang. Dalam artian bahwa

untuk hewan-hewan ektoterm lama waktu perkembangannya akan berbeda-beda pada suhu 

lingkungan yang berbeda-beda.

Sebagai salah satu faktor lingkungan yang utama, suhu memberikan efek yang berbeda-

beda pada organisme di bumi ini. Variasi suhu lingkungan alami mempunyai efek dan

peranan potensial dalam menentukan terjadinya proses kehidupan, penyebaran serta

kelimpahan organisme tersebut. Variasi suhu lingkungan dapat ditinjau dari berbagai segi,

yaitu dari sifat sikliknya (harian, musiman), dari kaitannya dengan letak tempatnya di garis

lintang bumi (latidunal) atau ketinggian diatas permukaan laut (altitudinal) dan kedalaman

(perairan tawar, lautan, tanah). Disamping itu juga dikenal variasi suhu alami dalam sifat

kaitan yang lebih akrab dengan organisme (mikroklimatik).

Dalam kisaran yang tidak mematikan, pengaruh paling penting oleh suhu terhadap

hewan poikiloterm dari sudut pandang ekologi adalah pengaruh suhu atas perkembangan dan

pertumbuhan. Dalam hal ini langsung tampak adanya hubungan linear antara laju

perkembangan jika diplotkan terhadap suhu tubuh. Tampak pula bahwa penyimpangan dari

linearitas hubungan tersebut pada suhu terendah dapat diabaikan, dan lagi makhluk yang

bersangkutan secara tipikal menghabiskan waktu dibawah suhu tinggi non linear. Seringkali

secara sederhana dianggap bahwa laju perkembangan bertambah secara linear pada suhu di

atas ambang perkembangan. Hewan ektoterm atau poikiloterm tidak dapat dikatakan

memerlukan waktu yang lamanya tertentu. Yang mereka perlukan adalah gabungan waktu

dengan suhu. Gabungan ini sering disebut sebagai waktu-fisiologis. Pentingnya konsep

waktu-suhu terletak di dalam kemampuan konsep itu untuk memberikan pengertian tentang

waktu terjadinya sesuatu, dan tentang dinamika populasi hewan ektoterm atau hewan

poikiloterm. Malahan sesungguhnya kebanyakkan spesies dan kebanyakkan aktivitas hanya

terbatas di kisaran suhu yang lebih sempit. Beberapa makhluk hidup terutama yang sedang di

dalam tingkat istirahat, mampu ada dalam suhu sangat rendah dalam waktu yang singkat,

sedangkan beberapa mikroorganisme, terutama bakteri, alga, dapat hidup dan berreproduksi

di dalam air panas yang suhunya mendekati suhu air mendidih.

Apabila dalam suhu rendah, hewan poikiloterm mungkin berubah menjadi tidak aktif,

atau bersifat tidur, atau dalam keadaan sedang hibernasi. Umumnya hewan poikiloterm

menggunakan periode penangguhan di dalam keadaan dormansi, yaitu keadaan secara nisbi

tidak aktif untuk menghemat energy, dan energi tersebut yang dapat dipergunakan dalam

waktu penangguhan berikutnya. Dari keadaan tersebut hewan poikiloterm dapat berfungsi

kembali bilamana suhu meningkat di atas harga ambang. Adapun harga ambang adalah

kuantitas faktor minimum yang menghasilkan pengaruh yang dapat dirasakan oleh hewan

tersebut.

Untuk pertumbuhannya, hewan ektothermal memerlukan kombinasi antara faktor

waktu dan faktor suhu lingkungan. Hewan ektothermal tidak dapat tumbuh dan berkembang

bila suhu lingkungannya dibawah batas suhu minimum kendatipun diberikan waktu yang

cukup lama. Untuk dapat tumbuh dan berkembang, hewan ektothermal memerlukan suhu

lingkungan di atas batas suhu minimumnya maka semakin singkat waktu yang diperlukan

untuk tumbuh dan berkembang. Begitu pula sebaliknya. Adanya keterkaitan antara suhu

lingkungan dengan waktu tumbuh dan berkembangnya hewan ektothermal disebut sebagai

konsep waktu suhu atau waktu fisiologis.

Serangga memiliki kisaran suhu tertentu dimana dia dapat hidup. Diluar kisaran suhu

tersebut serangga akan mati kedinginan atau kepanasan. Pengaruh suhu ini jelas terlihat pada

proses fisiologi serangga. Pada waktu tertentu aktivitas serangga tinggi, akan tetapi pada suhu

yang lain akan berkurang (menurun). Pada umunya kisaran suhu yang efektif adalah suhu

minimum 150C, suhu optimum 250C dan suhu maksimum 450C. Pada suhu yang optimum

kemampuan serangga untuk melahirkan keturunan besar dan kematian (mortalitas) sebelum

batas umur akan sedikit.

Ketika serangga dewasa yang sedang memencar menemukan lokasi habitat umum

serangga inang. Pada langkah permulaan ini rangsangan yang menarik bukan dari tanaman

tetapi rangsangan fisik yang berupa cahaya, suhu, kebasahan, angin, atau juga gravitasi.

Langkah kedua, faktor penarik yang menolong adalah warna, ukuran dan bentuk tanaman.

Begitu serangga telah menemukan inangnya rangsangan tanaman jarak pendek yang

mendorong serangga menjadi menetap pada tanaman tersebut. Langkah ketiga, serangga

mencoba mencicipi (respon kimiawi) dan meraba-raba (respon fisik) tanaman untuk

mengetahui kesesuaiannya untuk mengetahui kesesuaiannya sebagai pakan. Apabila ternyata

tanaman tersebut sesuai, serangga akan merusak makannya karena rangsanagan berbagai

senyawa kimiawi tanaman yang sesuai. Langkah keempat, penerimaan inang (Untung, 2006)

Pentingnya  konsep waktu-suhu terletak di dalam kemampuan konsep itu untuk

memberi  pengertian tentang waktu terjadinya sesuatu dan tentang dinamika populasi hewan

ektoterm. Dengan mengetahui waktu-suhu dari hama yang berasal dari hewan poikilotermi

misalnya serangga  maka dapat diramalkan berapa lama hama tersebut berkembang, mulai

dari telur samapai dewasa sehingga dapat dilakukan langkah-langkah pemusnahan ataupun

pengendalian hama tersebut.

Dari sudut pandang ekologi, suhu lingkungan sangat penting terutama bagi hewan

poikiloterm untuk aktivitas dan pengaruh terhadap laju perkembangannya. Dalam suatu

kisaran suhu tertentu, antara laju perkembangan dengan suhu lingkungan terhadapat

hubungan linier. Hewan poikiloterm lama waktu perkembangan akan berbeda pada suhu

lingkungan yang berbeda. Jadi setiap lama waktu perkembangan selalu disertai dengan

kisaran suhu proses berlangsungnya perkembangan tersebut. Pada hewan poikiloterm, waktu

merupakan fungsi dari suhu lingkungan

Adanya keterkaitan antara suhu lingkungan dengan waktu tumbuh dan berkembangnya

hewan disebut sebagai konsep waktu suhu atau waktu fisiologis. Waktu fisiologis

berpengaruh terhadap kasus meledaknya populasi ulat bulu yang menyerbu tanaman mangga

di Probolinggo tahun 2010. Pada kasus tersebut, suhu lingkungan sangat baik untuk

perkembangan telur ulat bulu. Suhu minimum penetasan telur ulat adalah 13˚C dan suhu

maksimum penetasan ulat bulu adalah 38˚C. Hujan yang diselingi dengan panas menjadikan

suhu lingkungan hangat dan stabil, sehingga telur ulat bulu lebih cepat menetas dibandingkan

suhu hari-hari biasanya. Semakin cepatnya waktu menetasan telur ulat bulu yang diatas

normal, maka dapat menyebabkan meledaknya populasi ulat bulu.

Ulat bulu adalah perubahan ekosistem yang ekstrem pada agroekosistem mangga.

Perubahan tersebut dipicu oleh beberapa hal, yakni musim hujan yang panjang pada tahun

2010−2011 yang menyebabkan kenaikan kelembapan udara. Suhu yang berfluktuasi

berdampak terhadap iklim mikro yang mendukung perkembangan ulat bulu. Abu vulkanik

akibat letusan Gunung Bromo, penanaman hanya satu varietas mangga, peralihan fungsi

hutan menjadi hutan produksi, dan penggunaan input kimia seperti pestisida dan pupuk ikut

menjadi pemicu ledakan populasi ulat bulu. Tanaman mangga sebetulnya membutuhkan

kehadiran serangga herbivora untuk meningkatkan suhu mikro untuk pertumbuhan tunas baru

dan merangsang pembungaan. Daun-daun tanaman mangga yang dimakan serangga akan

meningkatkan suhu mikro. A.submarginata adalah serangga herbivora yang semula hanya

dikenal sebagai hama daun teh. Namun, pada tingkat populasi yang tinggi pada tanaman

mangga, statusnya berubah menjadi serangga hama. Di luar proses jalur migrasinya ke

agroekosistem pertanaman mangga, peningkatan populasi ulat bulu diduga juga didukung

oleh letupan abu vulkanik Gunung Bromo yang mengakibatkan penurunan keanekaragaman

hayati, termasuk artropoda kompetitor dan musuh alaminya (predator, parasitoid, patogen

serangga).

Pada hakikatnya, salah satu faktor lingkungan yang dominan mempengaruhi kehidupan

hewan poikiloterm adalah suhu, dan proses keberlangsungan suhu lingkungan akan berjalan

dalam kurun waktu yang sesuai dengan siklus periodenya. Suhu lingkungan memberikan

pengaruh yang berbeda-beda terhadap individu hewan. Variasi suhu lingkungan alami dan

dampak yang ditimbulkannya memberikan peranan potensial dalam penentuan proses

kehidupan, penyebaran serta kelimpahan populasi hewan poikiloterm. Oleh sebab itu, faktor

waktu-suhu akan menjadi faktor pembatas bagi kehidupan hewan poikiloterm

(Sukarsono,2008).

Pada dasarnya konsep waktu-suhu sangat penting, dalam artian untuk memahami

hubungan antara waktu dengan dinamika populasi hewan poikiloterm. Adanya pengetahuan

akan konsep waktu dan suhu ini, kita mampu untuk mengetahui atau memprediksi kapan

akan terjadinya peledakan populasi hewan-hewan poikiloterm, baik itu satu bulan sekali

bahkan hingga satu tahun sekali peledakan populasi. Oleh karena itu, dengan adanya prediksi

peledakan populasi, maka kita dapat mengantisipasi peledakan tersebut dengan aplikasi

pengendalian, baik itu secara mekanik maupun fisik.

Tahun 2011, indonesia juga dikejutkan oleh wabah ulat bulu yang melanda daerah

Probolinggo, Jawa Timur. Pada saat itu, jenis ulat bulu yang menyerang termasuk jenis baru

yang belum pernah dijumpai. Menurut guru besar ilmu hama tanaman IPB, Annu Rauf

mengungkapkan bahwa, ulat bulu yang berkembang biak di probolinggo ini merupakan ulat

bulu Lymantria marginanta. Ciri-ciri ulat bulu Lymantria marginanta yaitu ukuran tubuhnya

kecil dan bulu di kepala menjorok ke atas sebanyak satu buah. Ulat bulu jenis ini dapat

mengakibatkan gatal-gatal pada kulit, bagi orang yang alergi. Ulat jenis ini pada umumnya

menyerang pohon mangga, yang dapat mengakibatkan mangga tidak berbuah.

Berdasarkan kasus peledakan populasi ulat bulu tersebut, menimbulkan beberapa penafsiran

akan penyebab terjadinya peledakan populasi yaitu:

a.       Menurut Gubernur Jawa Timur, H. Soekarwo (2011)

Adanya fenomena ulat bulu di Probolinggo dikarenakan oleh faktor cuaca. Cuaca hujan yang

selama ini cukup tinggi membuat daun di sekitar pohon mangga membusuk dan

mengakibatkan munculnya organisme baru, seperti larva ulat bulu.

b.      Menurut Ketua Unit Rumah Sakit Hewan dan Pendidikan Stail, Liang Kaspe (2011)

Wabah ulat bulu ini terjadi karena tidak adanya keseimbangan ekosistem dalam rantai

makanan di wilayah Probolinggo, seperti populasi burung pemakan ulat yang jumlahnya

berkurang. Hal ini dikarenakan oleh banyaknya burung yang di tangkap dan di tembak dan

semut keranggang yang masih berupa kroto (telur) sudah di ambil warga untuk dijual,

sehingga tidak keseimbangan ekosistem dalam rantai makanan ini membuat populasi ulat

bulu terus meningkat.

c.       Menurut Kepala Badan Penelitian dan Pengembangan (Balitbang) Pertanian

kementrian Pertanian, Haryono (2011)

Penyebab meningkatnya populasi ulat bulu karena perubahan  ekosistem baik di lingkungan

abiotik dan biotik. Adapun faktor hayati yaitu, disebabkan kurangnya pemangsa alami seperti

burung, kelelawar, dan semut rangrang dan parasitoid. Kemudian faktor nonhayati berupa

perubahan iklim global yang menyebabkan perubahan suhu dan kelembapan udara, sebab

semua makhluk hidup mempunyai kemampuan untuk beradaptasi terhadap perubahan alam

yang terjadi.

d.      Menurut Peneliti serangga Bidang Parasit LIPI, Rosichon Ubaidillah (2011)

Dalam teori entomologi, disebutkan bahwa dinamika populasi dipengaruhi oleh beberapa

faktor yaitu abiotik dan biotik. Faktor biotik adalah adanya musuh alam dari ulat bulu yaitu

berupa predator, parasit dan patogen atau agen biologis yang menyebabkan penyakit pada

inangnya. Sedangkan faktor abiotik adalah musuh yang bukan berasal dari alam.

Adapun keterkaitan pengaruh faktor suhu-waktu terhadap kasus peledakan populasi ulat bulu

di daerah Probolinggo ini terlihat nyata, sebab dari paparan pernyataan beberapa para ahli

diatas, disebutkan bahwa faktor suhu dan waktu juga ikut berperan dalam peledakan populasi.

Selain itu, konsep faktor suhu-waktu juga dapat dilihat secara nyata sebagai pengendali hama

pertanian (belalang) yaitu :

Berdasarkan keterangan tabel diatas dapat dilihat bahwa, jika dalam suatu populasi larva

yang akan mengalami suatu metamorfosis menjadi serangga (belalang), ditetapkan bahwa

suhu maksimal tingkat perkembangbiakan larvanya adalah 30 ̊c, maka apabila serangga

tersebut berada pada lingkungan yang memiliki suhu diatas 30̊c dan mencapai suhu 60 ̊c

maka mengakibatkan larva mati. Hal ini dikarenakan bahwa larva tidak mendapatkan

suplement protein yang cukup untuk pertumbuhan dan perkembangannya, sebab protein pada

suhu 60 ̊c akan mengalami denaturasi atau rusak. Oleh karena itu, dengan mengetahui konsep

waktu dan suhu akan tingkat peledakan populasi serangga (belalang) sebagai salah satu jenis

hama pertanian (padi) maka kita dapat mengantisipasi kemungkinan adanya peledakan

tersebut dengan cara pengendalian hama secara fisik maupun mekanik. Adapun pengendalian

hama secara mekanik dapat dilakukan langsung dengan tangan, kemudian pengendalian

secara fisik yaitu dengan menggunakan alat seperti pada metode cuplikan kuadrat (fill trap

dan fall trap), dengan menggunakan pasak dengan ukuran (12 cm x 12 cm) atau bisa lebih,

kemudian pasak tersebut di bentuk seperti rumah-rumahan kecil, lalu dibawah pasak atau

rumah-rumahan kecil tersebut ditanam aqua gelas yang berisi laturan detergen atau air

mineral sebagai jebakan untuk serangga.

FAKTOR

SUHU PERTUMBUHAN

LARVA

WAKTU PERKEMBANGAN

LARVA

60 ̊c Mati

30 ̊c 1 ekor

25 ̊c 5 ekor

20 ̊c 10 ekor

15 ̊c 16 ekor

10 ̊c 20 ekor

Populasi ulat bulu biasanya akan mengalami peningkatan pada musim-musim pancaroba menjelang datangnya musim kemarau. Meskipun mengalami peningkatan tetapi populasinya biasanya masih dalam taraf ‘wajar’. Lalu apa yang menjadi penyebab ulat bulu itu mewabah seperti sekarang?.

Sedangkan populasi ulat bulu yang menggila dan jadi wabah di sejumlah daerah di Indonesia saat ini dimungkinkan oleh beberapa sebab.

Penyebab pertama adalah faktor meningkatnya temperatur lingkungan akibat perubahan cuaca ekstrem dan perubahan iklim. Temperatur yang meningkat dapat mempercepat siklus hidup ulat bulu yang semula membutuhkan waktu 4-7 minggu menjadi kurang dari 4 minggu. Siklus hidup ulat berawal dari telur, kepompong, menjadi ulat bulu dan bermetamorfosis menjadi kupu-kupu. Tingkat kelembapan yang tinggi juga mengakibatkan sejumlah parasit yang menjadi predator alami ulat bulu tidak mampu bertahan hidup dan mengontrol populasi ulat bulu.

Penyebab kedua adalah terganggunya keseimbangan alam akibat semakin berkurangnya predator ulat bulu. Predator alami ulat bulu di antaranya adalah beberapa jenis burungseperti kutilang, perenjak (famili Cisticolidae dan Sylviidae) dan jalak, kelelawar dan serangga lainnya. Juga sejumlah parasitoid yang menyerang kepompong ulat bulu.

Penyebab lainnya, yang juga menjadi penyebab tidak langsung menggilanya wabah ulat bulu adalah pembudidayaan jenis pohon yang semakin homogen atau seragam. Padahal keanekaragaman jenis tanaman dan pergiliran pola tanam sangat berperan dalam menjaga rantai makanan sehingga predator hama pengganggu tanaman tetap hidup dan mampu membasmi hama pengganggu tanaman secara alami.

Dan kini akibat keseimbangan alam yang terganggu, sang ulat bulu sebagai salah satu fase metamorfosis ngengat menjadi wabah menggila yang menebarkan ancaman di sejumlah daerah di Indonesia.