Pengaruh Suhu Yang Paling Penting Pada Organisme Hidup !
Suhu telah ditemukan mempengaruhi organisme hidup dalam berbagai cara, misalnya memiliki peran penting pada sel, morfologi , fisiologi, perilaku, pertumbuhan, perkembangan ontogenetik dan distribusi tumbuhan dan hewan.
Beberapa efek suhu yang dipelajari dengan baik pada organisme hidup adalah sebagai berikut:
1. Suhu dan sel:
Suhu minimum dan maksimum memiliki efek mematikan pada sel dan komponennya. Jika terlalu dingin, protein sel dapat dihancurkan sebagai bentuk es, atau saat air hilang dan elektrolit menjadi terkonsentrasi di dalam sel; panas menggumpalkan protein (Lewis dan Taylor, 1967).
2. Suhu dan metabolisme:
Sebagian besar aktivitas metabolisme mikroba, tumbuhan dan hewan diatur oleh berbagai jenis enzim dan enzim pada gilirannya dipengaruhi oleh suhu, akibatnya peningkatan suhu hingga batas tertentu menyebabkan peningkatan aktivitas enzim, sehingga laju metabolisme meningkat. .
Misalnya, aktivitas enzim arginase hati pada asam amino arginin, ditemukan meningkat secara bertahap dan bertahap, dengan peningkatan suhu secara simultan dari 17°C menjadi 48°C. Tetapi peningkatan suhu di atas 48″C ditemukan memiliki efek buruk pada laju metabolisme aktivitas enzimatik yang melambat dengan cepat.
Pada tumbuhan, tingkat penyerapan diperlambat pada suhu rendah. Fotosintesis beroperasi pada rentang suhu yang luas. Kebanyakan ganggang membutuhkan kisaran suhu yang lebih rendah untuk fotosintesis daripada tanaman yang lebih tinggi. Laju respirasi pada tanaman, bagaimanapun, meningkat, dengan kenaikan suhu, tetapi di luar batas optimum suhu tinggi menurunkan laju respirasi. Laju respirasi menjadi dua kali lipat (seperti pada hewan) pada peningkatan 10°C di atas suhu optimum, asalkan faktor-faktor lain mendukung (hukum Vant Hoff).
Namun, suhu optimum untuk sintesis foto lebih rendah daripada suhu untuk respirasi. Ketika suhu turun di bawah minimum untuk pertumbuhan, tanaman menjadi tidak aktif meskipun respirasi dan fotosintesis dapat berlanjut dengan lambat. Suhu rendah selanjutnya mempengaruhi tanaman dengan mengendapkan protein di daun dan ranting lunak dan dengan mengeringkan jaringan.
3. Suhu dan reproduksi:
Pematangan gonad, gametogenesis dan lib.-rasio gamet terjadi pada suhu tertentu yang bervariasi dari satu spesies ke spesies lainnya. Misalnya, beberapa spesies berkembang biak secara seragam sepanjang tahun, beberapa hanya di musim panas atau musim dingin, sementara beberapa spesies memiliki dua periode berkembang biak, satu di musim semi dan lainnya di musim gugur. Jadi, suhu menentukan musim kawin sebagian besar organisme.
Suhu juga mempengaruhi fekunditas hewan. Fekunditas hewan didefinisikan sebagai kapasitas reproduksinya, yaitu jumlah total anak yang dilahirkan selama masa hidup hewan tersebut. Sebagai contoh, serangga betina, Chrotogonus trachyplerus menjadi dewasa secara seksual pada suhu 30°C dan 35°C dibandingkan pada suhu 25°C, dan jumlah telur tertinggi per betina diletakkan pada suhu 30°C. Jumlah telur menurun dari 243 menjadi 190 ketika suhu dinaikkan menjadi 30—35°C (Grewal dan Atwal, 1968).
Demikian juga pada spesies belalang Melanoplus sanguinipes dan Camnula pellucida yang dipelihara pada suhu 32°C menghasilkan telur 20—30 kali lebih banyak daripada yang dipelihara pada suhu 22°C (lihat Ananthakrishan dan Viswanathan, 1976). Di sisi lain, fekunditas inseets tertentu seperti kumbang batang kapas (Pempherulus affinis) ditemukan menurun dengan peningkatan suhu melebihi 32,8°C (A Jyar dan Margabandhu, 1941).
4. Rasio suhu dan jenis kelamin:
Pada hewan tertentu suhu lingkungan menentukan rasio jenis kelamin spesies. Misalnya, rasio jenis kelamin dari copepoda Maerocyclops albidu ditemukan bergantung pada suhu. Ketika suhu naik ada peningkatan yang signifikan dalam jumlah laki-laki. Demikian pula pada kutu pes, Xenopsylla cheopis, jantan melebihi jumlah betina pada tikus, pada hari-hari ketika suhu rata-rata tetap antara 21—25°C. Namun posisinya menjadi terbalik pada hari yang lebih dingin.
5. Suhu dan perkembangan ontogenetik:
Suhu mempengaruhi kecepatan dan keberhasilan perkembangan hewan poikiloterm. Secara umum, perkembangan lengkap telur dan larva lebih cepat pada suhu hangat. Telur ikan trout, misalnya, berkembang empat kali lebih cepat pada suhu 15°C dibandingkan pada suhu 5°C. Serangga, lalat chironomid Metriocnemus hirticollis, membutuhkan 26 hari pada suhu 20°C untuk berkembang menjadi generasi penuh, 94 hari pada suhu 10°C, 153 hari pada suhu 6,5°C, dan 243 hari pada suhu 20°C, (Andrewartha dan Birch, 1954).
Namun, benih dari banyak tumbuhan tidak akan berkecambah dan telur serta kepompong beberapa serangga tidak akan menetas atau berkembang secara normal sampai dingin. Brook trout tumbuh paling baik pada suhu 13°C hingga 16°C, tetapi telur berkembang paling baik pada suhu 8°C. Pada kumbang tanah hutan biasa Pterostichus oblongopunctatus perkembangan dari telur menjadi kumbang dewasa membutuhkan waktu 82 hari pada suhu 15°C, sedangkan pada suhu 25°C hanya membutuhkan waktu 46 hari. Dalam lappet pinus, tingkat perkembangan Dendroliniuspini dan kematian berbagai tahap perkembangan dipengaruhi oleh suhu.
6. Suhu dan pertumbuhan:
Tingkat pertumbuhan berbagai hewan dan tumbuhan juga dipengaruhi oleh suhu. Misalnya, ikan trout dewasa tidak banyak makan dan tidak tumbuh sampai air lebih hangat dari 10°C. Demikian juga pada tiram Ostraea virginica, panjang tubuhnya bertambah dari 1,4 mm menjadi 10,3 mm ketika suhu dinaikkan dari 10°C menjadi 20°C. Gastropoda Urosalpinx cinerea dan landak laut Echinus esculcntus menunjukkan ukuran maksimum di perairan yang lebih hangat. Karang tumbuh subur di perairan yang mengandung air di bawah 21°C.
7. Suhu dan pewarnaan:
Ukuran dan pewarnaan hewan dapat dipengaruhi oleh suhu. Di iklim lembab yang hangat, banyak hewan seperti serangga, burung, dan mamalia memiliki pigmentasi yang lebih gelap daripada ras beberapa spesies yang ditemukan di iklim dingin dan kering. Fenomena ini dikenal sebagai aturan Gioger.
Pada katak Hyla dan katak bertanduk Phrynosoma, suhu rendah diketahui menyebabkan penggelapan. Beberapa udang (invertebrata krustasea) menjadi berwarna terang dengan meningkatnya suhu. Tongkat jalan Carausius diketahui menjadi hitam pada suhu 15°C dan menjadi coklat pada suhu 25°C.
8. Suhu dan morfologi:
Suhu juga mempengaruhi ukuran mutlak hewan dan sifat relatif berbagai bagian tubuh (aturan Bergman). Burung dan mamalia, misalnya, mencapai ukuran tubuh yang lebih besar saat berada di daerah dingin daripada di daerah hangat, dan daerah yang lebih dingin menampung spesies yang lebih besar. Tapi poiki lotherm cenderung lebih kecil di daerah yang lebih dingin.
Ukuran tubuh berperan penting dalam adaptasi terhadap suhu rendah karena mempengaruhi laju kehilangan panas. Menurut Brown dan Lee (1969), tikus kayu yang lebih besar memiliki keunggulan selektif di iklim dingin, tampaknya karena rasio permukaan terhadap udara dan insulasi yang lebih besar memungkinkan mereka menghemat panas metabolisme. Untuk alasan yang berlawanan, hewan berukuran kecil disukai di gurun.
Ekstremitas mamalia seperti ekor, moncong, telinga, dan kaki relatif lebih pendek di bagian yang lebih dingin daripada di bagian yang lebih hangat (aturan Allen). Misalnya, terjadi perbedaan ukuran telinga rubah kutub (Alopex lagopus), rubah merah (Vulpes Vulpes) dan rubah gurun (Megalotis zerda) (Gbr. 11.17).
Karena panas hilang melalui permukaan, telinga kecil rubah kutub membantu menghemat panas; sementara, telinga besar rubah gurun membantu dalam kehilangan panas dan penguapan . Demikian pula, Gazella picticanda dari Himalaya memiliki kaki, telinga, dan ekor yang lebih pendek daripada Gazella benetti yang ditemukan di dataran Himalaya, meskipun keduanya memiliki ukuran tubuh yang sama.
Demikian pula, orang Eskimo memiliki lengan dan kaki yang lebih pendek sebanding dengan ukuran tubuh mereka, yang relatif lebih besar daripada kelompok kontemporer lainnya. Mencit yang dipelihara pada suhu 31°C hingga 33,5°C memiliki ekor yang lebih panjang dibandingkan tikus dari galur yang sama yang dipelihara pada suhu 15,5°C hingga 20°C. Semua contoh aturan Allen ini dengan jelas menunjukkan signifikansi adaptif ekstremitas pendek dalam mengurangi kehilangan panas dari tubuh di iklim dingin.
Ras burung dengan sayap yang relatif sempit dan lebih runcing cenderung terjadi di daerah yang lebih dingin, sedangkan di iklim yang lebih hangat cenderung lebih luas (aturan Rensch). Suhu juga mempengaruhi morfologi ikan tertentu dan ditemukan memiliki hubungan dengan jumlah tulang belakang (aturan Jordon). Cod yang menetas di New Foundland pada suhu antara 4° dan 8°C memiliki 58 tulang belakang, sedangkan yang menetas di East of Nantucket pada suhu antara 10° dan 11°C memiliki 54 tulang belakang..
Kepala rubah kutub (Alopex lagnpus), rubah merah (Vulpes Vulpes) dan rubah gurun (Zerda Megalot) menunjukkan gradasi ukuran telinga dan menggambarkan pemerintahan Allen (menurut Clark, 1954).
9. Suhu dan siklomorfosis:
Hubungan antara perubahan suhu musiman dan bentuk tubuh dimanifestasikan dalam fenomena luar biasa yang disebut siklomorfosis yang ditunjukkan oleh cladocerans tertentu seperti Daphnia selama bulan-bulan musim panas yang hangat (Gbr. 1118). Krustasea ini menunjukkan variasi mencolok dalam ukuran helm atau proyeksi kepala mereka antara musim dingin dan musim panas (Coker, 1931).
Helm berkembang di kepala Daphnia di musim semi; ia mencapai ukuran maksimumnya di musim panas dan menghilang bersamaan di musim dingin untuk memberikan bentuk bulat yang biasa pada kepala. Jenis siklomorfosis seperti itu dalam hal ukuran helm jelas menunjukkan korelasi dengan tingkat kehangatan musim yang berbeda.
Pemanjangan helm ini telah ditafsirkan sebagai adaptasi yang membantu pengapungan karena daya apung air berkurang seiring dengan kenaikan suhu (hipotesis daya apung ). Menurut interpretasi lain (yaitu, hipotesis stabilitas), helm bertindak seperti kemudi dan memberikan stabilitas yang lebih besar pada hewan. Selain suhu, polimorfisme struktural tersebut dapat disebabkan oleh faktor lingkungan lain termasuk makanan.
10. Suhu dan perilaku hewan:
Suhu umumnya mempengaruhi pola perilaku hewan. Di perairan sedang pengaruh suhu pada perilaku penggerek kayu sangat besar. Misalnya, pada bulan-bulan musim dingin secara umum, baik Martesia maupun Teredo terjadi dalam jumlah yang lebih sedikit dibandingkan dengan Bankia campanulaia yang intensitas serangannya paling tinggi pada bulan-bulan musim dingin.
Lebih lanjut, keuntungan yang diperoleh oleh hewan berdarah dingin tertentu melalui termotaksis atau orientasi terhadap sumber panas cukup menarik. Kutu menemukan inang darah hangat mereka dengan reaksi balik terhadap panas tubuh mereka. Ular tertentu seperti ular berbisa, kepala tembaga, dan ular beludak mampu mendeteksi mamalia dan burung dari panas tubuhnya yang tetap sedikit lebih hangat dari sekitarnya.
Bahkan dalam kegelapan, ular ini menyerang mangsanya dengan akurasi yang mengerikan, karena radiasi panas yang berasal dari mangsanya. Datangnya cuaca dingin di zona beriklim sedang menyebabkan ular-ular itu melingkar dan berkerumun.
Cyclomorphosis di Daphnia cucullata karena perubahan suhu musiman (setelah Clarke, 1954).
11. Temperatur dan distribusi hewan:
Karena suhu optimal untuk menyelesaikan beberapa tahap siklus hidup banyak organisme bervariasi, suhu membatasi distribusi spesies. Umumnya kisaran banyak spesies dibatasi oleh suhu kritis terendah dalam tahap paling rentan dari siklus hidupnya, biasanya tahap reproduksi. Meskipun lobster Atlantik akan hidup di air dengan kisaran suhu 0° hingga 17°C, ia hanya akan berkembang biak di air yang lebih hangat dari 11°C.
Lobster dapat hidup dan tumbuh di air yang lebih dingin tetapi populasi berkembang biak tidak pernah terbentuk di sana. Tidak hanya pengaruh suhu terhadap perkembangbiakan dalam sebaran geografis tetapi juga pengaruh temperatur terhadap kelangsungan hidup (yaitu, efek mematikan suhu), pakan, dan aktivitas biologis lainnya yang bertanggung jawab dalam sebaran geografis hewan.
Seperti disebutkan sebelumnya dalam artikel ini, hewan dari daerah geografis yang lebih dingin umumnya kurang toleran terhadap panas dan lebih toleran terhadap dingin daripada hewan dari daerah yang lebih hangat; misalnya, anggota Aurelia, ubur-ubur dari Nova Scotia mati pada suhu air 29-30°C, sedangkan Aurelia dari Florida dapat mentolerir suhu hingga 38,5°C. Dengan demikian, batas suhu yang mematikan dapat mengatur kisaran distribusi Aurelia.
Secara umum, sebaran spesies laut dangkal dapat dikelompokkan ke dalam empat jenis zonasi. Pada tipe pertama, distribusi ke utara bergantung pada batas suhu mematikan selama bulan-bulan musim dingin, dan distribusi selatan bergantung pada batas suhu musim panas. Dalam tipe kedua, batas termal yang diperlukan untuk populasi menentukan distribusi utara ke selatan.
Pada zonasi tipe ketiga, persyaratan termal untuk repopulasi menentukan
habitat kutub di musim panas, dan suhu maksimum menentukan area kelangsungan hidup ekuator. Akhirnya, suhu minimum untuk bertahan hidup menentukan batas arah kutub di musim dingin dan suhu yang membatasi repopulasi menentukan kisaran arah selatan.
Invertebrata terestrial, khususnya artropoda umumnya tersebar di semua lingkungan termal tempat kehidupan ditemukan. Banyak arthropoda yang menginvasi daerah yang lebih dingin memiliki satu tahap dalam siklus hidupnya yang sangat tahan terhadap dingin, memungkinkan mereka melewati musim dingin hingga cuaca yang lebih hangat kembali (Salt, 1964). Burung dan mamalia juga diadaptasi untuk hidup di hampir semua lingkungan termal .
Distribusi amfibi dan reptil, bagaimanapun, terbatas pada iklim panas yang relatif lebih hangat. Mock (1964) telah membuat daftar tiga faktor yang membatasi invasi reptilia ke lingkungan dingin: suhu lingkungan harian harus cukup tinggi untuk memungkinkan aktivitas, suhu lingkungan harian harus cukup tinggi dan cukup lama untuk memungkinkan berkembang biak dan memungkinkan hewan dewasa dan muda untuk mendapatkan makanan untuk “musim dingin” dan harus ada tempat yang memadai untuk hibernasi.
12. Suhu dan kelembaban:
Perbedaan pemanasan atmosfer yang dihasilkan dari variasi suhu di atas permukaan bumi menghasilkan sejumlah efek ekologis, termasuk angin lokal dan pasat serta angin topan dan badai lainnya, namun yang lebih penting hal itu menentukan distribusi curah hujan.