Homeostasis adalah
keadaan yang relatif konstan di dalam lingkungan internal tubuh, dipertahankan
secara alami oleh mekanisme adaptasi fisiologis. Adaptasi fisiologis terhadap
stress adalah kemampuan tubuh untuk mempertahankan keadaan relatif seimbang.
Kemampuan adaptif ini adalah bentuk dinamik dari ekuiliblrium lingkungan
internal tubuh. Lingkungan internal secara konstan berubah, dan mekanisme
adaptif tubuh secara kontinyu berfungsi untuk menyesuaikan diri terhadap perubahan
ini dan untuk mempertahankan ekuilibrium atau homeostasis.
Hemeostasis merupakan
mekanisme pengaturan lingkungan kesetimbangan yang dinamis di dalam tubuh hewan
yang konstan. Dalam homeostasis keadaan konstan terdapat dua jenis, yaitu yang
pertama adalah system tertutup yang dimaksud dengan system tertutup adalah
sebuah keseimbangan statis, yang dimana keadaan dalam tubuh tidak berubah.
Sedangkan yang kedua adalah system terbuka, yang dimaksud dengan system terbuka
adalah kesetimbangan dinamis, yaitu keadaan dalam tubuh yang konstan, sedangkan
system terus berubah.
Konsep homeostasis ini
mengacu kepada pemeliharaan suatu keadaan stabil dinamis di dalam lingkungan
cairan internal yang membasuh semua sel tubuh. Karena sel-sel tubuh tidak
berkontak langsung dengan lingkungan luar, kelangsungan hidup sel bergantung
pada pemeliharaan lingkungan cairan internal yang stabil yang berhubungan
langsung dengan sel. Sebagai contoh, di lingkungan internal O2 dan
zat-zat gizi harus terus menerus diganti sesuai kecepatan penggunaannya oleh
sel. Jadi homeostasis dapat disimpulkan sebagai upaya untuk mempertahankan
lingkungan dalam yang stabil.
Homeostasis
dipertahankan oleh mekanisme fisiologis yang mengontrol fungsi tubuh dan
memantau organ tubuh. Untuk sebagian besar mekanisme ini dikontrol oleh sistem
saraf dan endokrin dan tidak mencakup perilaku sadar. Tubuh membuat penyesuaian
dalam frekwensi jantung, frekwensi pernapasan, tekanan darah, suhu tubuh,
keseimbangan cairan dan elektrolit, sekresi hormon dan tingkat kesadaran yang
semuanya ditujukan untuk mempertahankan adaptasi.
Semua organisme hidup
berusaha untuk homeostasis. Ketika homeostasis terganggu (misalnya sebagai
respon terhadap stressor), tubuh mencoba untuk mengembalikannya dengan
menyesuaikan satu atau lebih proses fisiologis dari mulai pelepasan
hormon-hormon sampai reaksi fisik seperti berkeringat atau terengah-engah.
Sebagai contoh sederhana dari homeostasis, tubuh manusia menggunakan beberapa
proses untuk mengatur suhu agar tetap dalam rentang yang optimal untuk
kesehatan. Kenaikan atau penurunan suhu tubuh mencerminkan ketidakmampuan untuk
mempertahankan homeostasis, dan masalah terkait. Stres berat atau lama dapat
menyebabkan ketidakseimbangan parah kondisi keseimbangan ini. Hal ini dapat
menyebabkan tidak hanya tekanan psikologis tetapi juga gangguan psikosomatis.
Homeostasis memiliki
banyak fungsi yang sangat penting bagi kehidupan makhluk hidup, antara lain :
- Menstabilkan cairan disekitar sel-sel oranisme multi sel atau cairan extrasel (CES).
- Untuk kelangsungan hidup sel
- Memungkinkan organisme beradaptasi pada lingkungan luar yang mempunyai jumlah dan habitat yang lebih luas.
- Menyediakan keadaan dalam (lingkungan dinamis dalam badan organisme) yang stabil supaya sel-sel dapat menjalankan hidup dengan efisien.
- Memungkinkan kadar metabolisme diatur secara efisien pada saat tertentu.
- Memungkinkan enzim-enzim menjalankan fungsinya dengan optimum
Organisme mempunyai 2
lingkungan, yaitu:
- Lingkungan luar yaitu lingkungan yang mengelilingi organisme secara keseluruhan. Organisme akan hidup berkelompok dengan organisme-organisme (biotik) dan objek-objek yang mati (abiotik).
- Lingkungan dalam yaitu lingkungan dinamis dalam badan manusia yang terdiri dari fluida yang mengelilingi komunitas sel-sel yang membentuk badan.
Biotik ialah komponen
hidup yang meliputi semua organisme hidup. Contoh komponen biosis ialah:
- Manusia
- Tumbuhan
- Hewan
Abiotik ialah komponen
mati, antara lain:
- Suhu
Suhu menunjukkan
derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas
benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh
suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu
dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin
tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.
- Nilai pH
pH adalah derajat
keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang
dimiliki oleh suatu larutan. Ia didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion
hidrogen (H+) yang terlarut. Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak
dapat diukur secara eksperimental, sehingga nilainya didasarkan pada
perhitungan teoritis. Skala pH bukanlah skala absolut. Ia bersifat relatif
terhadap sekumpulan larutan standar yang pH-nya ditentukan berdasarkan
persetujuan internasional.
Air murni bersifat
netral, dengan pH-nya pada suhu 25 °C ditetapkan sebagai 7,0. Larutan dengan pH
kurang daripada tujuh disebut bersifat asam, dan larutan dengan pH lebih
daripada tujuh dikatakan bersifat basa atau alkali. Pengukuran pH sangatlah
penting dalam bidang yang terkait dengan kehidupan atau industri pengolahan
kimia seperti kimia, biologi, kedokteran, pertanian, ilmu pangan, rekayasa
(keteknikan), dan oseanografi. Tentu saja bidang-bidang sains dan teknologi
lainnya juga memakai meskipun dalam frekuensi yang lebih rendah.
- Cahaya
Cahaya adalah energi
berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang
sekitar 380–750 nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik,
baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak.
- Kelembapan
Kelembapan adalah konsentrasi uap air di udara. Angka
konsentasi ini dapat diekspresikan dalam kelembapan absolut, kelembapan
spesifik atau kelembapan relatif. Alat untuk mengukur kelembapan disebut
higrometer. Sebuah humidistat digunakan untuk mengatur tingkat kelembapan udara
dalam sebuah bangunan dengan sebuah pengawalembap (dehumidifier). Dapat
dianalogikan dengan sebuah termometer dan termostat untuk suhu udara. Perubahan
tekanan sebagian uap air di udara berhubungan dengan perubahan suhu.
Konsentrasi air di udara pada tingkat permukaan laut dapat mencapai 3% pada 30
°C (86 °F), dan tidak melebihi 0,5% pada 0 °C (32 °F).
- Topografi
Topografi adalah studi
tentang bentuk permukaan bumi dan objek lain seperti planet, satelit alami
(bulan dan sebagainya), dan asteroid. Dalam pengertian yang lebih luas,
topografi tidak hanya mengenai bentuk permukaan saja, tetapi juga vegetasi dan
pengaruh manusia terhadap lingkungan, dan bahkan kebudayaan lokal. Topografi
umumnya menyuguhkan relief permukaan, model tiga dimensi, dan identifikasi
jenis lahan. Penggunaan kata topografi dimulai sejak zaman Yunani kuno dan
berlanjut hingga Romawi kuno, sebagai detail dari suatu tempat. Kata itu datang
dari kata Yunani, topos yang berarti tempat, dan graphia yang berarti tulisan.
Objek dari topografi adalah mengenai posisi suatu bagian dan secara umum
menunjuk pada koordinat secara horizontal seperti garis lintang dan garis
bujur, dan secara vertikal yaitu ketinggian. Mengidentifikasi jenis lahan juga
termasuk bagian dari objek studi ini. Studi topografi dilakukan dengan berbagai
alasan, diantaranya perencanaan militer dan eksplorasi geologi. Untuk
kebutuhkan konstruksi sipil, pekerjaan umum, dan proyek reklamasi membutuhkan
studi topografi yang lebih detail.
- Iklim
Iklim adalah kondisi
rata-rata cuaca dalam waktu yang panjang. Studi tentang iklim dipelajari dalam
meteorologi. Iklim di bumi sangat dipengaruhi oleh posisi matahari terhadap
bumi. Terdapat beberapa klasifikasi iklim di bumi ini yang ditentukan oleh
letak geografis. Secara umum kita dapat menyebutnya sebagai iklim tropis,
lintang menengah dan lintang tinggi. Ilmu yang mempelajari tentang iklim adalah
klimatologi.
Faktor internal
- Kosentrasi melekul gizi
- Kosentrasi O2 dan CO2
- Kosentrasi zat sisa
- PH
- Kosentrasi air,garam,dan elektrolik lain
- Suhu
- Volume dan tekanan
Kemampuan homeostasis
suatu organisme dipengaruhi beberapa hal diantaranya adalah :
- Variasi diurnal. Suhu tubuh akan bervariasi pada siang dan malam hari. Suhu terendah manusia yang tidur pada malam hari dan bangun sepanjang siang terjadi pada awal pagi dan tertinggi pada awal malam. Temperatur tubuh pada kegiatan yang lain rata rata berada dibawah temperatur tersebut
- Kerja jasmani / aktivitas fisik. Setelah melakukan latihan fisik atau kerja jasmani suhu tubuh akan naik terkait dengan kerja yang dilakukan oleh otot rangka. Setelah melakukan latihan berat, suhu tubuh dapat mencapai 40ºC.
- Jenis kelamin. Sesuai dengan kegiatan metabolisme, suhu tubuh pria lebih tinggi daripada wanita. Suhu tubuh wanita dipengaruhi daur haid. Pada saat ovulasi, suhu tubuh wanita pada pagi hari saat bangun meningkat 0,3 – 0,5 ºC.
- Lingkungan. Suhu lingkungan yang tinggi akan meningkatkan suhu tubuh. Udara lingkungan yang lembab juga akan meningkatkan suhu tubuh karena menyebabkan hambatan penguapan keringat, sehingga panas tertahan di dalam tubuh.
Mekanisme Homeostasis
Perubahan kondisi
lingkungan internal dapat timbul karena 2 hal, yaitu adanya perubahan aktifitas
sel tubuh dan perubahan lingkungan eksternal yang berlangsung terus- menerus.
Untuk menyelenggarakan seluruh aktifitas sel dalam tubuhnya, hewan selalu
memerlukan pasokan berbagai bahan dari lingkungan luar secara konstan, misalnya
oksigen, nutrient dan garam. Sementara itu, aktivitas sel juga menghasilkan
bermacam – macam hasil sekresi sel yang bermanfaat dan berbagai zat sisa, yang
di alirkan ke lingkungan internal yaitu cairan ekstraseluler (CES). Apabila
aktifitas sel berubah pengambilan zat dari lingkungan internal dan pengeluarran
berbagai zat dari dalam sel ke lingkungan internal juga berubah. Perubahan
aktifitas sel semacam itu akan mengubah keadaan lingkungan internal. Perubahan
lingkungan internal yang ditimbulkan oleh sebab manapun ( penyebab pertama atau
kedua ) harus selalu dikendalikan agar kondisi homeostasis selalu terjaga.
Mekanisme pengendalian
kondisi homeostasis pada hewan berlangsung melalui system system umpan balik.
Akan tetapi, kita tidak boleh lupa bahwa ada 2 macam system umpan balik, yaitu
umpan balik positif dan negative. Sistem umpan balik yang berfungsi dalam
pengendalian kondisi homeostasis pada tubuh hewan adalah system umpan balik
negative.
- Sistem Umpan Balik
Sistem umpan balik
dapat didefinisikan sebagai perubahan suatu variable yang dilawan oleh
tanggapan yang cenderung mengembalikan perubahan tersebut dalam keadaan semula.
Didalam proses umpan balik, informasi indrawi tentang variabel suhu atau pH
misalnya, digunakan untuk mengendalikan proses dalam sel dan jaringan serta
organ yang berpengaruh terhadap level variabel tersebut. Mekanisme homeostasis
yang utama adalah diatur oleh hipotalamus. System umpan balik ada dua macam,
yaitu system umpan balik positif dan system umpan balik negative. Tetapi system
umpan balik yang befungsi dalam pengendalian kondisi homeostasis pada tubuh
hewan adalah adalah system balik negative. Mengapa yang digunakan dalam proses
pengendalian kondisi homeostasis, hanya menggunakan umpan balik negative,
karena sistem umpan balik negative didefinisikan sebagai perubahan suatu
variable yang dilawan oleh tanggapan yang cenderung mengembalikan perubahan
tersebut ke keadaan semula. Juga perlu diketahui umpan balik negative dalam
pengendalian homeostasis sesungguhnya merupkan keseimbangan antara input dan
output.
Terdapat dua macam
pengaturan umpan balik dalam homeostasis, yaitu
- Umpan balik negatif (negative feedback)
Sebagai gambaran
tentang umpan balik negatif adalah dengan mengamati bekerjanya thermostat yang
dipasang dalam akuarium untuk menjaga agar suhu air dalam akuarium tersebut
berada pada suhu yang diinginkan. Bilamana suhu air medium lebih rendah dari
suhu yang diinginkan, sensor memberikan informasi agar pemanas memanaskan
medium. Jadi pengaturan suhu tubuh membutuhkan “thermostat” yang informasinya
harus diberikan pada sistem pengendali suhu. Jika informasi yang sampai pada
sistem pengendali suhu adalah bahwa suhu tubuh lebih rendah dari yang
semestinya, maka sistem pengendali akan meningkatkan suhu tubuh sampai kondisi
semestinya dan pemanasan berhenti sampai terjadinya penurunan suhu lebih rendah
dari yang semestinya.
Pada mamalia yang
senantiasa mempertahankan suhu tubuh konstan, meningkatnya suhu tubuh
menghasilkan respon yang mengembalikan suhu tubuh sebagaimana kondisi yang
semestinya. Jadi, umpan balik negatif mengarahkan pada stabilitas sistem
fisiologis. Hal ini merupakan kebalikan dari sistem umpan balik positif dimana
perubahan awal suatu variable menghasilkan perubahan lebih lanjut.
- Umpan Balik Positif (Positive Feedback)
Peristiwa yang terjadi
pada system umpan balik positif berlawan dengan peristiwa yang terjadi pada
system umpan balik negative. Pada system umpan balik positif, perubahan aawal
suatu variable akan menghasilkan perubahan yang semakin besar, misalnya proses
pembekuan darah. proses pembekuan darah sebenarnya bekerja melalui mekanisme
system umpan balik positif, yang bertujuan untuk menghentikan pendarahan.
Namun, hasil dari proses tersebut selanjutnya bermakna sangat penting untuk
memepertahankan volume darah yang bersirkulasi agar tetap konstan.
Mekanisme umpan balik
posistif tidak terlibat dalam proses menjaga kondisi homeostasis, tetapi
terlibat dalam penyelenggaraan fungsi fisiologis tertentu (proses pembekuan darah dan fungsi sel
saraf.) Mekanisme umpan balik positif dalam mengendalikan fungsi fisiologis
pada hewan dapat berbahaya.Misalnya, suhu tubuh mamalia meningkat, jika
gangguan awal ini kemudian mengalami umpan balik positif maka hasilnya adalah
peningkatan suhu tubuh lebih lanjut yang tentunya berbahaya bagi hewan
tersebut. Contoh lain umpan balik positif adalah pada fungsi saraf. Jika terdapat rangsang pada sel syaraf akan
menyebabkan perubahan permeabilitas selaput yang memungkinkan adanya aliran ion
sodium (Na+) masuk kedalam neuron. Aliran masuk ion Na+
pada fase awal terjadinya potensial aksi menghasilkan respon depolarisasi yang
menyebabkan aliran masuk ion Na+ lebih lanjut.
Feed Forward
Selain mekanisme
feedback, metode fisiologis lain yang terpenting untuk mengendalikan kondisi
internal hewan adalah feedforward Untuk mengurangi gangguan fisiologis, hewan
menunjukkan perilaku yang mencegah terjadinya gangguan tersebut, jadi
feedforward merupakan aktivitas antisipatif. Contohnya, sambil makan biasanya
hewan minum juga. Masuknya pakan kedalam
meningkatkan osmolaritas isi saluran pencernaan yang dapat menyebabkan
hilangnya air dari cairan tubuh (melalui osmosis), mengakibatkan dehidrasi dan
kesetimbangan osmotik terganggu. Segera setelah makan atau sambil, umumnya hewan
minum air untuk mengurangi gangguan homeostasis cairan tubuh. Perilaku
menghindari makanan yang menyebabkan muntah membantu hewan untuk memelihara
homeostasis.
Conformer
Hewan yang memungkinkan
kondisi internalnya berubah bilamana menghadapi variasi lingkungan eksternal
disebut konformer (conformer). Suhu tubuh ikan akan rendah ketika berada dalam
perairan yang dingin dan akan tinggi ketika berada dalam perairan yang
hangat. Jadi, tiap sel dalam tubuh ikan
tersebut harus mengatasi pengaruh perubahan suhu eksternal.
Osmoconformer
Berbagai hewan air
tidak dapat memelihara konsentrasi osmotik cairan internal tubuhnya jika
salinitas mediumnya berubah-ubah. Bintang laut, Asterias, adalah hewan
osmokonformer (osmoconformer) yang cairan internal tubuhnya dengan cepat
mencapai kesetimbangan dengan air laut yang mengelilinginya. Hewan ini
meningkatkan konsentrasi cairan tubuh jika berada dalam air bersalinitas tinggi
dan menurunkan cairan tubuhnya bilamana berada dalam air bersalinitas rendah.
Oxyconformer
Cacing Annelida yang
bersifat oksikonformer (oxyconformer), yakni hewan yang laju konsumsi
oksigennya menyesuaikan dengan ketersediaan O2 terlarut di lingkungan
eksternalnya. Jika Annelida berada dalam lingkungan perairan yang kaya akan
oksigen, maka konsumsi oksigennya meningkat, sebaliknya jika hewan tersebut
berada dalam lingkungan yang kandungan oksigen terlarutnya rendah, konsumsi
oksigennya menurun.
Conformer
Batas perubahan
eksternal bagi hewan konformer dipengaruhi oleh toleransi jaringan tubuhnya
terhadap perubahan internal yang disebabkan oleh adanya perubahan lingkungan
eksternal.
Sumber :
