EVAPORASI PADA INSECTA (tugas ekofiswan)

Published Maret 30, 2012 by armeinachevana

 

Penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan molekul di dalam keadaan cair (contohnya air) dengan spontan menjadi gas (contohnya uap air). Proses ini adalah kebalikan dari kondensasi. Umumnya penguapan dapat dilihat dari lenyapnya cairan secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas dengan volume signifikan.

Rata-rata molekul tidak memiliki energi yang cukup untuk lepas dari cairan. Bila tidak cairan akan berubah menjadi uap dengan cepat. Ketika molekul-molekul saling bertumbukan mereka saling bertukar energi dalam berbagai derajat, tergantung bagaimana mereka bertumbukan. Terkadang transfer energi ini begitu berat sebelah, sehingga salah satu molekul mendapatkan energi yang cukup buat menembus titik didih cairan. Bila ini terjadi di dekat permukaan cairan, molekul tersebut dapat terbang ke dalam gas dan “menguap”.

Ada cairan yang kelihatannya tidak menguap pada suhu tertentu di dalam gas tertentu (contohnya minyak makan pada suhu kamar). Cairan seperti ini memiliki molekul-molekul yang cenderung tidak menghantar energi satu sama lain dalam pola yang cukup buat memberi satu molekul “kecepatan lepas” energi panas yang diperlukan untuk berubah menjadi uap. Namun cairan seperti ini sebenarnya menguap, hanya saja prosesnya jauh lebih lambat dan karena itu lebih tak terlihat

Penguapan adalah bagian esensial dari siklus air. Energi surya menggerakkan penguapan air dari samudera, danau, embun dan sumber air lainnya. Dalam hidrologi penguapan dan transpirasi (yang melibatkan penguapan di dalam stomata tumbuhan) secara kolektif diistilahkan sebagai evapotranspirasi.

Pada kisaran suhu tinggi, insekta menunjukkan kemunculan aktivitas secara tajam. Pada peningkatan suhu yang tinggi diikuti dengan dengan ketidakmampuan untuk bergerak, yang dikenal dengan sebuah fase pingsan, dan kemudian mengalami kematian. Suhu saat kematian dapat terjadi tergantung pada masing-masing spesies, durasi paparan dan interaksi dengan faktor-faktor lain, sebagian dengan kelembapan.

Insekta melakukan pendinginan dengan evaporasi, sehingga pada periode yang pendek mereka dapat bertahan menghadapi tenperatur udara yang lebih tinggi jika udara kering. Periplaneta, misalnya akan mati pada suhu 38oC pada kelembapan udara tinggi, tetapi dapat hidup pada paparan rendah sampai suhu di atas 4oC (bila udara kering). Beberapa insekta dapat mentolerir kehilangan air dalam jumlah banyak dengan mendinginkan tubuhnya untuk waktu yang sangat lama, tetapi beberapa lebah madu dan cicadas gurun juga melakukan hal yang sama.

Untuk paparan suhu tinggi yang lama, kelembapan mempunyai efek yang berkebalikan karena pada kelembapan rendah insekta akan mengalami efek merugikan untuk pengeringan, oleh karena itu Blatta dapat bertahan selama 24 jam pada suhu 37oC-39oC jika udaranya lembab. Kelembapan tidak mempengaruhi temperatur letal dari insekta kecil seperti kutu, dimana volume air yang tersedia untuk evaporasi kecil selama permukaan tertentu mendapat panas dalam area yang luas.

Pada beberapa insekta, temperatur letal untuk paparan pendek berada dalam kisaran 40oC-50oC, tetapi untuk insecta dari sebagian habitat, temperatur letal dapat berbeda. Oleh karena itu Brylloblata (Brylloblattoda) hidup pada ketinggian di Pegunungan Rocky, mati saat temperaturnya mencapai 20oC. Pada thermobia (Thysanura), akan mati pada suhu 51oC, dan untuk larva Chironomid dapat hidup pada musim semi yang panas pada suhu 49oC-51oC, temperatur letalnya sudah pasti lebih besar.

Beberapa modifikasi dari temperatur letal yang lebih tinggi dapat terjadi tergantung pada pengalaman sebelumnya yang dialami insecta, oleh karena itu Drosophilla tumbuh pada suhu 15oC, saat dewasa dapat bertahan kira-kira 50 menit pada udara kering 33,5oC, tetapi jika mereka dijaga pada suhu 25oC mereka dapat bertahan sekitar 130 menit. Jika larva ditumbuhkan pada temperatur yang lebih tinggi, periode paparan yang dapat ditolerir meningkat mencapai 140 menit, pada dewasa yang dipertahankan pada 15oC dan mencapai 180 menit. Pada dewasa diatur pada 25oC. Oleh karena itu, dua tipe aklimasi yang dapat dikenali, yaitu: aklimasi jangka panjang yahng tergantung pada kondisi selam perkembangan, dan aklimasi fisiologi jangka pendek tergantung pada kondisi yang lebih tiba-tiba dan reversibel. Efek fisiologis aklimasi lebih ditandai pada kondisi kering daripada kondisi seharusnya.

Paling tidak sebagian dari aklimasi jangka pendek pada suhu tinggi adalah hasil dari produksi protein heat shock. Ini pernah ditunjukkan pada beberapa spesies insecta seperti pada organisme lain. Drosophilla dan Lacusta masing-masing menghasilkan 6 protein heat shock, sedangkan larva ngengat gypsi, dan Lymantria mempunyai 7 protein (Yocum, Loplin, dan Denlinger, 1991). Mereka termasuk pada 3 famili protein berbeda dengan perbedaan berat molekul. Beberapa ekspresi protein ini terjadi pada temperatur normal, tetapi ekspresi dipicu selama beberapa detik kemunculan suhu tinggi (Pauli, Arrigo, dan Tissieres, 1992). Pada suhu tinggi, protein menjadi terdenaturasi dan menggumpal menjadi agregat tidak terlarut. Protein heat shock dapat melindungi protein lain sehingga hal ini tidak terjadi dan mereka dapat berikatan ke permukaan agregat dan memulai disolusinya, pada waktu yang sama menyebabkan protein untuk berlipatan kembali. Protein yang sama dalam menghadapi suhu rendah.

 Insecta merupakan hewan kecil, yang sebagian besar memiliki berat dibawah 500 mg. Sebuah penelitian menunjukkan bahwa kemampuan untuk beradaptasi serangga jauh lebih besar dibandingkan hewan lain yang ukurannya lebih besar. Ukuran tubuh yang relatif kecil memberikan sekuensi insecta lebih mampu menjaga temperatur tubuhnya. Beberapa spesies mampu mengatur temperatur tubuhnya sehingga masih dapat hidup optimal dibawah kondisi suhu yang tidak normal. Mereka mengatur perilaku dan fisiologi tubuh untuk dapat bertahan. Secara alami insekta akan menyesuaikan diri dengan lingkungan. Ketika temperatur tinggi mereka akan berpindah ke tempat yang lebih sejuk, sedangkan jika temperatur rendah mereka akan melakukan aktivitas.

Periode mendapatkan intensitas cahaya yang berbeda-beda dalam 1 hari mengharuskan insecta untuk menyesuaikan diri. Ketika mereka berada dalam sebuah area dengan intensitas cahaya melebihi 14 jam (musim panas), maka periode gelapnya lebih pendek. Sedangkan ketika berada pada intensitas cahaya yang diperoleh selama 12 jam (musim semi), maka periode gelapnya lebih panjang.

Dalam perkembangannya, temperatur memiliki pengaruh terhadap warna tubuh insecta. Pada temperatur rendah, kebanyakan insecta berwarna lebih gelap, namun ketika temperatur tinggi, maka akan berwarna pucat bahkan berwarna putih.

Kehilangan panas dari dalam tubuh dapat dikurangi dengan isolasi di permukaan tubuh. Banyak spesies memiliki pelindung thorax berupa bulu yang melekat untuk mengisolasi lapisan uap air di sekitar tubuh.pada spesies Colias sp yang hidup di tempat tinggi memiliki bulu yang lebih panjang dibanding spesies yang hidup di ketinggian yang lebih rendah untuk membuat sebuah lapisan. Adanya lapisan tersebut akan meningkatkan kemampuan terbang lebih dari 50% pada saat terbang tinggi (temperatur lebih panas). Pada Kecapung memiliki kutikula untuk mengisolasi/melapisi thoraxnya.

Temperatur yang ekstrim dihindari oleh insecta. Ketika temperatur melebih 44oC mendekati di atas temperatur letal, maka larva dari belalang yang hidup di gurun, Schistaceae meningkatkan aktivitasnya menjadi lebih aktif. Mereka akan berusaha pindah mencari tempat yang temperaturnya rendah untuk menghemat aktivitas. Aktivitasnya tidak terkontrol tetapi boleh jadi itu digunakan untuk menghidar dari area yang tidak menguntungkan.

Insecta memiliki rentang temperatur tertentu dimana ia masih dapat bertahan hidup dan memiliki aktivitas yang maksimal, namun juga memiliki batas maksimal temperatur tertentu yang jika melebihi maka akan mati. Misalnya Schistocerca optimal ketika hidup pada temperatur 35C-45oC dan memiliki batas optimum pada suhu 40o-41oC. Pada suhu tersebut fisiologi tubuh insecta masih dapat menyesuaikan dan proses metabolisme masih terjaga. Jika melebihi itu, maka kemampuan bertahan hidup menjadi kecil.

Sel merespon temperatur dan kelembapan biasanya bersama-sama dalam sensillum tunggal. Semua insecta telah belajar banyak terhadap reseptor di antena. Antena terdiri dari pendek tanpa banyak lubang dan lubang mata (socket) yang tidak dapat digerakkan. Dendrit biasnya menempati di lubang yang terpisahkan oleh dendrit yang berbentuk garis peg dan diikatnya. Mikrotubul tipis dengan dendrit bersama-sama membentuk stuktur dengan beberapa resemblance dalam tubuh tubular dari dendrit mechanosensitive. Ketiga dendrit  berakhir menjadi dasar dari peg. Banyak insecta memproduksi dalam lamela atau mungkin diratakan dalam bentuk lingkaran. Di proksimal, 2 tipe dendrit punya daerah yang merupakan dasar dari respon mereka. Sel dengan dendrit yang intinya panjang, maka pegnya lebih sensitiv terhadap kelembapan. Ketika sel tidak masuk, maka pegnya kemungkinan menjadi sensitiv terhadap suhu.

Sensilla bisa terpecah di permukaan dari antena atau disembunyikan di lubang, bentukan tipe dari cock conic sensilium. Ketika pemecahan di permukaan, mereka akan digabungkan dengan reseptor trikoid yang berbentuk sebuah payung pelindung di atasnya, mencegah kontak langsung dengan beberapa objek lainnya Jumlah dari masing-masing antena sedikit (kecil). Ada yang sering berkumpul di terminal anulus dan 1 atau 2 masing-masingnya dari proksimal anulus. Lebah pekerja mempunyai kira-kira 50 di antena pendengaran, dan Periplaneta mempunyai kira-kira 100. kesimpulannya selama temperatur dan kelembapan ada di udara sekitar antena, jumlah dari reseptor tidak memenuhi kebutuhan untuk insecta untuk mendapatkan informasi yang akurat.

Di samping sensillia, beberapa lubang organ penciuman sensillia di antena dari Periplaneta dan Lacus berisi suatu sel yang sensitif terhadap suhu (bersifat termosensitif). Struktur ini tidak dapat dibedakan (khas) dari neuron yang bersifat chemosensitive (sensitif terhadap kimia).

Suhu tidak sesederhana seperti faktor-faktor lain yang mempengaruhi angka kehilangan panas, contohnya insekta dengan rentang sayap yang panjang, secara umum mempunyai frekuensi kepakan sayap yang lebih tinggi. Ini menghasilkan panas suhu tubuh yang lebih tinggi. Otot sayap dapat dipakai untuk menghasilkan panas saat insekta tidak terbang, karena output tenaga untuk terbang pada kebanyakan spesies hanya dicapai pada suhu otot rangka lebih tinggi biasanya di atas 30oC. Perilaku pemanasan khususnya biasa terjadi pada insekta malam dan beberapa pada insekta siang, seperti lebah yang kemudian terbang pada awal tahun. Suhu ambien dapat terjadi selama seharian, seringkali panas dijumpai sangat rendah untuk terbang sebagai bentuk pemanasan. Perilaku yang sama juga dijumpai pada beberapa kumbang dan capung. Beberapa pemanasan endotermik terjadi pada beberapa serangga kecil. Contohnya pada lebah Lasioglogum sp yang dengan berat hanya 10 mg dan Sryphree sp dengan berat 20 mg.

Tidak semua insekta menunjukkan perilaku khusus, meskipun secara teori kedua spesies tadi dapat melakukan hal yang sama. Sebagai contoh, lalat kuda masih bergantung pada panas dari sumber luar untuk menghasilkan suhu tubuh.  Khusus untuk Lepidoptera tidak menunjukkan pemanasan sebelum terbang.

Pada beberapa insekta yang menunjukkan prilaku pemanasan, thorax terisolasi dari perutnya oleh kantung air atau pada Hymenoptera oleh waist. Sebagai hasilnya, panas tidak serta merta ditransfer ke perut, kecuali pada hemolimfa. Putaran atau siklus panas diantara otot sayap dorsal longitudinal dan terbuka pada kepala. Selama passagengs pada otot, kemolimfa memanas sehingga kemolimfa panas terpompa ke kepala dan dikembalikan ke perut. Pada junction diantara thorax dan perut untuk propordeom dan gaster pada Hymenoptera. Secara backward mengikuti hemolimfa disekitar aorta yang lebih dingin daripada hemolimfa dari perut bergerak maju. Sistem ini sebagi exchanger dan panas dari hemolimfa thorax memanaskan hemolimfa abdomen. Pada Apis membentuk spiral saat melewati waist. Peningkatan waktu dan area permukaan pertukaran suhu, dan juga meningkatkan efisiensi pertukaran. Panas disimpan di thorax dengan isolasi dan heat exchanger dan juga suhu abdomen (perut Hymenoptera) biasanya lebih mudah di thorax. Beberapa insekta juga menggunakan otot sayap untuk memanaskan aktivitas daripada dengan terbang langsung. Neuconocephalus akan mulai untuk bernyanyi saat malam tiba dan pada suhu 17oC. Suara diproduksi oleh aktivitas otot sayap. Pada suhu rendah, menggigil terjadi pada saat suhu thorax 30oC (suhu diatas sebelum mulai bernyanyi). Selama menggigil otot sayap berkontraksi secara sinkron, tapi selama bernyanyi mereka berada dalam keadaan antifase. Beberapa cicadas yang bernyanyi saat malam juga menghangat dengan gerakan otot. Pada kasus ini, otot yang menghasilkan panas berbeda dengan otot yang memproduksi suara.

Selama pemanasan, otot depressor dan levator sayap berkontraksi bersama-sama, malah berbeda dengan yang mereka lakukan pada saat terbang. Hasil yang berbeda ini berasal dari perbedaan pada pola pembakaran neuron motorik. Pada Lepidoptera, dengan otot sayap yang sinkron, membran motorik dibakar pada antifase. Diptera dan Hymenoptera, meskpiun demikian, mempunyai otot sayap yang asinkronis dimana kontraksi tidak diukur oleh angka pembakaran neuron motorik, suatu spesies tergantung pada perluasan aktivasi satu sel otot oleh sifat antagonisnya. Selama pemansan, meskipun fungsi otot seperti otot sinkron. Paling tidak pada lebah, Apis dan Bombus, angka stimulasi pada dua sel otot tidak secara pasti sama sehingga mereka tergantung pada kontraksi secara irreguler, kekejangan yang tidak terkoordinasi yang menghasilkan aktivasi perluasan yang sangat rendah. Saat thorax menghangat, neuron motorik terbakar lebih cepat. Hasil ini akhirnya meningkatkan angka produksi panas tapi angka ini tidak cocok dengan angka produksi panas, karena panas lebih cepat berkurang saat perbedaaan diantara suhu udara dan suhu thorax meningkat. Karena otot antagonis berkontraksi kebanyakan pada fase dengan yang lain, pergerakan sayap sangat kecil dan perilaku pemansan ini ditunjukkan dengan menggigil. Pada Hymenoptera dan Diptera, artikulasi sayap muncul untuk menjadi tidak berpasangan sehingga tidak ada pergerakan sayap terjadi pada semuanya.

Pengaturan suhu koloni yang terkenal pada Apis. Pada suhu tinggi, lebah pekerja bertahan pada masuknya pembakaran lahan dengan sayap-sayapnya dan membuat pada sarangnya. Ini tidak cukup efektif untuk menjaga suhu pada dibawah 36oC, saat sarang tawon dipanaskan pada suhu 40oC. Air juga dibawa untuk membantu menjaga sarang tawon dengan evaporasi dan pada suhu tinggi secara eksesif, lebah meninggalkan sisir (comb) dan jaringan keluar sehingga pemanasan terjadi lebih lama tergantung pada metabolismenya. Di lain pihak, pada musim salju saat terdapat sedikit atau tidak ada. Kelompok lebah bersama-sama pada dan diantara jumlah sedikit sisir (comb). Perilaku ini terlihat saat suhu udara menurun di bawah 15oC, dan metabolisme panasnya diatur dalam kelompok pada 20-25oC. Dengan mengemas terbuka saat suhu sangat rendah dan menyebar saat suhu lebih tinggi, lebah-lebah dapat mengatur suhunya. Lagipula, lebah tunggal pada suhu rendah meningkatkan angka metabolismenya dan sehingga meningkatkan output panas dengan kontraksi otot sayap tanpa menggerakkan sayap. Lebah ratu juga memanaskan diri dengan mempergunakan otot sayap dan beristirahat dengan otot perut bawah, yang tidak terinsulasi, secara terbuka ditekan untuk melawan sel seperindukan. Panas ditransfer ke perut dan dari sana ke perindukan (brood), seperti di Apis, pada suhu rendah lebih banyak energi digunakan untuk menghasilkan panas dan pada saat suhu mencapai suhu letal, aktivitas metabolisme lebah ratu sama seperti saat terbang.

Ketidaktersediaan radiasi matahari, menyebabkan temperatur tubuh dari serangga yang beristirahat berada dalam ambang tertutup. Radiasi matahari dapat meningkatkan temperatur tubuh diatas ambang batas sehingga sebagian besar temperatur tubuh dikeluarkan melalui uap air. Hal ini (penguapan) berlaku sejalan dengan intensitas radiasi. Serangga kecil memiliki kenaikan panas lebih cepat dikarenakan memiliki massa tubuh yang lebih kecil, tetapi serangga juga mudah untuk mencapai suhu terendah dengan cepat dikarenakan memiliki permukaan/rasio volume yang besar.

Rentang perluasan temperatur tubuh dinaikkan tergantung pada kemampuan pemantulan dari kutikula insekta. Insekta malam, yang merupakan bagian dari serangga justru relatif kecil memantulkan radiasi yang terpapar pada mereka, termasuk pada saat terpapar cahaya yang berwarna. Sebagai gambaran, serangga di daerah Alpin dan Artik cenderung dijumpai berwarna hitam. Beberapa serangga di daerah bertemperatur tinggi secara musiman juga memiliki kekhasan dengan memperluas penanda tubuh yang berwarna hitam miliknya. Kupu-kupu dari genus Calias memenuhi poin diatas, spesies yang hidup di daerah tinggi ini memiliki warna gelap dalam skala besar yang terletak pada bagian bawah sayapnya menyerap lebih banyak radiasi dibandingkan yang hidup di daerah rendah.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: