Positive feedback

1
Positive feedback
Disturbance
Amplifier

Controlled system
Controlled system
Error
output
signal
2
Homeostasis

• 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.

3
Homeostasis

• Contoh 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.

4
Homeostasis

• Sistem umpan balik terdiri atas reseptor, pusat
  integrasi dan efektor.
• Reseptor mendeteksi perubahan lingkungan, baik
  lingkungan eksternal dimana hewan itu hidup
  (misalnya perubahan suhu lingkungan) atau
  lingkungan internalnya (misalnya pH
  intraseluler).
• Reseptor banyak jumlahnya dan masing-masing hanya
  dapat memantau aspek lingkungan tertentu.
• Fungsi reseptor adalah mengkonversi perubahan
  lingkungan yang terdeteksi menjadi potensial aksi
  yang dikirim melalui sistem saraf ke pusat
  integrasi.

5
Feedback system
Rangsang
Receptor
Neuron afferent
Pusat integrasi
Neuron efferent
Effector
Response
6
Homeostasis

• Pusat integrasi terletak di otak atau sumsum
  tulang belakang - berperan membandingkan
  informasi tentang suatu variabel yang diterima
  oleh reseptor dengan tingkat variabel yang
  semestinya.
• Hipotalamus merupakan pusat integrasi
  pengendalian temperatur tubuh mamalia.
  Berdasarkan informasi yang diterima oleh reseptor
  untuk perubahan suhu (termoreseptor), hipotalamus
  memutuskan respon yang tepat yang harus dimulai
  untuk mengembalikan suhu tubuh pada level yang
  semestinya.

7
Homeostasis

• Respon disebabkan oleh aksi efektor, yang
  dirangsang melalui jalur saraf motor (efferent).
• struktur yang menghasilkan respon biologi adalah
  efektor.
• Respon tersebut dapat meliputi aktivasi otot,
  saraf dan endokrin.

8
Feedfroward

• 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.

9
Feedforward

• 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.

10
Homeostasis

• Conformer dan Regulator
• Jika hewan air dipaparkan dalam lingkungan yang
  mengalami perubahan (misalnya perubahan salinitas
  medium, perubahan kandungan oksigen terlarut,
  perubahan suhu medium, dll.), maka hewan tersebut
  dapat memberikan respon konformitas atau
  regulasi.
• Perubahan lingkungan eksternal dapat menginduksi
  perubahan internal tubuh hewan sesuai dengan
  kondisi eksternal.

11
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.

12
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.

13
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.

14
Conformer

• Batas perubahan eksternal bagi hewan konformer
  dipengaruhi oleh toleransi jaringan tubuhnya
  terhadap perubahan internal yang disebabkan oleh
  adanya perubahan lingkungan eksternal.

15
(a) Conformer
(b) Regulator
Nilai variabel lingkungan internal
Nilai variable lingkungan eksternal
Hewan konformer (a) menyesuaikan kondisi internal
tubuhnya dengan kondisi lingkungan eksternal,
sedangkan hewan regulator (b) mempertahankan
stabilitas internal meskipun kondisi eksternalnya
berubah.
16
Conformer

• hubungan antara nilai lingkungan eksternal
  (misalnya salinitas, kandungan O2 terlarut, dll)
  dengan nilai internal (garis yang tidak
  putus-putus) berupa garis lurus dengan kemiringan
  1. Bilamana hewan tidak dapat menghasilkan respon
  fisiologi atau respon lain yang diperlukan untuk
  mengatasi perubahan eksternal, maka nilai
  internalnya bergantung dengan nilai eksternalnya,
  menyerupai garis konformitas (garis
  putus-putus).

17
Regulator
grafik hubungan antara nilai variable eksternal
dengan nilai internal menunjukkan bahwa hewan
regulator dapat mempertahankan stabilitas
internal dalam kisaran lingkungan eksternal yang
luas. Garis konformitas dibuat sebagai
pembanding. Pada lingkungan yang ekstrim, hewan
regulator tidak dapat meregulasi kondisi internal
dan terpaksa menjadi konformer. Lebar zona
stabilitas dipengaruhi oleh spesies dan variabel
lingkungan yang dihadapinya
18
Regulator

• Hewan air yang termasuk regulator menggunakan
  mekanisme perilaku, biokimia maupun fisiologis
  untuk senantiasa menjaga kondisi internal
  tubuhnya ketika berada dalam kondisi lingkungan
  eksternal yang berubah, sehingga senantiasa dalam
  keadaan homeostasis.

19
Osmoregulator

• Hewan yang bersifat osmoregulator memiliki
  konsentrasi cairan internal tubuh lebih tinggi
  dari konsentrasi mediumnya ketika berada dalam
  perairan dengan salinitas rendah, sebaliknya
  konsentrasi carian tubuhnya lebih rendah dari
  konsentrasi mediumnya ketika berada dalam
  salinitas tinggi.

20
Oxyregulator

• Oksiregulator yang meliputi hampir semua
  vertebrata senantiasa mempertahankan level
  konsumsi oksigen walaupun kandungan oksigen
  terlarut dalam mediumnya mengalami penurunan.
• Jika kandungan oksigen terlarut di mediumnya
  menurun terus sampai batas minimumnya, hewan air
  dapat teraklimasi menjadi conformer. Setelah
  teraklimasi, maka konsumsi oksigennya menurun
  manakala kandungan oksigen terlarut di lingkungan
  eksternalnya rendah.