Cara Penguin Bertahan dalam Kondisi Dingin yang Ekstrem

Salah satu pertanyaan paling umum yang sering ditanyakan mengenai hewan di Antartika adalah bagaimana cara mereka mengatasi kondisi dingin yang ekstrem? Hewan tropis dengan suhu tubuh yang lebih bervariasi seperti reptil dan amfibi dapat menghangatkan diri dengan cara berjemur di bawah sinar matahari jika mereka kedinginan, dan mereka tentu tidak pernah terlalu kedinginan seperti keadaan yang dijumpai di Antartika. Namun tentunya hal ini tidak akan bisa dilakukan di Antartika dimana sinar matahari tidak terlalu memberikan efek yang berarti untuk menghangatkan tubuh. Berikut informasi tentang cara penguin bertahan dalam kondisi dingin yang ekstrem yang berhasil Kami dapatkan.

Memiliki Ukuran yang Besar

Burung dan mamalia Antartika (penguin, ikan paus dan anjing laut) adalah hewan berdarah panas dan mereka mempertahankan suhu tubuh internal yang sama dengan hewan berdarah panas di setiap zona iklim lainnya, yaitu sekitar 35-42 °C. Semua hewan darat di Antartika dari berbagai ukuran harus berdarah panas untuk menjadi aktif. Yang berarti mereka harus menjaga suhu tubuh tetap tinggi untuk dapat tetap hidup.

Hewan berdarah hangat yang hidup dalam iklim yang dingin rata-rata memiliki ukuran yang relatif cukup besar. Bahkan burung Antartika yang terkecil sekaligus sebagai penguin Antartika terkecil, yaitu penguin Rockhopper memiliki berat yang cukup besar yakni sekitar 2,5 kg. Penguin Adelie dan penguin Emperor bahkan lebih besar lagi, penguin Adelie dewasa memiliki bobot sekitar 5 kg sedangkan penguin Emperor memiliki berat sekitar 30 kg. Semakin besar hewan tersebut, maka semakin kecil rasio luas permukaan berbanding dengan volumenya, sehingga area untuk kehilangan panas relatif lebih sedikit.

Sebagai contoh, kita ambil kubus berukuran 1 cm:

Volume = 1 x 1 x 1 = 1 cm3

Luas permukaan = 6 sisi x (1 x 1) = 6 cm2

Jadi untuk setiap 1 cm3 volume ada 6 cm2 luas permukaan kehilangan panas, 6 / 1 = 6 cm2 per 1 cm3

Rasio luas permukaan : volume adalah 6 : 1

Sekarang kita ambil sebuah kubus berukuran 3 cm, dengan bentuk identik:

Volume = 3 x 3 x 3 = 27 cm3

Luas permukaan = 6 sisi x (3 x 3) = 54 cm2

Jadi untuk setiap 27 cm3 volume ada 54 cm2 luas permukaan kehilangan panas, 54 / 27 = 2 cm2 per 1 cm3

Rasio luas permukaan : volume adalah 2 : 1

Ini berarti bahwa pada hewan berbentuk identik dengan ukuran yang berbeda, hewan yang berukuran lebih besar akan lebih mudah dalam mempertahankan suhu tubuh. ​​Kubus kecil memiliki luas permukaan per satuan volume 3 kali lebih besar dibanding kubus besar, oleh karena itu kubus kecil 3 kali lebih cepat kehilangan panasnya dibandingkan dengan kubus besar. Tidak peduli bagaimana pun bentuknya, prinsipnya tetap sama untuk semua bentuk geometris identik, termasuk juga bentuk pada hewan. Dengan demikian, berukuran lebih besar berarti menjadi lebih hangat.

Menahan Panas Tubuh

Benarkah penguin menggunakan bulunya untuk menjaga agar tetap hangat? Jawaban untuk pertanyaan tersebut adalah sebagian benar. Bulu bekerja menahan panas ketika di darat, tetapi ketika penguin masuk ke dalam air dimana penguin menghabiskan cukup banyak kehidupan mereka untuk mencari makan, bulu ini menjadi tidak berguna dalam menjaga tubuh agar tetap hangat. Apa yang benar-benar membuat penguin tetap hangat di air adalah lapisan lemak yang terletak di bawahkulit. Lapisan lemak ini juga berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan cadangan energi. Lapisan lemak ini adalah bentuk terbaik dari isolasi panas internal, dan karena itu juga merupakan cara terbaik untuk tetap hangat ketika berada di dalam air.

Bulu penguin tidak seperti bulu yang dimiliki oleh burung terbang yang berbentuk datar dan berukuran besar. Bulu penguin relatif pendek dengan lapisan bawah terbuat dari wol halus. Bulu penguin juga sangat baik dalam mengalirkan air ketika penguin keluar dari air laut. Bulu penguin yang saling tumpang tindih memberikan efek "streamline" yang baik di dalam air dan sangat baik ketika menahan angin di darat. Selain itu bulu penguin biasanya memiliki warna yang gelap, hal ini bertujuan untuk menyerap panas yang dipancarkan oleh matahari.

Penguin memiliki dua area di tubuh mereka di mana mereka bisa kehilangan banyak panas, yaitu sirip dan kaki. Untuk menghindari tubuh kehilangan banyak panas, ototyang beroperasi pada kaki dan sirip penguin tidak terletak pada kaki dan sirip tersebut, tetapi jauh di dalam tubuh penguin di daerah yang lebih hangat. Hal ini berarti bahwa tidak masalah jika kaki dan sirip penguin benar-benar kedinginan karena mereka masih dapat dioperasikan secara normal oleh daerah yang sepenuhnya fungsional dan pada suhu tubuh normal. Pada suhu yang rendah atau ketika di laut, aliran darah ke kaki dan sirip juga akan dikurangi sehingga mengurangi kehilangan panas lebih lanjut. Penguin juga melakukan pertukaran panas melalui darah yang mengalir ke daerah tersebut. Darah yang hangat akan memasuki kaki atau sirip dan menghangatkannya.

Namun, di sisi lain, penguin dapat menggunakan kedua area tubuh tersebut untuk mendinginkan diri jika penguin mengalami kepanasan. Ketika penguin perlu untuk menghilangkan panas dengan cepat karena suhu tubuhnya meningkat, aliran darah ke kaki dan sirip akan meningkat dan darah yang hangat akan mengalami pendinginan dengan cepat sehingga membuang kelebihan panas dengan cepat dan efisien.

Meminimalkan Kontak dengan Permukaan Es

Es dan salju tentu sangat dingin. Jika anda berbaring di atas salju, anda akan benar-benar kedinginan karena akan ada area besar pada tubuh anda yang mengalami kontak dengan salju dan mengalami kehilangan panas tubuh melalui konduksi. Jika anda berdiri maka daerah tubuh anda yang mengalami kontak akan berkurang. Jika anda berdiri di ujung jari kaki anda, maka daerah tubuh anda yang mengalami kontak direduksi menjadi tingkat paling minimum.

Prinsip seperti ini digunakan oleh penguin kecuali mereka tidak berdiri di atas ujung jari kaki saat mereka kedinginan. Mereka akan berdiri di atas tumit mereka, dan mengangkat tinggi-tingi ujung jari kaki mereka. Agar tidak terjatuh ke belakang, mereka menopang diri mereka menggunakan bulu ekor kaku mereka yang tidak memiliki aliran darah dan sehingga kehilangan panas pun tidak terjadi.

Menghangatkan Diri dalam Kerumunan

Penguin Emperor mungkin adalah hewan berdarah panas yang hidup dalam kondisi yang paling ekstrim di bumi ini. Mereka bahkan berkembang biak jauh di pedalaman Antartika saat musim dingin pada temperatur -30 °C dengan angin yang berhembus dengan kecepatan 200 KMH dimana daging manusia akan membeku hanya dalam hitungan detik.

Siklus Hidup Penguin

Lebih buruk lagi, penguin Emperor berkembang biak dan melewati musim dingin di atas daratan es abadi yang jauh dari laut terbuka di mana tidak ada kesempatan untuk makan sehingga penguin tidak hanya bertahan dalam kondisi dingin yang mengerikan, tetapi juga dengan tidak adanya tempat berlindung, tanpa makan selama berbulan-bulan, dan dalam kegelapan malam yang panjang musim dingin di Antartika.

Penguin Emperor jantan akan menanggung kondisi terburuk dengan mengerami telur selama berbulan-bulan sementara betina akan mencari persediaan makanan di laut. Pada saat betina kembali, jantan mungkin telah kehilangan 40% dari berat badan mereka. Ketika jantan menyerahkan telur ke betina untuk berganti mencari makanan, ia akan menghadapi jalan yang panjang untuk mencapai laut yang biasanya sampai berjarak 200 km. Sehingga, total periode penguin berpuasa sebelum ia dapat menyantap makanan kembali adalah sekitar 115 hari atau lebih.

Penguin Emperor dapat mempertahankan suhu inti tubuh pada 38 °C secara stabil. Para ilmuwan telah sempat kebingungan karena bahkan dengan memakai semua cadangan lemak tubuh yang tersimpan, penguin seharusnya tidak mempunyai energi yang cukup untuk memungkinkan penguin mempertahankan suhu tubuh mereka dan sehingga dapat bertahan musim dingin, jadi bagaimana mereka melakukannya?

Rahasia yang dimiliki penguin Emperor ternyata cukup sederhana yaitu berkerumun. Dengan saling berkerumun maka luas permukaan total dari tubuh penguin untuk kehilangan panas menjadi sangat jauh berkurang. Penguin Emperor telah mengembangkan perilaku sosial yang unik yaitu ketika mereka kedinginan mereka akan meringkuk bersama dalam kelompok yang terdiri dari beberapa ribu penguin. Selain itu ada semacam sistem "rotasi", jadi penguin yang berada pada lapisan kerumunan paling luar perlahan-lahan akan menuju ke pusat kerumunan sehingga penuin-penguin akan bergantian menghadapi angin dingin.

Perhitungan menunjukkan bahwa seekor penguin Emperor soliter (hidup sendirian) dalam kondisi ini dapat membakar lemak seberat 0.2 kg per hari untuk tetap hangat dan hidup. Sementara penguin yang hidup berkerumun hanya perlu sekitar 0.1 kg per hari. Tanpa berkerumun, penguin Emperor sama sekali tidak akan bisa berkembang biak di musim dingin Antartika yang ganas. Anak penguin yang baru menetas juga akan meringkuk bersama untuk menghangatkan diri ketika mereka ditinggal olehinduk mereka yang harus pergi untuk mencari makanan.