Biologi Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9

49Organ yang Bekerja

Berlarilah cepat menaiki tiga lantai tangga lalu periksa keadaanmu: tungkai terbakar, jantung berdentam, napas berpacu — dan, anehnya, kulit memerah dan hangat. Tidak seorang pun memerintahkan perubahan itu; ia memerintahkan dirinya sendiri, dan dalam perbandingan yang sempurna. Bab ini mengukur apa yang sesungguhnya dilahap sebuah organ yang bekerja, dan bagaimana tubuh menata ulang pengantarannya pada saat pekerjaannya bermula.

49.1 Apa yang dilahap otot yang bekerja

Proposisi 49.1 (Tagihan sang otot)

Otot yang bekerja membelanjakan sesuatu, dan pembelanjaannya dapat diukur. Dibandingkan dengan otot yang sama ketika beristirahat, otot yang bekerja keras:

mengambil oksigen jauh lebih banyak dari darah yang melintasinya — beberapa kali lipat timbaan istirahatnya;
mengambil glukosa jauh lebih banyak — zat gizi bergula yang siap pakai di dalam darah, bahan bakar sehari-harinya;
melepaskan karbon dioksida yang sepadan lebih banyak — dan panas.

Inilah pembakaran seluler pada Proposisi 46.5, yang dibaca dari alat ukur sebuah organ: bahan bakar dan oksigen masuk, pekerjaan, gas buangan dan kehangatan keluar.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

Contoh 49.2 (Mengukur melintasi sebuah otot)

Ahli faal membandingkan darah yang memasuki sebuah otot dengan darah yang meninggalkannya. Ketika beristirahat, darah yang meninggalkannya sudah menyerahkan sebagian kecil oksigen dan glukosanya. Ketika bekerja keras, perbandingan yang sama memperlihatkan darah yang meninggalkannya terkuras — sebagian besar oksigen yang dapat diantarkannya sudah diambil — sementara karbon dioksidanya melonjak. Organ yang sama, alat ukur yang sama: hanya pekerjaannya yang berubah, dan tagihannya mengikutinya.

Catatan 49.3 (Kehangatannya adalah kuitansinya)

Panas tubuh yang bekerja bukanlah kebetulan: membakar bahan bakar selalu menghasilkan kehangatan, dan otot adalah ruang tungku tubuh. Menggigil adalah kiat yang dijalankan dengan sengaja — otot yang dipekerjakan tanpa tujuan lain selain kehangatan (beban tetap pada Contoh 18.2, yang sejenak dilipatduakan). Kulit yang memerah ketika berlari cepat adalah sistem pendingin yang mengangkut panas tungkunya keluar — urusan bagian berikutnya.

49.2 Pengantaran sesuai permintaan

Proposisi 49.4 (Tubuh menata ulang pasokannya)

Pada saat pekerjaannya bermula, jalur pasokannya menata ulang diri untuk membayar tagihannya (Contoh 27.7 sudah mengumumkannya; inilah pengiriman yang lengkapnya):

pernapasan mendalam dan mencepat — memuat ulang darahnya lebih cepat di paru-parunya (Contoh 26.6);
jantung berdenyut lebih cepat dan lebih keras — lebih banyak ronde per menit (Proposisi 27.6);
darahnya dialihkan: pembuluh yang melayani otot yang bekerja (dan kulit yang mendinginkan) melebar, sementara pembuluh saluran pencernaan yang sedang beristirahat menyempit — darah yang sama, yang dijalurkan ulang ke lantai yang sedang membelanjakan.

Ketiganya mengikuti pekerjaannya secara otomatis, yang dikemudikan oleh layanan otak yang tidak diminta (Catatan 33.4).

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

Contoh 49.5 (Pengirimannya, yang dirasakan dari dalam)

Pemeriksaan keadaan sesudah lari cepat menaiki tangga itu, yang dijelaskan baris demi baris: napas yang berpacu — pemuatan ulang; jantung yang berdentam — ronde yang lebih cepat; tungkai yang terbakar — tagihan ototnya yang sedang dibayar sampai ke batasnya; kulit hangat yang memerah — panas tungkunya yang diangkut keluar ke permukaan pendinginnya. Bahkan nyeri lambung yang klasik dan rasa lesu sesudah santapan besar pun cocok: pencernaan dan lari cepat bersaing memperebutkan darah yang dijalurkan ulang, dan itulah sebabnya Metode 25.7 menasihatkan agar tidak berlomba dengan perut yang penuh.

Sebuah denyut nadi sepanjang tiga menit usaha yang keras: tanjakannya bersama pekerjaannya, dataran tingginya dekat maksimumnya, dan kembalinya yang perlahan — pemulihan — sementara tubuhnya melunasi rekeningnya.

Definisi 49.6 (Pemulihan)

Ketika usahanya berhenti, denyut nadi dan pernapasannya tidak: keduanya turun kembali hanya secara bertahap — yaitu tahap pemulihan. Tubuhnya sedang melunasi utang: memuat ulang cadangan oksigennya, membersihkan buangan usahanya, melepaskan panas yang menumpuk. Makin bugar tubuhnya, makin cepat pemulihannya — dan itulah sebabnya waktu pemulihan itu sendiri merupakan sebuah pengukuran kebugaran.

49.3 Latihan, dan batas mesinnya

Proposisi 49.7 (Latihan menaikkan langit-langitnya)

Kalau dilatih secara teratur, seluruh rantai pasokannya menguat (Catatan 27.9, Metode 26.8): jantungnya memindahkan lebih banyak darah tiap denyut, otot pernapasannya mendalam, ototnya sendiri tumbuh dan menyimpan lebih banyak bahan bakar, dan pembuluh halusnya berlipat ganda. Hasilnya: usaha yang sama berharga denyut nadi yang lebih rendah bagi tubuh yang terlatih, dan langit-langitnya — yaitu usaha terberat yang dapat dibayarnya — naik. Mesinnya dibangun ulang oleh pemakaiannya sendiri.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

Contoh 49.8 (Dua pelari, satu bukit)

Yang tidak terlatih dan yang terlatih menaiki bukit yang sama. Yang tidak terlatih: denyut nadi $180$ di pertengahannya, terengah-engah, terpaksa berjalan — jalur pasokannya tidak dapat membayar tagihannya, dan utangnya memanggil untuk berhenti. Yang terlatih: denyut nadi $150$ di puncaknya, masih dapat berbicara, pulih dalam tiga menit. Bukit yang sama, tagihan yang sama — langit-langit yang berbeda, yang dibangun berbulan-bulan lewat bukit semacam itu juga yang didaki pelan-pelan.

Metode 49.9 (Membaca mesinmu sendiri)

Sebuah percobaan atas diri sendiri dengan sebuah jam (Metode 27.8 menyediakan teknik denyut nadinya):

catatlah denyut nadi istirahatmu, sambil duduk dan tenang;
lakukan tiga menit usaha yang mantap — naik-turun bangku, lompat tali;
catatlah denyut nadinya seketika, lalu tiap menit sampai ia kembali ke keadaan istirahat: itulah waktu pemulihannya;
ulangi setiap minggu sepanjang satu triwulan olahraga yang teratur: amati denyut nadi istirahat, denyut nadi usaha dan waktu pemulihannya semuanya menurun perlahan — pembangunan ulang pada Proposisi 49.7, dalam datamu sendiri.

49.4 Latihan

Latihan 49.1 ★

Daftarkan apa yang lebih banyak diambil sebuah otot yang bekerja, dan apa yang lebih banyak dilepaskannya.

Solusi

Solusi Latihan 49.1.

Lebih banyak oksigen dan lebih banyak glukosa yang diambil dari darahnya; lebih banyak karbon dioksida dan lebih banyak panas yang dilepaskan.

Latihan 49.2 ★

Apa itu glukosa, dan dari mana otot yang bekerja memperolehnya?

Solusi

Solusi Latihan 49.2.

Zat gizi bergula yang siap pakai di dalam darah — bahan bakar sehari-hari bagi pembakaran oleh selnya. Ototnya mengambilnya dari darah yang mengalir melintasinya (yang, lebih jauh ke belakang, diisi oleh pengantaran pencernaannya).

Latihan 49.3 ★

Lukiskan perbandingan darah yang memasuki melawan yang meninggalkan, dan apa yang diperlihatkannya ketika beristirahat melawan ketika berusaha.

Solusi

Solusi Latihan 49.3.

Darah yang memasuki ototnya dibandingkan dengan darah yang meninggalkannya. Ketika beristirahat, darah yang meninggalkannya baru menyerahkan sebagian kecil oksigen dan glukosanya; ketika bekerja keras, ia pergi dalam keadaan terkuras dari sebagian besar oksigen yang dapat diantarkannya, dan jauh lebih kaya karbon dioksida. Perbedaan itulah tagihan ototnya.

Latihan 49.4 ★

Sebutkan ketiga penataan ulang pasokan pada Proposisi 49.4.

Solusi

Solusi Latihan 49.4.

Pernapasannya mendalam dan mencepat; jantungnya berdenyut lebih cepat dan lebih keras; darahnya dialihkan — pembuluh otot yang bekerja dan kulit yang mendinginkan melebar sementara pembuluh saluran pencernaan yang beristirahat menyempit.

Latihan 49.5 ★

Mengapa pekerjaan yang berat menghangatkanmu — dan menggigil itu apa, dalam istilah bab ini?

Solusi

Solusi Latihan 49.5.

Membakar bahan bakar selalu menghasilkan kehangatan, dan otot yang bekerja adalah tungku tubuhnya. Menggigil adalah otot yang dipekerjakan tanpa menghasilkan apa pun selain kehangatan itu — pemanasan sesuai permintaan.

Latihan 49.6 ★

Apa itu pemulihan, dan utang apa saja yang sedang dilunasi tubuhnya selama pemulihan itu?

Solusi

Solusi Latihan 49.6.

Kembalinya denyut nadi dan pernapasan secara bertahap sesudah usahanya berakhir. Tubuhnya sedang memuat ulang cadangan oksigennya, membersihkan buangan usahanya, dan melepaskan panas yang menumpuk.

Latihan 49.7 ★★

Bacalah grafik denyut nadinya: nilai istirahatnya, nilai dataran tingginya, dan kira-kira berapa lama pemulihannya. Apa yang akan diubah latihan pada masing-masingnya?

Solusi

Solusi Latihan 49.7.

Istirahatnya kira-kira $72$ ; dataran tingginya dekat $160$ ; pemulihannya kasarnya lima sampai enam menit pada grafiknya. Latihan menurunkan nilai istirahatnya, menurunkan dataran tingginya untuk usaha yang sama, dan memperpendek pemulihannya.

Latihan 49.8 ★★

Jelaskan rasa lesu sesudah makan siang dan nyeri lambung si pelari cepat dengan aturan penjaluran ulangnya.

Solusi

Solusi Latihan 49.8.

Keduanya adalah akibat penjaluran ulang. Sesudah makan siang, saluran pencernaannya memegang bagian besar darahnya, sehingga bagian tubuh yang lain berjalan lesu; berlari cepat waktu itu lalu memaksa kedua lantainya bersaing memperebutkan pengantarannya — nyeri lambungnya dan aturan lama agar tidak berlomba dengan perut yang penuh.

Latihan 49.9 ★★

Mengapa kulit yang memerah ketika berusaha merupakan perubahan pengantaran, bukan sebuah kerusakan? Ia sedang memecahkan masalah siapa?

Solusi

Solusi Latihan 49.9.

Pembuluh kulit yang melebar adalah pengiriman panas tungkunya ke permukaan radiator tubuhnya: sebuah pengantaran panas ke luar, yang memecahkan masalah kepanasan otot yang bekerja. Warna merahnya adalah sistem pendinginan yang sedang berjalan, bukan yang sedang gagal.

Latihan 49.10 ★★

Daftarkan tiga pembangunan ulang yang dengannya latihan menaikkan langit-langitnya, dan tanda sehari-hari dari masing-masingnya.

Solusi

Solusi Latihan 49.10.

Jantungnya memindahkan lebih banyak darah tiap denyut — tanda sehari-harinya, denyut nadi istirahat yang lebih rendah. Ototnya tumbuh dan menyimpan lebih banyak bahan bakar — bukit yang sama terasa lebih mudah. Pembuluh halus jaringan pasokannya berlipat ganda dan pernapasannya mendalam — berbicara tetap mungkin selama usahanya, dan pemulihannya memendek.

Latihan 49.11 ★★

Dua murid menjalankan Metode 49.9: denyut nadi istirahatnya $68$ dan $86$ ; pemulihannya tiga dan delapan menit. Mesin mana yang terlatih, dan apa tepatnya yang dijamin masing-masing kedua bilangan itu?

Solusi

Solusi Latihan 49.11.

Mesin dengan istirahat $68$ dan pemulihan tiga menit itulah yang terlatih. Denyut nadi istirahatnya menjamin sebuah jantung yang memindahkan lebih banyak tiap denyut; waktu pemulihannya menjamin jalur pasokan yang melunasi utang usahanya dengan cepat. Bersama-sama keduanya adalah kedua ujung pembangunan ulang pada Proposisi 49.7.

Latihan 49.12 ★★★

Hubungkan tiga bab dalam satu alinea: tagihan sang otot (Proposisi 49.1), tujuan respirasi (Proposisi 46.5), dan layanan pengantaran darahnya (Proposisi 27.1) — sebagai satu penjelasan tentang satu kali lari cepat.

Solusi

Solusi Latihan 49.12.

Ketika berlari cepat, sel otot tungkainya membakar glukosa dengan oksigen untuk menenagai kontraksinya — tujuan respirasi — dan tagihannya (lebih banyak bahan bakar dan oksigen masuk; lebih banyak karbon dioksida dan panas keluar) harus dibayar seketika. Darahnya adalah layanan pembayarnya: dimuat di paru-paru dan ususnya, dipompa lebih cepat oleh jantung yang berpacu, dijalurkan ulang ke tungkainya, ia mengantarkan bahan bakar dan oksigennya lalu mengangkut pergi karbon dioksidanya — satu kali lari cepat, tiga bab, satu penjelasan yang tunggal.

49.5 Soal: Kajian Kebugaran Sekolah

Soal 49.1

Soal akhir pekan — setriwulan data denyut nadi, yang dibaca seperti seorang ahli faal

Kelasnya menjalankan Metode 49.9 setiap hari Senin selama satu triwulan: denyut nadi istirahat, denyut nadi sesudah tiga menit naik-turun bangku, dan waktu pemulihan. Dua catatan yang disamarkan namanya: murid A — minggu 1: istirahat $84$ , usaha $168$ , pemulihan $9$ menit; minggu 12: istirahat $72$ , usaha $150$ , pemulihan $5$ menit. Murid B — minggu 1: istirahat $70$ , usaha $150$ , pemulihan $4$ menit; minggu 12: istirahat $69$ , usaha $148$ , pemulihan $4$ menit.

Bagian I — Di dalam satu sesi.

Selama naik-turun bangkunya, daftarkan apa yang sedang terjadi pada timbaan oksigen dan glukosa sebuah otot paha, dan pada keluaran karbon dioksida serta panasnya.
Jelaskan mengapa pernapasan dan denyut nadinya menanjak bersama-sama selama menit-menit usahanya.
Seorang murid merasa hangat dan memerah menjelang menit ketiga. Berikan penjelasan tungku-dan-pendinginannya.
Mengapa denyut nadinya tidak turun ke keadaan istirahat pada saat naik-turun bangkunya berhenti?

Bagian II — Membaca triwulannya.

Lukiskan perubahan A sepanjang triwulannya, lalu sebutkan pembangunan ulang pada Proposisi 49.7 di balik tiap bilangannya.
Bilangan B nyaris tidak bergerak. Berikan kedua pembacaan yang jujur — dan fakta tambahan apa tentang kehidupan B di luar kelas yang akan memutuskan di antara keduanya.
Pada minggu ke-5, seorang murid mengukur tepat sesudah makan siang yang tergesa-gesa lalu memperoleh bilangan yang ganjil. Aturan Proposisi 49.4 yang mana yang mengganggu, dan apa yang harus dikatakan tata caranya tentang waktu pengukuran?
Mengapa tiap murid harus selalu mengukur dengan cara yang sama — usaha yang sama, pengaturan waktu yang sama? (Seorang kawan lama di antara metodenya; sebutkan namanya.)

Bagian III — Surat sang ahli faal.

Tuliskan rangkuman dua kalimat tentang triwulan A untuk papan pengumuman kelas, dengan memakai langit-langit dan pemulihan.
Seorang orang tua bertanya apakah denyut nadi istirahat yang rendah itu mengkhawatirkan. Jawablah dengan pengendara sepeda pada Latihan 27.11.
Kelasnya menginginkan satu bilangan untuk dilacak triwulan berikutnya. Berikan alasan bagi waktu pemulihan alih-alih denyut nadi usaha, dengan memakai Definisi 49.6.
Tutuplah dengan pelajaran moral kajiannya dalam satu kalimat: apa yang membangun ulang mesin A?

Solusi

Solusi Soal 49.1.

1. Timbaan oksigen dan glukosanya dari darah yang lewat berlipat ganda; keluaran karbon dioksida dan keluaran panasnya naik seiring — tagihan pekerjaan yang keras.

2. Karena keduanya adalah dua tahap dari satu jalur pasokan: pernapasan memuat ulang darahnya di paru-paru, jantung memindahkan darah yang termuat ulang itu ke ototnya. Permintaan yang dinaikkan di satu ujung menaikkan laju keduanya.

3. Otot yang bekerja adalah tungku; panasnya harus pergi. Darahnya membawanya ke kulit, yang pembuluhnya melebar lalu memerah dan memancarkan — tungku di dalam, radiator di permukaannya.

4. Karena utangnya masih ada: cadangan oksigen yang harus dimuat ulang, buangan yang harus dibersihkan, panas yang harus dilepaskan. Denyut nadinya turun hanya sementara rekeningnya dilunasi — penurunan itulah pemulihannya.

5. Istirahat $84 \to 72$ : sebuah jantung yang dibangun ulang untuk memindahkan lebih banyak tiap denyut. Usaha $168 \to 150$ : naik-turun bangku yang sama sekarang berharga lebih murah — otot yang lebih kuat, pasokan pembuluh halus yang lebih kaya. Pemulihan $9 \to 5$ menit: seluruh rantainya melunasi utangnya lebih cepat. Olahraga sepanjang triwulannyalah yang mengerjakan pembangunan ulangnya.

6. Entah B sudah terlatih sejak awal triwulannya — bilangan yang dekat lantai terlatihnya memang hanya sedikit bergerak — atau B melewatkan olahraga triwulannya lalu sekadar mempertahankan sebuah mesin tak terlatih yang mantap. Fakta yang memutuskan: kegiatan B di luar kelas (olahraga di tempat lain akan menegaskan pembacaan yang pertama; tanpa itu, yang kedua — dan bilangan minggu pertama B yang baik sudah condong ke situ).

7. Aturan penjaluran ulangnya: sesudah santapan, saluran pencernaannya menuntut darahnya, sehingga denyut nadi istirahatnya terbaca tinggi dan daya tahan usahanya rendah. Tata caranya: ukurlah sebelum makan siang, atau dua jam penuh sesudahnya — selalu pada jadwal yang sama.

8. Uji yang adil: hanya pengukuran yang dilakukan dengan cara yang sama yang dapat dibandingkan, minggu melawan minggu dan murid melawan murid.

9. “Dua belas minggu menaikkan langit-langit A: usaha yang sama sekarang berharga $150$ denyut alih-alih $168$ , dari denyut nadi istirahat yang delapan denyut lebih rendah. Dan mesin A melunasi utangnya dalam lima menit, sedangkan pada bulan September ia membutuhkan sembilan — pemulihannya adalah keuntungan yang paling jelas dari semuanya.”

10. Biasanya justru kebalikan dari mengkhawatirkan: jantung yang terlatih memindahkan lebih banyak darah tiap denyut sehingga menganggur pada nilai yang rendah — denyut $50$ yang tenang milik sang pengendara sepeda mengerjakan pekerjaan denyut $75$ milik yang tidak terlatih. (Kekhawatiran apa pun adalah urusan dokter, tetapi rendah-dan-bugar adalah kisah yang lazim.)

11. Waktu pemulihan mengukur seluruh rantainya — jantung, paru-paru, pembuluh, otot — yang melunasi utang yang sungguhan, dan ia membaik dengan mantap serta terlihat seiring latihannya; denyut nadi usaha lebih bergantung pada usaha dan suasana hati hari itu. Sebagai satu bilangan yang dilacak, pemulihan adalah rangkuman yang lebih jujur.

12. Pemakaiannya sendiri: usaha, yang diulang pelan-pelan dan teratur, adalah yang membangun ulang mesin yang menjalankannya.

Istilah yang didefinisikan dalam bab ini

Pemulihan

Lihat semua 479 istilah di glosarium