Konsep Luas Permukaan dan Volume ternyata memiliki peranan yang gak disangka-sangka penting banget dalam biologi, terutama mahkluk hidup.
Halo, Sobat Zenius! Gimana kabarnya hari ini? Semoga masih terus semangat selama sekolah online-nya ya! Perkenalkan nama gua Alhas Finaldin, salah satu Content Writer Intern untuk Zenius Blog. Di artikel gua yang pertama ini, gua mau berbagi pengetahuan sama kalian mengenai konsep rumus luas permukaan dan volume yang terlihat sederhana, namun punya peran yang penting banget loh dalam biologi!
Pernah gak, saat kalian lagi mumet-mumetnya belajar matematika, lalu tiba-tiba terlintas pikiran…
“Ah buat apa sih belajar rumus-rumus matematika gak jelas ini, ga ada gunanya juga di kehidupan gua!”
Terus pernah gak, saat lagi asik-asiknya belajar biologi, tiba-tiba terlintas suatu pikiran…
“Anjir biologi gampang banget, cuma tinggal hapal-hapalin doang, tanpa harus ribet-ribet ngitung kayak matematika”
Inilah realita yang gua sering temukan pada kebanyakan siswa bahkan mahasiswa yang pernah gua temuin. Flashback saat gua pertama kali menjadi mahasiswa baru di Prodi Biologi, saat itu gua melakukan survei kecil-kecilan ‘kenapa sih kalian milih biologi?‘. Disitu gua menemukan jawaban yang lumayan beragam, tapi mayoritas dari temen-temen gua menjawab…
“Biologi itu gampang has, cuma hapalan doang, jadinya gua milih biologi deh hehe”
Gua lumayan terkejut ketika mayoritas dari temen-temen gua memberikan jawaban seperti ini, karena pada faktanya, biologi bener-bener dekat banget sama hal-hal matematik yang pernah kita pelajari sebelumnya saat SMA. Seluruh aspek dari biologi, baik itu dari yang tingkat terkecil seperti genetika molekuler dan mikrobiologi, hingga tingkat terbesar seperti ekosistem dan biosfer, terintegrasi dengan ilmu matematika yang pernah kita pelajari seperti peluang, persamaan kuadrat, logaritma, serta luas permukaan dan volume yang akan gua bahas dalam tulisan kali ini!
Konsep Rumus Luas Permukaan dan Volume
Sebelum kita membahas keterkaitan antara luas permukaan dan volume dengan biologi, kita harus tahu secara definisi apa sih itu keduanya? Secara definisi, luas permukaan merupakan sebuah ukuran dari jumlah yang ditempati objek.
“Maksudnya apaan tuh has?”
Jadinya, luas permukaan dari suatu objek merupakan total dari luas yang menyelimuti seluruh objek. Jika gua kasih contoh sebuah jeruk, luas permukaan dari jeruk itu merupakan seluruh luas dari kulit jeruk yang melapisi buah jeruk itu. Masing-masing dari bangun ruang memiliki rumus yang spesifik, namun konsepnya tetap sama yaitu menghitung keseluruhan luas permukaan dari suatu bangun/objek.
Luas Permukaan Kubus = 
Luas Permukaan Balok = 
Luas Permukaan Bola = 
Nah, terus kalau volume apaan? Simplenya, volume merupakan jumlah suatu satuan yang bisa lu masukin ke dalam suatu ruang/objek. Masih belum paham? Gua bakal kasih suatu contoh, misalkan lu punya suatu kubus…
Lu penasaran, gimana sih cara tau volume dari kubus ini? Nah caranya adalah dengan mengisi ruang kosong dalam kubus ini dengan objek yang ukurannya jauh lebih kecil dari kubus ini!
Nah, saat lu isi dengan kubus yang ukurannya lebih kecil, didapatkan hasil bahwa kubus besar ini dapat menampung 27 kubus kecil, nah itu berarti kubus besar tersebut memiliki volume sebesar 27 kubus kecil! Jika kubus kecil itu memiliki masing-masing sisi sepanjang 1 cm, maka volume kubus besar sebesar 27 
. Buat kalian yang masih belum paham mengenai luas permukaan dan volume, kalian bisa tonton video penjelasannya disini!
Konsep Rumus Luas Permukaan dan Volume dalam Makhluk Hidup
Akhirnya kalian paham mengenai definisi dari luas permukaan dan volume sebenarnya, terus apa hubungannya dengan biologi? Nah, bagian serunya baru kita mulai nih dari sekarang, setelah kita mengetahui definisi dasar mengenai luas permukaan dan volume, kita bakal belajar suatu hukum yang penting banget dalam dunia saintifk, yaitu SQUARE CUBE LAW!
Apaan tuh square cube law? Secara singkatnya, Jika kita memperbesar ukuran panjang/tinggi suatu objek sebesar x, maka luas permukaannya akan meningkat sebesar x pangkat 2 , sedangkan volumenya akan meningkat sebesar x pangkat 3. Itulah yang menyebabkan rumus luas persegi itu sebesar kuadrat panjang sisinya, sedangkan rumus volume kubus adalah pangkat tiga panjang sisinya. Hukum ini pun berlaku untuk semua jenis bangun ruang dan bahkan untuk makhluk hidup.
Emang pengaruhnya apaan untuk makhluk hidup?
Seperti yang kita tahu, Semua makhluk hidup baik itu uniseluler maupun multiseluler melaksanakan seperangkat kegiatan biokimia yang disebut sebagai metabolisme. Secara sederhananya, metabolisme merupakan mekanisme tubuh dalam mengubah makanan yang kita sudah makan menjadi suatu energi untuk aktivitas kita sehari-hari seperti olahraga, belajar, jalan-jalan, dan sebagainya. Buat kalian yang masih bingung terkait metabolisme, Bisa simak video penjelasan disini ya!
Nah, mekanisme metabolisme kita yang sangat rumit itu dilaksanakan oleh mitokondria, organel dalam sel yang sepenuhnya bertanggung jawab dalam mengubah makanan seperti glukosa menjadi suatu “pack” energi yang gampang dipakai oleh tubuh, yaitu ATP (Adenosine Triphosphate).
Mitokondria ini prinsipnya sangatlah mirip dengan mesin motor kita, saat diisi bensin (sumber energi) mesin motor dapat mengubahnya menjadi ledakan yang menghasilkan energi kinetik yang nantinya dapat ditransfer ke roda mesin untuk menggerakkan motor. Sama seperti mesin motor, mitokondria juga bisa menjadi panas saat melakukan tugasnya dalam mengubah glukosa menjadi energi.
Sebenarnya panas ini sangat bermanfaat bagi hewan, utamanya bagi hewan-hewan berdarah panas seperti mamalia dan aves. Dengan menjaga suhu tubuh agar tetap stabil akan memelihara fungsi kerja fisiologis tubuh terutama fungsi kerja enzim, hal ini disebabkan enzim hanya dapat bekerja optimum di suhu tertentu (34-38 Celsius). 
Coba kita perhatikan kembali kubus-kubus di atas. Gambar ini mendeskripsikan dengan jelas mengenai Square Cube Law, Kita dapat melihat bahwa rasio antara luas permukaan dan volume suatu objek akan semakin kecil seiring pertambahan besar objek itu. Hal ini disebabkan volumenya meningkat jauh lebih besar dibandingkan luas permukaannya. luas permukaan berbanding lurus dengan dimensi linear dikuadratkan, sedangkan volume berbanding lurus dengan dimensi linear dipangkatkan tiga.
Nah, hal ini menjadi masalah dari semua hewan karena berkaitan dengan transfer panas tubuh ke lingkungan. Coba kita asumsikan kalau satu kubus itu merupakan satu sel yang menghasilkan 1 kalori. Nah, kalor mudah lepas di kubus pertama karena rasio antara volume dan luas permukaan itu besar, coba jika kita lihat di kubus kedua, kalor sedikit sulit untuk lepas karena rasio antara luas permukaan dengan volume mengecil.
Nah coba bayangin jika ada kubus besar yang terdiri dari 1000 kubus kecil yang menghasilkan 1000 kalori. Panas yang dihasilkan (volume) adalah 1000 kalori, Sedangkan luas permukaan untuk melepas panasnya cuma 600 kalori. Sebagian panas itu akan terperangkap dalam tubuh dan berpotensi menaikkan suhu dan bikin badan kita jadi overheat!
Hewan dengan ukuran lebih besar akan terasa direbus dari dalam karena kecilnya luas permukaan tubuh dibandingkan volume sel di dalam tubuh. Sebaliknya dengan hewan yang memiliki ukuran sangat kecil, karena perbandingan antar luas permukaan dan volume besar, hewan dengan ukuran kecil akan lebih mudah kehilangan panas dan akhirnya berakhir dengan mati kedinginan.
“Lah terus paus sama tikus gimana? Mereka masih hidup-hidup aja tuh”
Evolusi membuat hewan-hewan dapat beradaptasi menghadapi Square Cube Law ini. Selain dengan mengubah morfologi tubuh agar mudah beradaptasi dalam pelepasan panas, ternyata terdapat perubahan aktivitas sel di tiap hewan-hewan berdasarkan ukuran tubuhnya.
Gajah dan Paus yang memiliki tubuh yang sangat besar, namun memiliki laju metabolisme yang sangat lambat di tiap selnya, masing-masing sel tetap memproduksi energi, namun tidak dalam performa yang tinggi, sehingga meminimalisir produksi panas yang berlebih dalam tubuh. Berlaku juga sebaliknya untuk hewan yang berukuran sangat kecil seperti tikus, sel-sel mereka memiliki laju metabolisme yang sangat tinggi dan tiap-tiap sel mereka memproduksi panas dan energi dalam jumlah yang sangat berlebih sehingga tidak mati akibat kehilangan panas.
Uniknya, konsep mengenai Square Cube Law ini pernah diadaptasi dalam salah satu series anime yang sangat populer dan gua yakin kalian semua pasti tau…
Yesss, itu Attack On Titan!
Jika kalian simak, kenapa titan-titan yang ukurannya gede banget itu menghasilkan asap/uap panas dari badannya? Hal ini ternyata sesuai dengan prinsip Square Cube Law, karena kecilnya rasio antara luas permukaan dengan volume tubuh dan prosesnya terjadi secara sangat cepat. Tubuh titan “terbakar” dari dalam sehingga menghasilkan panas yang berlebih dalam bentuk uap atau asap.
Square Cube Law ini pun masih banyak kaitannya dengan biologi seperti pembatasan difusi dan keterbatasan pertukaran materi dengan lingkungan, namun gua bakal bahas lebih detail lagi di tulisan yang selanjutnya.
Disini gua ingin meyakinkan kepada kalian semua bahwa sesimple luas permukaan dan volume yang sering kita temui dalam pelajaran matematika, ternyata memiliki keterkaitan yang sangat krusial dan penting dalam biologi. Mungkin cukup segitu tulisan kali ini. Semoga bisa memberikan insight baru bagi kalian..
Baca Juga Artikel Sains dan Matematika Lainnya
Mengapa Dinosaurus Bisa Berukuran Raksasa?
Penerapan Matematika dalam Hukum Hereditas Mendel
Penerapan Persamaan Kuadrat dalam Genetika
Referensi :
https://www.zenius.net/blog/faktor-dinosaurus-raksasa
Leave a Comment