Tanaman dapat menyerap hampir 30% emisi karbon dari kegiatan manusia. Namun, kemampuan ini akan berkurang setengahnya dalam 20 tahun ke depan. Para peneliti mengidentifikasi ambang batas dari suhu kritis di luar kemampuan tanaman untuk menyerap dan menyimpan karbon atmosfer yang menurun, karena suhu yang terus meningkat.
Para peneliti di Northern Arizona University (NAU), Pusat Penelitian Iklim Woodwell dan Universitas Waikato telah menerbitkan hasil penelitiannya di jurnal Science Advances.
Penulis utama Katharyn Duffy, seorang peneliti postdoctoral di NAU, melihat penurunan tajam dalam fotosintesis di atas ambang batas suhu di hampir setiap bioma seluruh dunia, bahkan setelah menghilangkan efek lain seperti air dan sinar matahari.
“Bumi mengalami demam yang terus meningkat, dan seperti halnya tubuh manusia, kami tahu setiap proses biologis memiliki kisaran suhu yang dilakukannya secara optimal, dan suhu di atasnya yang fungsinya memburuk,” kata Duffy. “Jadi, kami ingin bertanya, seberapa kuat ketahanan tanaman?”
Fotosintesis dan respirasi
Pada tanaman, terdapat dua proses kimia utama yang menyerap dan mengeluarkan karbon dioksida. Yaitu, fotosintesis dan respirasi. Di mana kedua proses ini merespons kenaikan suhu secara berbeda.
Fotosintesis mengubah karbon dioksida dan air menjadi oksigen dan glukosa. Glukosa digunakan sebagai makanan oleh tanaman dan oksigen merupakan produk sampingannya. Proses ini hanya terjadi di siang hari. Sementara respirasi seluler tanaman, mengubah oksigen dan glukosa menjadi air dan karbon dioksida sebagai limbahnya yang terjadi sepanjang waktu.
Selama beberapa dekade terakhir, biosfer teresterial – aktivitas tumbuhan daratan dan mikroba tanah – umumnya menyerap lebih banyak karbon daripada yang dilepaskannya, mengurangi perubahan iklim. Tetapi karena suhu yang memecahkan rekor terus menyebar ke seluruh dunia, mungkin hal itu tidak berlanjut.
Para peneliti telah mendeteksi ambang batas suhu di mana serapan karbon tanaman melambat dan pelepasan karbon bertambah cepat.
“Kita sudah tahu bahwa suhu optimum bagi manusia berada di sekitar 37 derajat Celcius, tetapi kami di komunitas ilmiah tidak tahu berapa suhu optimum bagi biosfer daratan,” kata Duffy.
Untuk mengetahui apakah ada suhu di mana ekosistem darat akan mulai menyerap lebih sedikit CO2, Duffy dan timnya menganalisis catatan dari jaringan observasi global, yang disebut FLUXNET, dari tahun 1991 hingga 2015. FLUXNET pada dasarnya melacak pergerakan CO2 antara ekosistem dan atmosfer.
Titik kritis yang mengkhawatirkan
Mereka menemukan bahwa puncak fotosintesis global pada suhu tertentu, tergantung pada jenis tanaman, dan kemudian menurun setelahnya. Namun, tingkat respirasi meningkat di semua jenis ekosistem tanpa terlihat mencapai ambang batas maksimum.
“Pada suhu yang lebih tinggi, tingkat respirasi terus meningkat berbeda dengan tingkat fotosintesis yang menurun tajam,” studi tersebut menemukan.
Ekosistem yang menyimpan paling banyak CO2 dapat kehilangan lebih dari 45 persen kapasitasnya sebagai penyerap karbon pada pertengahan abad.
Para peneliti menemukan bahwa “puncak” suhu untuk penyerapan karbon — 18 °C untuk tumbuhan C3 yang lebih luas dan 28 °C untuk tumbuhan C4 — sudah terlampaui di alam, tetapi tidak melihat pemeriksaan suhu pada respirasi.
Ini berarti bahwa di banyak bioma, pemanasan yang terus menerus akan menyebabkan penurunan fotosintesis sementara laju respirasi meningkat secara eksponensial, yang memengaruhi keseimbangan ekosistem dari penyerap karbon ke sumber karbon dan mempercepat perubahan iklim.
Saat ini, kurang dari 10 persen biosfer terestrial mengalami suhu melebihi maksimum fotosintesis ini. Tetapi pada tingkat emisi saat ini, hingga setengah dari biosfer terestrial dapat mengalami suhu melebihi ambang batas produktivitas pada pertengahan abad — dan beberapa bioma paling kaya karbon di dunia, termasuk hutan hujan tropis di Amazon dan Asia Tenggara dan Taiga di Rusia dan Kanada, akan menjadi pihak pertama yang mencapai titik kritis itu.
“Dikombinasikan dengan peningkatan laju respirasi ekosistem di seluruh suhu yang kami amati, temuan kami menunjukkan bahwa setiap peningkatan suhu di atas 18 °C berpotensi merusak penyerap karbon terestrial. Tanpa membatasi pemanasan agar tetap pada atau di bawah tingkat yang ditetapkan dalam Kesepakatan Iklim Paris, penyerap karbon tanah tidak akan terus mengimbangi emisi kita dan memberi kami waktu.” kata Vic Arcus, seorang ahli biologi di Universitas Waikato dan rekan penulis studi tersebut.
