Pohon belum tentu terus tumbuh selama mereka terus melakukan fotosintesis, menurut sebuah studi baru yang diterbitkan di Kemajuan ilmu pengetahuan. Para peneliti telah menemukan bahwa pohon ek terus menyerap karbon dioksida bahkan lama setelah pertumbuhan tahunannya terhenti. Hal ini menunjukkan bahwa hutan mungkin menyimpan lebih sedikit karbon di dalam kayunya dibandingkan dengan prediksi banyak model iklim saat ini.
Temuan ini menantang hipotesis lama bahwa laju fotosintesis yang lebih tinggi secara alami akan mendorong pertumbuhan pohon yang lebih besar. Jika pohon terus menyerap karbon tanpa mengubahnya menjadi kayu baru, maka akan lebih sedikit karbon yang tersisa dalam jangka panjang.
Pohon terus menangkap karbon setelah berhenti tumbuh
Hutan berperan besar dalam memperlambat perubahan iklim karena pepohonan menghilangkan karbon dioksida (CO).2) atmosfer dan menyimpan sebagian besarnya di batang, cabang, dan akarnya. Para ilmuwan umumnya memperkirakan bahwa peningkatan CO di atmosfer2 tingkat ini akan merangsang fotosintesis, sehingga mempercepat pertumbuhan dan meningkatkan penyimpanan karbon dalam jangka panjang.
Temuan baru menunjukkan hubungan tersebut lebih rumit. Meskipun pepohonan terus menyerap karbon tambahan, sebagian besar karbon belum tentu berubah menjadi kayu baru. Sebaliknya, karbon ini dapat digunakan untuk menghasilkan daun, bahan bakar proses metabolisme jangka pendek, atau melakukan fungsi lain, sehingga mengurangi jumlah karbon yang tersimpan di hutan dibandingkan perkiraan sebelumnya.
Hasilnya dapat mempunyai implikasi penting terhadap prediksi iklim.
“Saat ini, sebagian besar model berasumsi bahwa jika ada fotosintesis, maka akan terjadi pertumbuhan. Kami menemukan bahwa hal tersebut tidak terjadi,” kata penulis utama Mukund Palat Rao, ahli eklimatologi di Lamont-Doherty Earth Observatory, bagian dari Columbia Climate School. “Hanya karena lebih banyak fotosintesis tidak berarti peningkatan pertumbuhan pohon di masa depan.”
Mengapa fotosintesis dan pertumbuhan berbeda
Selama fotosintesis, tumbuhan menggunakan sinar matahari untuk mengubah CO2 dan air menjadi gula sambil melepaskan oksigen ke atmosfer. Karbon yang ditangkap tetap berada di dalam tanaman, namun tidak semuanya digunakan untuk membuat kayu.
Sebagian dari karbon ini berubah menjadi jaringan kayu di batang, cabang, dan akar, yang dapat disimpan selama beberapa dekade, abad, atau bahkan ribuan tahun. Sisanya mendukung produksi daun dan buah, disimpan sementara sebagai pati, atau diubah menjadi senyawa yang dilepaskan ke dalam tanah untuk memberi makan komunitas mikroba, meningkatkan penyerapan nutrisi, dan membantu melindungi pohon dari penyakit.
Karena kayu menyimpan karbon dalam jangka waktu yang sangat lama, memahami berapa banyak karbon yang ditangkap melalui fotosintesis pada akhirnya menjadi biomassa kayu sangat penting untuk memperkirakan bagaimana hutan membantu memperlambat perubahan iklim.
“Memahami bagaimana fotosintesis dan pertumbuhan saling terkait sangatlah penting untuk memahami bagaimana hutan akan menyimpan karbon dalam jangka waktu yang lama,” kata Rao.
Melacak pohon di seluruh Amerika Serikat
Para ilmuwan sebelumnya menduga bahwa serapan karbon dan pertumbuhan pohon tidak selalu sinkron, namun observasi mendetail yang dilakukan terlalu sedikit untuk memahami alasannya.
Untuk menyelidikinya, Rao dan rekannya menggabungkan beberapa sumber data. Mereka menganalisis citra satelit yang mampu mendeteksi fotosintesis di 137 lokasi hutan ek di Amerika Serikat bagian timur dan California. Mereka juga menggunakan instrumen yang mengukur CO2 tingkat kanopi pohon setiap jam dan sensor yang dipasang pada batang pohon yang melacak perubahan kecil dalam ukuran batang sepanjang hari. (Pohon cenderung tumbuh di malam hari saat akar menyerap air, kemudian menyusut sedikit di siang hari saat mengeluarkan air, sehingga lintasan jangka panjang menambah pertumbuhan.) Tim juga mengintegrasikan catatan lingkaran pohon dan data suhu mulai dari tahun 1950 hingga saat ini.
Bersama-sama, kumpulan data ini memberikan pengukuran harian fotosintesis, serapan karbon, dan pertumbuhan pohon.
Pohon berhenti tumbuh beberapa bulan sebelum fotosintesis berakhir
Para peneliti menemukan pemisahan yang jelas antara pertumbuhan dan fotosintesis.
Di lokasi di Amerika Serikat bagian timur, pohon ek biasanya tumbuh dari bulan Mei hingga Juli, namun melanjutkan fotosintesis hingga bulan Oktober. Sekitar 36 persen asimilasi karbon tahunan mereka terjadi setelah pertumbuhan terhenti pada akhir musim panas.
Pohon ek California menunjukkan jadwal musim yang berbeda tetapi pola keseluruhannya sama. Pertumbuhan umumnya terjadi antara bulan Desember dan April, kemudian melambat pada pertengahan musim panas dan berakhir pada bulan Agustus meskipun fotosintesis terus berlanjut. Sekitar 26 persen penyerapan karbon tahunan oleh pepohonan terjadi setelah pertumbuhan terhenti.
Menurut Rao, penjelasannya sederhana saja. Pertumbuhan pohon bergantung pada tekanan air internal, dan tekanan ini turun dengan cepat pada cuaca panas dan kering.
“Saat kondisi kering dan panas, aktivitas pertumbuhan langsung terhenti sementara fotosintesis tampaknya berlanjut dengan kecepatan yang sedikit berkurang,” kata Rao.
Apa yang terjadi dengan karbon ekstra?
Sebagian karbon yang ditangkap setelah pertumbuhan berakhir disimpan untuk membantu mendorong pertumbuhan pada awal musim tanam berikutnya. Sisanya digunakan untuk menghasilkan akar dan daun baru atau dioksidasi agar sel-sel hidup dapat berfungsi selama musim dingin.
Para peneliti masih belum mengetahui secara pasti berapa banyak karbon yang pada akhirnya menjadi biomassa kayu dalam jangka panjang dan berapa banyak karbon yang kembali ke atmosfer dalam jangka waktu yang lebih singkat. Namun, hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat proyeksi bahwa hutan akan tumbuh lebih besar dan menyimpan lebih banyak karbon secara signifikan pada iklim CO yang lebih hangat2 negara-negara kaya mungkin perlu dipertimbangkan kembali.
Tim juga menemukan bahwa ketidaksesuaian antara fotosintesis dan pertumbuhan menjadi semakin kuat pada tahun-tahun ketika iklim lokal terombang-ambing antara kondisi basah dan kering yang tidak biasa. Karena perubahan iklim diperkirakan akan meningkatkan variabilitas ini di banyak wilayah, tren ini mungkin akan menjadi lebih umum di masa depan.
Rao dan rekan-rekannya saat ini sedang mempelajari apakah tren serupa terjadi pada spesies pohon, ekosistem hutan, dan iklim lainnya. Ia memperkirakan tingkat pemisahan antara fotosintesis dan pertumbuhan bervariasi antar hutan, namun ia mengatakan masih banyak pertanyaan yang belum terjawab.
“Saya belum punya jawaban apa pun,” katanya. “Masih banyak pertanyaan yang harus dijawab.”
