Nationalgeographic.co.id—Hasil penelitian dari ETH Zurich dengan menggunakan teknik simulasi menemukan, bahwa pemanasan global mempercepat emisi karbon dioksida dari mikroba tanah. Padahal, peningkatan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer merupakan katalis utama pemanasan global.
Temuan peneliti, diperkirakan seperlima karbon dioksida di atmosfer berasal dari sumber tanah. Ini sebagian disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme, termasuk bakteri, jamur, dan mikroorganisme lain di tanah.
Mikroorganisme tersebut menguraikan bahan organik di dalam tanah dengan memanfaatkan oksigen, seperti bahan tanaman yang telah mati.
Selama proses ini, karbon dioksida dilepaskan ke atmosfer. Para ilmuwan menyebutnya sebagai respirasi tanah heterotrofik.
Hasil penelitian ini telah diterbitkan dalam jurnal ilmiah Nature Communications. Jurnal tersebut dipublikasikan dengan judul "Global warming accelerates soil heterotrophic respiration" dan merupakan jurnal akses terbuka.
Tim peneliti dari ETH Zurich, Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research WSL, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology Eawag, dan University of Lausanne telah mencapai kesimpulan yang signifikan.
Studi mereka menunjukkan bahwa emisi karbon dioksida atau CO2 oleh mikroba tanah ke atmosfer bumi tidak hanya diperkirakan akan meningkat, tetapi juga meningkat secara global pada akhir abad ini.
Dengan menggunakan proyeksi, mereka menemukan bahwa pada tahun 2100, emisi karbon dioksida dari mikroba tanah akan meningkat.
Emisi karbon dioksida berpotensi mencapai peningkatan hingga sekitar empat puluh persen secara global, dibandingkan dengan tingkat saat ini, di bawah skenario perubahan iklim terburuk.
“Dengan demikian, proyeksi peningkatan emisi karbon dioksida mikroba akan semakin berkontribusi pada meningkatnya pemanasan global, menekankan kebutuhan mendesak untuk mendapatkan perkiraan yang lebih akurat dari tingkat respirasi heterotrofik,” kata Alon Nissan.
Nissan adalah penulis utama studi dan Postdoctoral di ETH Zurich, Rekan di Institut Teknik Lingkungan ETH Zurich.
Kelembaban tanah dan suhu sebagai faktor kunci
Temuan ini tidak hanya mengkonfirmasi studi sebelumnya. Akan tetapi juga memberikan wawasan yang lebih tepat tentang mekanisme dan besarnya respirasi tanah heterotrofik di zona iklim yang berbeda.
Alon Nissan mengembangkan model matematika baru yang berbeda dengan model lain yang bergantung pada banyak parameter. Model Nissan menyederhanakan proses estimasi dengan hanya memanfaatkan dua faktor lingkungan penting: kelembaban tanah dan suhu tanah.
Model tersebut mewakili kemajuan yang signifikan karena mencakup semua tingkat yang relevan secara biofisik, mulai dari skala mikro struktur tanah dan distribusi air tanah hingga komunitas tanaman seperti hutan, seluruh ekosistem, zona iklim, dan bahkan skala global.
Peter Molnar, seorang profesor di Institut Teknik Lingkungan ETH, menyoroti pentingnya model teoretis ini yang melengkapi model Sistem Bumi yang besar.
Ia menyatakan, "Model ini memungkinkan estimasi tingkat respirasi mikroba yang lebih mudah berdasarkan kelembaban tanah dan suhu tanah."
Selain itu, ini meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana respirasi heterotrofik di berbagai wilayah iklim berkontribusi terhadap pemanasan global.
Emisi karbon dioksida kutub meningkat dua kali lipat
Temuan utama dari kolaborasi penelitian yang dipimpin oleh Peter Molnar dan Alon Nissan adalah bahwa peningkatan emisi karbon dioksida mikroba bervariasi di seluruh zona iklim.
Di daerah kutub dingin, penyumbang utama peningkatan tersebut adalah penurunan kelembaban tanah daripada kenaikan suhu yang signifikan, tidak seperti di zona panas dan sedang.
Alon Nissan menyoroti sensitivitas zona dingin, dengan menyatakan, "Bahkan sedikit perubahan kadar air dapat menyebabkan perubahan besar pada laju respirasi di wilayah kutub."
Berdasarkan perhitungan mereka, di bawah skenario iklim terburuk, emisi karbon dioksida mikroba di daerah kutub diproyeksikan meningkat sepuluh persen per dekade pada tahun 2100, dua kali lipat laju yang diantisipasi untuk bagian dunia lainnya.
Kesenjangan ini dapat dikaitkan dengan kondisi optimal untuk respirasi heterotrofik, yang terjadi ketika tanah dalam keadaan setengah jenuh, yaitu tidak terlalu kering atau terlalu basah. Kondisi ini berlaku selama pencairan tanah di daerah kutub.
Di sisi lain, tanah di zona iklim lain, yang sudah relatif lebih kering dan rentan terhadap pengeringan lebih lanjut, menunjukkan peningkatan emisi karbon dioksida mikroba yang relatif lebih kecil.
Namun, terlepas dari zona iklim, pengaruh suhu tetap konsisten: saat suhu tanah naik, begitu pula emisi karbon dioksida mikroba.
Berapa banyak emisi karbon dioksida yang akan meningkat pada setiap zona iklim?
Pada tahun 2021, sebagian besar emisi karbon dioksida dari mikroba tanah sebagian besar berasal dari daerah hangat di Bumi.
Secara khusus, 67 persen dari emisi ini berasal dari daerah tropis, 23 persen dari subtropis, 10 persen dari zona sedang, dan hanya 0,1 persen dari daerah kutub atau kutub.
Secara signifikan, para peneliti mengantisipasi pertumbuhan substansial emisi karbon dioksida mikroba di semua wilayah ini dibandingkan dengan tingkat yang diamati pada tahun 2021.
Pada tahun 2100, proyeksi mereka menunjukkan peningkatan sebesar 119 persen di wilayah kutub, 38 persen di daerah tropis, 40 persen di subtropis, dan 48 persen di zona sedang.