CN-SEO

Adalah intuitif untuk berpikir bahwa jika sebuah pohon melakukan fotosintesis, maka ia juga tumbuh. Namun tidak harus demikian—dan sebuah studi baru tentang pohon ekditerbitkan dalam jurnal Science Advances, menemukan bahwa meskipun mereka berfotosintesis di akhir tahun, pertumbuhannya berhenti pada pertengahan musim panas.

Sebagian besar penyimpanan karbon jangka panjang yang disediakan oleh hutan bergantung pada pepohonan yang mengubah karbon yang diserap melalui fotosintesis menjadi kayu baru. Banyak peneliti memperkirakan bahwa peningkatan kadar karbon dioksida (CO2) di atmosfer akan meningkatkan fotosintesis dan merangsang pertumbuhan pohon, sehingga sebagian karbon yang dihasilkan dari pemanasan bumi disimpan dalam bentuk kayu dalam jangka panjang. Namun, pemisahan fotosintesis dari pertumbuhan menunjukkan bahwa peningkatan serapan karbon tidak serta merta menghasilkan produksi kayu yang lebih besar. Sebaliknya, sebagian karbon yang diserap dapat digunakan untuk menghasilkan dedaunan atau digunakan dalam proses metabolisme jangka pendek daripada disimpan dalam jangka panjang, sehingga mengurangi jumlah karbon yang tersimpan di hutan dibandingkan perkiraan sebelumnya.

Temuan ini mempunyai implikasi terhadap iklim.

“Saat ini, sebagian besar model berasumsi bahwa jika terjadi fotosintesis, maka terjadi pertumbuhan. Kami menemukan bahwa hal tersebut tidak terjadi,” kata pemimpin penelitian, Mukund Palat Rao, ahli ekologi di Lamont-Doherty Earth Observatory, yang merupakan bagian dari Columbia School of Climate. “Hanya karena lebih banyak fotosintesis tidak berarti lebih banyak pertumbuhan pohon di masa depan.”

Selama fotosintesis, tanaman menyerap CO2 dari udara dan kemudian menggunakan sinar matahari untuk menggerakkan konversi CO2 dan air menjadi gula. Oksigen dilepaskan kembali ke atmosfer sementara karbon tetap berada di tumbuhan. Di pepohonan, sebagian karbon tersebut diubah menjadi biomassa kayu di batang, cabang, dan akar. Sisanya masuk ke dedaunan dan buah-buahan dan disimpan sementara sebagai pati, atau diubah menjadi senyawa yang dilepaskan ke dalam tanah untuk memberi makan komunitas mikroba, membuat nutrisi tersedia untuk penyerapan dan pertahanan melawan patogen.

Karbon yang tersimpan dalam biomassa kayu mungkin memerlukan waktu puluhan tahun, abad, atau bahkan ribuan tahun—tergantung kondisinya—untuk kembali masuk ke atmosfer, sehingga menjadikannya sebagai penyerap karbon yang penting. Hal ini juga membuatnya penting untuk memahami hubungan antara fotosintesis dan pertumbuhan pohon. “Memahami bagaimana fotosintesis dan pertumbuhan saling terkait sangatlah penting dari perspektif pemahaman bagaimana hutan akan menyimpan karbon dalam jangka waktu yang lama,” kata Rao.

bahwa serapan karbon dan pertumbuhan pohon mungkin tidak sama, namun pengukuran rinci masih terbatas dan mekanismenya tidak jelas. Untuk mempelajari pertanyaan tersebut, Rao dan rekan-rekannya menggunakan citra satelit pelacak fotosintesis pohon di 137 lokasi di Amerika Serikat bagian timur dan California; pembacaan dari instrumen yang melakukan pengukuran tingkat CO2 di puncak pohon setiap jam; dan sensor yang dibawa oleh batang yang menghasilkan pengukuran fluktuasi kecil ukuran pohon secara real-time. (Pohon cenderung membesar pada malam hari ketika akar menyerap air, kemudian menyusut sedikit pada siang hari ketika air mengalir, dengan lintasan pertumbuhan jangka panjang.) Mereka juga menggunakan catatan lingkaran pertumbuhan dan data suhu dari tahun 1950 hingga saat ini.

Semua ini menghasilkan rekaman harian fotosintesis, penyerapan karbon, dan pertumbuhan pohon—dan para peneliti menemukan bahwa pertumbuhan pohon ek di lokasi timur biasanya terjadi pada bulan Mei hingga Juli, meskipun pohon-pohon tersebut terus melakukan fotosintesis hingga bulan Oktober. Sekitar 36 persen dari seluruh asimilasi karbon melalui fotosintesis terjadi setelah pertumbuhan terhenti pada akhir musim panas. Di lokasi California, pohon ek tumbuh dari bulan Desember hingga April, namun pertumbuhan melambat pada pertengahan musim panas dan berhenti pada bulan Agustus meskipun fotosintesis terus berlanjut. Sekitar 26 persen penyerapan karbon tahunan pohon terjadi setelah pertumbuhan terhenti.

Hal ini masuk akal secara mekanis: ketika air langka, pohon kehilangan tekanan air internal yang dibutuhkan untuk tumbuh. “Ketika Anda mengalami kondisi kering dan panas, aktivitas pertumbuhan akan segera terhenti sementara fotosintesis tampaknya berlanjut dengan kecepatan yang sedikit berkurang,” kata Rao.

Sebagian dari fraksi karbon pasca pertumbuhan digunakan untuk memulai pertumbuhan pada tahun berikutnya, kata Rao. Sisanya digunakan untuk menumbuhkan daun dan akar baru atau dioksidasi untuk menjaga sel tetap hidup sepanjang musim dingin. Jumlah persisnya yang diserap dalam biomassa kayu dalam jangka panjang dan berapa banyak yang dilepaskan dalam jangka waktu yang lebih pendek tidak diketahui, namun nampaknya proyeksi pohon akan tumbuh lebih besar dan menyimpan lebih banyak karbon di dunia yang lebih hangat dan jenuh dengan CO2 perlu ditinjau kembali.

Para peneliti juga mengamati bahwa keterpisahan antara fotosintesis dan pertumbuhan paling jelas terjadi pada tahun-tahun ketika iklim lokal paling bervariasi, terombang-ambing antara ekstrem basah dan kering. Pola ini diperkirakan akan menjadi lebih umum seiring dengan perubahan iklim.

Rao dan rekan-rekannya kini mempelajari apakah pemisahan fotosintesis dan pertumbuhan terjadi pada spesies pohon, ekosistem, dan wilayah lain. Rao memperkirakan bahwa pemisahan akan terjadi pada tingkat yang berbeda-beda di tipe hutan dan iklim yang berbeda, namun “Saya belum mempunyai jawabannya,” katanya. “Ada banyak pertanyaan yang masih perlu dijawab.”

Selain Rao, rekan penulis Lamont termasuk Kevin Griffin dan Laia Andreu-Hayles, serta rekan dari UC Davis, Universitas Virginia, Cornell, Harvard dan institusi lain di Amerika Serikat, Eropa dan Argentina.