Pohon-pohon kuno mungkin memainkan peran penting dalam mengatur iklim bumi selama Zaman Es terakhir – dengan cara bernapas menjadi kurang efisien.
Yang baru belajarbaru-baru ini diterbitkan di Geosains Alammenganalisis “sidik jari” kimia di kayu subfosilyaitu mengawetkan pohon-pohon dari berbagai daerah di Amerika Utara, untuk memahami bagaimana tumbuhan merespons tingkat rendah karbon dioksida (CO₂) dan suhu terdingin pada zaman es terakhir, sekitar 20.000 tahun yang lalu.
Para peneliti menemukan bahwa ketika suhu dan tingkat CO₂ menurun, jumlah pohon di banyak lokasi pun meningkat fotorespirasi — proses yang mirip dengan sesak napas bagi tanaman, dan merupakan tanda bahwa sedang terjadi pemborosan energi yang berpotensi melepaskan karbon dioksida kembali ke atmosfer.
Peningkatan pelepasan CO₂ mungkin secara tidak sengaja telah menjaga iklim cukup menyenangkan dan atmosfer dengan karbon yang cukup untuk memungkinkan tanaman bertahan hidup — berfungsi sebagai semacam rem alami yang membantu menjaga lingkungan bumi tetap layak huni.
“Ketika kita berpikir tentang apa yang mungkin terjadi seiring perubahan iklim, salah satu pertanyaan besarnya adalah: jika kita terus meningkatkan CO₂ di atmosfer, bagaimana tanggapan dunia tumbuhan?”, jelas Max Lloyd, asisten profesor geosains di Penn State dan penulis utama makalah ini, dalam sebuah pernyataan yang dipublikasikan di Peringatan Eurek.
“Kami menemukan sebuah hubungan yang jelas antara perubahan iklim dan respons biosfer. Ketika tingkat CO₂ dan suhu turun, banyak tanamanmenjadi kurang efisien dalam mengikat karbonyang pada gilirannya memperlambat pengurangan CO₂ lebih lanjut di atmosfer. Ada umpan balik alami yang baru mulai kami pahami,” jelas Lloyd.
Untuk mempelajari bagaimana tumbuhan bertahan pada Zaman Es terakhir, kira-kira 115.000 hingga 12.000 tahun yang laluLloyd dan rekan-rekannya menggunakan teknik baru untuk merekonstruksi tingkat fotorespirasi di pohon-pohon tua.
Fotorespirasi adalah proses dimana tanaman menyerap oksigen dan melepaskan karbon dioksida, membatalkan sebagian pekerjaan fotosintesis — proses dimana tanaman menghasilkan energi dari sinar matahari dan karbon dioksida.
Teknik inovatif ini menggunakan proses kimia yang mengukur molekul dengan berbagai varietas langka, yang disebut isotop berkerumunhadir di kayu.
Isotop memiliki sifat kimia yang serupas, tetapi sifat fisiknya berbeda, dan isotop yang dikelompokkan bekerja seperti sidik jari fotorespirasi, jelas Lloyd.
Dengan membandingkan analisis isotop pohon-pohon zaman es dengan pohon-pohon modern, tim menemukan bahwa pohon-pohon tersebut berasal dari daerah yang lebih hangat selama Zaman Es memiliki tingkat fotorespirasi yang lebih tinggi ke rekan-rekan modern mereka.
Perilaku ini menunjukkan rendahnya tingkat CO₂ selama Zaman Es terakhir sangat merugikan produktivitas tanamanmengurangi jumlah karbon yang dapat disimpan dalam kayu dan tanah — dan memaksa tanaman melakukan a keadaan stres.
Beberapa sampel utama penelitian ini berasal Alcatres dari Breadi California Selatan, tempat para peneliti menganalisis kayu juniper kuno yang diawetkan dalam tar.
Tim menemukan tanda-tanda jelas peningkatan fotorespirasi dalam sampel, artinya pepohonan melepaskan karbon dioksida kembali ke atmosfer hampir setiap saat kecepatan yang sama saat mereka melepaskannya.
“Fosil tumbuhan yang relatif sedikit dipelajari dari La Brea Tar Rocks merupakan sumber yang bagus untuk memahami respons tumbuhan terhadap perubahan iklim, tidak hanya di masa lalu tetapi juga di masa depan,” katanya. Regan Dunndirektur asosiasi La Brea Tar Pits & Museum dan salah satu penulis artikel. “Kami baru mulai memahami apa yang dapat diajarkan oleh tanaman purba ini kepada kita.”
Temuan ini membantu menjelaskan mengapa penelitian sebelumnya menemukan tingkat karbon dioksida di atmosfer tidak pernah turun di bawah batas sekitar 185 hingga 210 bagian per juta selama zaman es, menurut Lloyd.
“Sejauh yang kami tahu, ini benar pertama kali kami dapat mengujinya hipotesis lama yang menyatakan bahwa peningkatan fotorespirasi membantu mempertahankan karbon dioksida di atmosfer pada tingkat ini puluhan ribu tahun yang lalu,” kata Lloyd. “Untuk menguji hal ini, perlu dilakukan pengukuran pohon yang benar-benar tumbuh pada saat itu.”
Pada saat terdapat urgensi untuk membuat model skenario iklim, Lloyd berpendapat demikian Penting untuk memahami dan memperhitungkan pengaruh tanaman di atmosfer
Salah satu cara untuk melihat ke masa depan adalah dengan kembali ke masa lalu dan mempelajari bagaimana biosfer bumi dapat mengatur dirinya sendiri pada masa-masa tekanan iklim sebelumnya.
“Kami mencoba memahami bagaimana tumbuhan merespons perubahan dramatis di dunia mereka, melihat kembali ke masa ketika iklim berubah dengan relatif cepat,” Lloyd menyimpulkan.
