Fluktuasi CO2 Hutan: Adu Cepat Fotosintesis & Respirasi
Time-lapse 24 Jam Pertama
Tumbuhan melakukan respirasi secara terus-menerus selama 24 jam untuk bertahan hidup, tetapi laju fotosintesis pada siang hari melampaui laju respirasi tersebut.
Ketika matahari terbit, Pabrik Penyerap Asap mulai beroperasi dengan daya sedot yang sangat besar. Jumlah $CO_2$ yang diserap oleh fotosintesis jauh melebihi $CO_2$ yang dikeluarkan oleh respirasi seluler pada saat yang sama. Akibatnya, jika kita mengukur konsentrasi $CO_2$ di udara sekitar tajuk hutan pada siang hari, angkanya tampak menurun drastis. Penurunan ini bukan berarti Mesin Pembangkit sedang mati, melainkan emisi dari respirasi tertutupi oleh derasnya penyerapan fotosintesis. Begitu malam tiba, fotosintesis terhenti total sementara respirasi tetap berjalan, sehingga $CO_2$ terakumulasi kembali di atmosfer.
Seorang ilmuwan menutup sebagian daun pohon dengan plastik hitam kedap cahaya pada pukul 12 siang, lalu mengukur kadar gas di dalam ruang tertutup tersebut selama beberapa jam. Apa yang paling mungkin terdeteksi di dalam kantong plastik tersebut?
- Kadar karbon dioksida bertambah karena tumbuhan tetap melakukan respirasi.
- Kadar karbon dioksida turun drastis lalu stabil karena pengukuran di siang hari.
- Tidak ada perubahan kadar gas sama sekali karena daun sedang beristirahat.
- Kadar oksigen bertambah pesat dari cadangan yang tersimpan di dalam daun.
Jawaban: Kadar karbon dioksida bertambah karena tumbuhan tetap melakukan respirasi.
Tanpa adanya cahaya matahari akibat tertutup plastik hitam kedap cahaya, fotosintesis terhenti seketika sehingga penyerapan CO2 berhenti. Namun, respirasi seluler pada daun yang memecah glukosa dan melepaskan CO2 tetap berlangsung tanpa henti 24 jam, menyebabkan CO2 terus terakumulasi di dalam plastik. Opsi B keliru karena fotosintesis memerlukan foton cahaya, bukan semata-mata jam siang hari. Opsi C dan D keliru karena respirasi seluler tidak pernah libur dan tidak ada pelepasan O2 bersih dalam kondisi gelap.
Respirasi seluler tumbuhan terjadi tanpa henti siang maupun malam.
Mengeliminasi Jebakan Grafik
Fluktuasi harian kadar gas adalah hasil alami tarik-menarik antara daya fotosintesis dan respirasi biologis, membantah ide alam statis tanpa campur tangan manusia.
Karena fotosintesis memiliki jadwal libur (malam hari saat tidak ada foton cahaya) sedangkan respirasi berjalan sepanjang waktu, udara hutan secara alami akan menunjukkan siklus gelombang naik-turun:
Membantah Opsi E: Keseimbangan ekosistem bukanlah garis lurus yang statis dan kaku. Laju penyerapan dan pembuangan tidak pernah setara secara presisi di sepanjang siklus 24 jam. Justru ekosistem yang sehat memperlihatkan osilasi alami yang dinamis.
Membantah Opsi C: Fluktuasi siang dan malam di atas tajuk hutan murni dipicu oleh pergantian ketersediaan radiasi matahari bagi vegetasi lokal, bukan karena campur tangan pabrik atau kendaraan manusia di sekitar hutan.
Membantah Opsi B: Apabila respirasi lebih dominan daripada fotosintesis pada siang hari, akumulasi $CO_2$ di atmosfer lokal seharusnya melonjak naik di tengah hari, berlawanan dengan temuan peneliti yang mencatat penurunan kadar gas.
Time-lapse Musim Gugur
Bergugurannya daun menghancurkan kapasitas mesin fotosintesis hutan, mengakibatkan respirasi dominan memompa $CO_2$ tanpa ada penyeimbang yang cukup kuat.
Bagaimana jika alur waktu kita percepat melintasi pergantian musim? Menjelang musim dingin, pohon menggugurkan daun-daunnya (senescence) guna mengurangi penguapan air dan melindungi jaringan dari pembekuan. Namun, langkah bertahan hidup ini membawa konsekuensi ekologis besar terhadap siklus karbon:
Mesin Penyerap Dibongkar: Daun adalah lokasi utama kloroplas tempat berlangsungnya fotosintesis. Saat kanopi rontok meranggas, kapasitas penyerapan $CO_2$ hutan anjlok mendekati titik minimal.
Mesin Pembangkit Tetap Bekerja: Sel-sel hidup pada batang, dahan, akar, serta mikroorganisme tanah yang melakukan dekomposisi (penguraian serasah daun gugur) tetap bernapas mengeluarkan $CO_2$.
Membantah Opsi D: Meningkatnya tumpukan serasah yang memicu dekomposisi memang melepaskan banyak $CO_2$, tetapi proses ini sama sekali tidak menaikkan laju fotosintesis karena daun sebagai pelaksana utamanya sudah tidak ada di pohon.
Dengan demikian, Opsi A benar: pada siang hari fotosintesis mendominasi neraca gas, sedangkan pada malam hari dan musim gugur, respirasi menjadi dominan secara keseluruhan sehingga konsentrasi $CO_2$ di atmosfer hutan cenderung terus merangkak naik.
Sebuah kebakaran kanopi menghanguskan sebagian besar daun di hutan tropis, namun batang pohon utama dan perakarannya tetap hidup. Tentukan apakah dampak berikut Benar atau Salah:
- Penurunan tajam CO2 di siang hari akan melemah dibandingkan sebelum kanopi terbakar. — Benar
- Pohon yang batangnya selamat akan segera berhenti melakukan respirasi karena daunnya hancur. — Salah
Pernyataan 1 Benar: Daun merupakan organ utama fotosintesis (penyerap CO2). Ketika sebagian besar kanopi daun terbakar, kemampuan ekosistem menyerap CO2 di siang hari menurun drastis, sehingga laju penurunan CO2 siang hari melemah. Pernyataan 2 Salah: Seluruh jaringan hidup yang tersisa (batang, kambium, akar, dan sel parenkim hidup) tetap memerlukan energi kimia untuk mempertahankan metabolisme hidupnya, sehingga respirasi seluler terus berjalan melepaskan CO2.
Hilangnya biomassa berfotosintesis menyebabkan emisi alami dari respirasi menjadi tidak tertutupi.