Apakah Rising Carbon Dioxide Levels Benar-benar Meningkatkan Pertumbuhan Tanaman?

Apakah Rising Carbon Dioxide Levels Benar-benar Meningkatkan Pertumbuhan Tanaman?
Shutterstock

Tanaman telah menjadi subjek perdebatan politik yang tidak mungkin. Banyak proyeksi menyarankan bahwa pembakaran bahan bakar fosil dan perubahan iklim yang dihasilkan akan membuat lebih sulit untuk menumbuhkan cukup makanan untuk semua orang dalam beberapa dekade mendatang. Tetapi beberapa kelompok menentang pembatasan emisi kami mengakui bahwa tingkat karbon dioksida (CO₂) yang lebih tinggi akan meningkatkan fotosintesis tumbuhan dan dengan demikian meningkatkan produksi makanan.

Penelitian baru diterbitkan di Science menunjukkan bahwa memprediksi efek peningkatan kadar CO₂ pada pertumbuhan tanaman sebenarnya mungkin lebih rumit daripada yang diperkirakan orang.

Untuk memahami apa yang para peneliti telah temukan membutuhkan sedikit informasi latar belakang tentang fotosintesis. Ini adalah proses yang menggunakan energi cahaya untuk menggerakkan konversi CO₂ menjadi gula yang mendorong pertumbuhan tanaman dan pada akhirnya menyediakan makanan yang kita andalkan. Sayangnya, fotosintesis itu salah.

Molekul CO₂ dan oksigen adalah bentuk serupa dan mekanisme kunci yang memanen CO₂, enzim dengan nama RuBisCO yang menarik, kadang-kadang kesalahan molekul oksigen untuk salah satu CO₂. Ini bukan masalah ketika RuBisCO pertama kali berevolusi. Namun sekitar 30m tahun yang lalu kadar CO₂ di atmosfer turun menjadi kurang dari sepertiga dari apa yang telah mereka lakukan. Dengan kurang CO₂ sekitar, tanaman mulai keliru mencoba untuk memanen molekul oksigen lebih sering. Hari ini sering menguras energi dan sumber daya tanaman.

Karena semakin panas, RuBisCO menjadi semakin rentan terhadap kesalahan. Air juga menguap lebih cepat, memaksa tanaman mengambil langkah-langkah untuk menghindari kekeringan. Sayangnya, menghentikan air yang keluar dari dedaunannya juga menghentikan CO₂ masuk dan, karena RuBisCO menjadi kekurangan CO₂, ia menghabiskan lebih banyak sumber daya tumbuhan dengan menggunakan oksigen. Pada 25 ° C, ini dapat menghabiskan seperempat dari apa yang dihasilkan tanaman - dan masalahnya menjadi lebih ekstrim sebagai suhu naik lebih lanjut.

Namun, sebagian tanaman mengembangkan cara untuk menghindari masalah dengan memompa CO₂ ke sel-sel di mana RuBisCO terletak untuk melakukan fotosintesis turbocharge. Ini dikenal sebagai tanaman C4, dibandingkan dengan tanaman C3 biasa yang tidak bisa melakukan ini. Tanaman C4 bisa jauh lebih produktif, terutama di bawah kondisi panas dan kering. Mereka datang untuk mendominasi padang rumput tropis Bumi dari 5m ke 10m tahun yang lalu, mungkin karena dunia menjadi lebih kering saat ini dan mereka penggunaan air lebih efisien.

Jagung (jagung) dan tebu adalah tanaman C4 tetapi kebanyakan tanaman tidak, meskipun proyek awalnya didanai oleh Bill dan Melinda Gates Foundation telah berusaha untuk meningkatkan hasil panen padi dengan menambahkan mesin C4 ke dalamnya.

Sebagian besar model tentang bagaimana pertumbuhan tanaman dan hasil panen akan terpengaruh oleh CO₂ dirilis dengan membakar bahan bakar fosil telah berasumsi bahwa tanaman C3 biasa dapat berkinerja lebih baik. Sementara itu, RuBisCO di pabrik C4 sudah mendapat CO₂ yang cukup sehingga meningkatkannya tidak banyak berpengaruh pada mereka. Ini telah didukung oleh studi jangka pendek sebelumnya.


Dapatkan Yang Terbaru Dari Diri Sendiri


Makalah ilmiah baru melaporkan data dari proyek yang telah membandingkan C3 dan tanaman C4 untuk masa lalu 20 tahun. Temuan mereka mengejutkan. Seperti yang diharapkan, selama sepuluh tahun pertama, rumput C3 tumbuh di bawah ekstra CO₂ lebih baik - tetapi setara C4 mereka tidak. Namun, pada dekade kedua dari percobaan situasi berbalik, dengan tanaman C3 menghasilkan lebih sedikit biomassa di bawah tingkat yang lebih tinggi dari CO₂ dan tanaman C4 menghasilkan lebih banyak.

Tampaknya hasil yang membingungkan ini mungkin karena seiring berjalannya waktu, lebih sedikit nitrogen tersedia untuk menyuburkan pertumbuhan tanaman di plot C3 dan lebih banyak di plot C4. Jadi efeknya bukan hanya karena tanaman itu sendiri tetapi juga interaksi mereka dengan kimia tanah dan mikroba-nya.

Hasil ini menunjukkan bahwa cara perubahan dalam CO₂ mempengaruhi ekosistem yang terbentuk cenderung menjadi rumit dan sulit diprediksi. Mereka mungkin mengisyaratkan bahwa, karena CO₂ di atmosfir meningkat, rumput-rumput tropis C4 mungkin bisa menyerap lebih banyak karbon dari yang diperkirakan, dan hutan, yang sebagian besar adalah C3, mungkin menyerap lebih sedikit. Tetapi gambar yang tepat kemungkinan akan bergantung pada kondisi lokal.

Dampak pada makanan

Apa artinya ini untuk produksi makanan mungkin lebih lugas dan kurang menghibur daripada pada pandangan pertama. Hasil ini berasal dari rumput yang bertahan dan terus tumbuh dari tahun ke tahun. Tetapi tanaman serealia saat ini adalah “tanaman tahunan” yang mati setelah satu musim dan harus ditanam kembali.

Akibatnya, mereka tidak memiliki kesempatan untuk membangun interaksi tanah yang tampaknya telah mendorong pertumbuhan tanaman C4 dalam percobaan. Kita tidak dapat berharap bahwa masalah keamanan pangan kita akan dipecahkan oleh hasil panen C4 yang meningkat sebagai respons terhadap CO₂ seperti yang mereka lakukan dalam percobaan. Demikian pula, jatuhnya biomassa yang terlihat di plot C3 seharusnya tidak terjadi di tanaman tahunan C3.

PercakapanTapi, seperti yang kita tahu, tanaman C3 membuang lebih banyak sumber daya pada suhu yang lebih tinggi, sehingga setiap peningkatan fotosintesis dari peningkatan kadar CO₂ nampaknya cenderung setidaknya dibatalkan oleh efek dari pemanasan global itu akan menyebabkan. Dan itu tanpa mempertimbangkan perubahan pola curah hujan seperti kekeringan lebih sering. Solusi yang tampaknya terlalu bagus untuk menjadi kenyataan pada umumnya - dan, untuk saat ini, yang tampaknya masih menjadi masalah bagi gagasan bahwa peningkatan hasil panen CO will akan memberi makan dunia.

Tentang Penulis

Stuart Thompson, Dosen Senior Biokimia Tanaman, University of Westminster

Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan. Membaca Artikel asli.

Buku terkait

{amazonWS: searchindex = Buku; kata kunci = fotosintesis karbon dioksida; maxresult = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf di

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Dapatkan Terbaru Dengan Email

{Emailcloak = off}