Bagaimana masa depan tanah kita – dan juga ketersediaan air – akan dipengaruhi oleh dampak perubahan iklim yang akan datang? Sebuah studi internasional yang dipimpin oleh Jesse Radolinski dan Michael Bahn dari Departemen Ekologi di Universitas Innsbruck menunjukkan bagaimana kekeringan, pemanasan dan peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer mengubah proses hidrologi yang ada di tanah dan menantang ketahanan ekosistem. Temuan ini dipublikasikan di jurnal Science.
Padang rumput menutupi hampir 40 persen permukaan bumi dan merupakan kunci siklus air global. Namun demikian, dampak perubahan iklim terhadap ekosistem penting ini masih kurang dipahami. Sebuah studi baru, yang dilakukan sebagai bagian dari proyek internasional yang didanai oleh Akademi Ilmu Pengetahuan Austria dan dipimpin oleh Michael Bahn dari kelompok penelitian Ekologi Fungsional di Universitas Innsbruck, kini memberikan wawasan baru tentang masa depan ekosistem padang rumput. Hasil penelitian ini menggambarkan bagaimana kekeringan, pemanasan iklim dan peningkatan konsentrasi CO2 mempengaruhi ketersediaan air tanah dan penggunaan air tanaman. “Kami menguji dampak pemanasan, peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer, dan kekeringan tidak hanya secara individual namun juga secara kombinasi, seperti yang diperkirakan akan terjadi dalam waktu dekat,” jelas Michael Bahn. Dengan menggunakan air hujan yang diberi label isotop stabil, tim dapat memperoleh pemahaman rinci tentang pergerakan dan penyimpanan air di ruang pori tanah dan hilangnya air dari sistem melalui rembesan dan evapotranspirasi.
Dampak positif dalam jangka pendek
Di bawah peningkatan konsentrasi CO2, cakrawala perakaran tanaman utama tetap lebih lembab, karena tanaman menggunakan air dengan lebih efisien. Sebaliknya, pemanasan menyebabkan berkurangnya kelembapan tanah. Kekeringan yang berulang, terutama pada iklim yang lebih hangat di masa depan, menyebabkan perubahan besar pada struktur tanah, yang berdampak pada nasib air di dalam tanah. 'Dalam skenario paling ekstrem ini, air di dalam tanah kurang tercampur dengan baik, karena air mengalir terutama melalui pori-pori besar yang cepat kering dan lebih sedikit menembus ke dalam pori-pori kecil yang pengeringannya lambat. Air yang lebih tua juga bertahan lebih lama di sana,' jelas Jesse Radolinski. Oleh karena itu, kekeringan yang berulang di masa depan akan mengganggu konektivitas hidrologi, yang penting bagi ketersediaan air bagi tanaman. Para peneliti juga menekankan bahwa pembatasan aliran air di dalam tanah memiliki konsekuensi yang luas terhadap fungsi dan ketahanan ekosistem padang rumput secara keseluruhan. Tanaman terpaksa menggunakan air secara lebih efisien, yang dalam jangka panjang dapat membatasi kemampuannya untuk tumbuh dan beregenerasi. “Pada saat yang sama, kami juga mengamati bahwa peningkatan CO2 dapat memberikan dampak positif dalam jangka pendek, seperti pemulihan yang lebih cepat setelah periode kekeringan. Namun, dampak ini tertutupi oleh dampak negatif peningkatan pemanasan dan kekeringan terhadap ketersediaan air dan konektivitas hidrologi secara keseluruhan,' kata Bahn.
Pengaturan eksperimen unik
“Eksperimen kami unik, karena kami telah mampu melakukan simulasi eksperimental kondisi iklim di masa depan sejak tahun 2014 dan dengan demikian dapat menganalisis dampak jangka panjangnya,” tegas Bahn. Para peneliti menggunakan fasilitas eksperimental unik, yang mereka rancang di pusat penelitian pertanian di Raumberg-Gumpenstein di Styria. Ini terdiri dari 54 petak uji dengan pemanas inframerah dan sistem fumigasi CO2 serta atap otomatis yang dapat melindungi dari hujan. Hal ini memungkinkan untuk mensimulasikan serangkaian skenario perubahan iklim yang realistis dan menganalisis interaksi antara air tanah dan tanaman secara rinci.
Kekeringan yang berulang mengganggu pencampuran air tanah
Temuan utama dari penelitian ini adalah bahwa konektivitas hidrologi dalam sistem pori-pori tanah sangat terganggu oleh kekeringan berulang yang terjadi di iklim yang lebih hangat dengan peningkatan CO2.2. 'Air tanah secara umum diasumsikan tercampur dengan baik setelah curah hujan, namun hasil kami menunjukkan bahwa pencampuran ini akan sangat terbatas setelah kekeringan yang berulang-ulang terjadi pada iklim di masa depan. Hal ini mempunyai implikasi yang signifikan terhadap pemanfaatan air oleh tanaman,' jelas Radolinski.
“Studi kami menunjukkan bahwa interaksi antara tanah dan tanaman bisa menjadi jauh lebih kompleks dari perkiraan sebelumnya. Hal ini mempunyai implikasi yang signifikan terhadap kemampuan ekosistem untuk bertahan dan pulih dari periode kekeringan,' rangkum Bahn. Hasil penelitian ini sekali lagi menekankan perlunya mengembangkan strategi yang memperkuat ketahanan ekosistem terhadap perubahan iklim dan memajukan upaya perlindungan iklim global.
Publikasi: Kekeringan di tempat yang lebih hangat, CO2Iklim yang kaya membatasi penggunaan air di padang rumput dan pencampuran air tanah. Jesse Radolinski, Michael Bahn dkk. Sains16 Jan 2025, Vol 387, Edisi 6731, hlm.290-296. ad0734
