Sumber ilustrasi: Pixabay
03 Juni 2026 11.45 WIB – Climate Change
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Desanomia [03.06.2026] Tanah hutan merupakan salah satu komponen penting dalam siklus karbon Bumi. Di bawah permukaan tanah, akar tanaman dan mikroorganisme secara terus-menerus menguraikan bahan organik dan melepaskan karbon dioksida ke atmosfer melalui proses yang dikenal sebagai respirasi tanah. Proses tersebut merupakan salah satu aliran karbon terbesar di planet ini dan telah berlangsung secara relatif stabil selama berabad-abad. Akan tetapi, penelitian terbaru menunjukkan bahwa ritme alami tersebut mulai mengalami gangguan akibat meningkatnya polusi nitrogen yang berasal dari aktivitas manusia.
Selama beberapa dekade terakhir, pupuk pertanian, emisi kendaraan, dan berbagai aktivitas industri telah melepaskan nitrogen reaktif ke atmosfer. Sebagian nitrogen tersebut kemudian kembali ke permukaan Bumi melalui hujan, salju, maupun partikel yang terbawa udara. Para peneliti memperkirakan bahwa sejak Revolusi Industri, deposisi nitrogen global telah meningkat hingga sekitar tiga kali lipat dibandingkan kondisi sebelumnya.
Kelebihan nitrogen diketahui dapat memengaruhi ekosistem hutan. Namun demikian hasil penelitian yang sebelumnya dilakukan sering kali menunjukkan kesimpulan yang berbeda. Sebagian penelitian menemukan bahwa nitrogen meningkatkan respirasi tanah, sedangkan penelitian lainnya menunjukkan bahwa nitrogen justru menurunkannya. Perbedaan tersebut telah menjadi salah satu pertanyaan penting dalam bidang ekologi selama bertahun-tahun.
Untuk menjawab pertanyaan tersebut, tim peneliti internasional menyusun salah satu basis data terbesar yang pernah digunakan untuk mempelajari respirasi tanah. Analisis tersebut menggabungkan 168 eksperimen penambahan nitrogen yang dilakukan pada berbagai hutan di seluruh dunia, 3.689 pengamatan respirasi tanah alami, peta global hutan yang kekurangan dan kelebihan nitrogen, data deposisi nitrogen beresolusi tinggi, serta pengukuran aktivitas akar dan mikroorganisme tanah.
Dengan memanfaatkan teknik pembelajaran mesin, para peneliti mencoba memodelkan bagaimana hutan-hutan di seluruh dunia merespons peningkatan nitrogen. Hasilnya menunjukkan bahwa tidak semua hutan bereaksi dengan cara yang sama. Sebagian besar ekosistem mengikuti salah satu dari dua pola respons yang berbeda.
Pada hutan yang masih mengalami kekurangan nitrogen, tambahan nitrogen dapat bertindak layaknya pupuk. Mikroorganisme menjadi lebih aktif, akar tumbuh lebih cepat, dan bahan organik terurai dengan laju yang lebih tinggi. Akibatnya, respirasi tanah mengalami peningkatan. Hutan-hutan seperti ini banyak ditemukan di wilayah boreal maupun daerah pegunungan yang relatif terpencil.
Meskipun demikian, manfaat tersebut tidak berlangsung selamanya. Ketika kadar nitrogen terus meningkat, efek positif secara bertahap mulai berkurang. Sumber karbon yang mudah diakses menjadi semakin sedikit, sementara efek toksik mulai muncul. Akibatnya, respirasi tanah mencapai titik maksimum sebelum akhirnya mengalami penurunan. Para peneliti menggambarkan pola tersebut sebagai kurva berbentuk U terbalik.
Situasi yang berbeda ditemukan pada hutan yang telah memiliki kandungan nitrogen tinggi. Dalam ekosistem yang telah jenuh nitrogen, tambahan nitrogen justru dapat mendorong sistem melewati batas toleransinya.
Pada kondisi tersebut, mikroba-mikroba yang ada di area tersebut mengalami perubahan, dimana sejumlah spesies yang sensitif menghilang, akar-akar halus mulai menyusut atau mati, dan tingkat keasaman tanah meningkat. Alih-alih berubah secara bertahap, respirasi tanah dapat mengalami penurunan yang sangat tajam.
Penelitian menunjukkan bahwa fenomena tersebut umum ditemukan di wilayah yang telah menerima polusi nitrogen tinggi selama puluhan tahun, termasuk sebagian kawasan Eropa, wilayah timur Tiongkok, serta bagian timur Amerika Serikat. Temuan tersebut menunjukkan bahwa dua hutan yang menerima jumlah nitrogen yang serupa dapat memberikan respons yang sangat berbeda, tergantung pada kondisi ekosistem masing-masing.
Para peneliti juga menekankan bahwa respirasi tanah memiliki arti penting dalam konteks perubahan iklim. Karbon yang dilepaskan melalui respirasi tanah diperkirakan mencapai tujuh hingga delapan kali lebih besar dibandingkan total emisi bahan bakar fosil tahunan yang dihasilkan manusia. Perubahan yang tampak kecil pada sistem tersebut berpotensi menghasilkan dampak yang signifikan terhadap keseimbangan karbon global.
Secara keseluruhan, penelitian menemukan bahwa deposisi nitrogen meningkatkan respirasi tanah global sekitar lima persen. Sebagian besar hutan di dunia ternyata masih berada dalam kondisi kekurangan nitrogen sehingga tambahan unsur tersebut masih dapat meningkatkan aktivitas biologis.
Akan tetapi penurunan respirasi pada hutan yang telah jenuh nitrogen tidak selalu merupakan kabar baik. Berkurangnya pelepasan karbon dioksida dari tanah sering kali mencerminkan penurunan aktivitas akar dan berkurangnya populasi mikroorganisme. Kedua komponen tersebut memiliki peranan penting dalam menjaga kesehatan ekosistem serta mempertahankan cadangan karbon di dalam tanah.
Temuan terbaru ini juga memungkinkan para ilmuwan mengembangkan kerangka kerja baru untuk memahami respons hutan terhadap polusi nitrogen. Kerangka tersebut menggabungkan batasan biokimia, toleransi nitrogen pada masing-masing spesies, perubahan komposisi komunitas, titik kritis ekologis, serta pola deposisi nitrogen global.
Melalui pendekatan ini, para peneliti menyatakan bahwa mereka kini dapat memprediksi dengan lebih baik bagaimana polusi nitrogen akan memengaruhi respirasi tanah pada berbagai ekosistem di seluruh dunia.
Implikasi penelitian ini tidak hanya berkaitan dengan kualitas udara dan keanekaragaman hayati. Pengurangan nitrogen yang berasal dari sektor pertanian, transportasi, dan industri juga dapat membantu melindungi cadangan karbon yang tersimpan di dalam tanah hutan. Dengan mencegah ekosistem melewati ambang kejenuhan nitrogen, hutan dapat mempertahankan proses siklus karbon alami serta meningkatkan ketahanannya dalam menghadapi perubahan iklim di masa depan.
Temuan ini menunjukkan bahwa polusi nitrogen tidak memberikan dampak yang seragam pada seluruh hutan di dunia. Pada sebagian ekosistem, nitrogen dapat meningkatkan aktivitas biologis, sedangkan pada ekosistem yang telah jenuh nitrogen, unsur tersebut justru dapat memicu penurunan tajam respirasi tanah dan melemahkan ketahanan lingkungan. Hasil penelitian ini memberikan kerangka baru untuk memahami titik kritis ekologi yang tersembunyi sekaligus menegaskan pentingnya pengurangan polusi nitrogen dalam menjaga kemampuan hutan menyimpan karbon dan menghadapi perubahan iklim.
Diolah dari artikel:
“A hidden pollutant is changing how the world’s forests breathe” oleh Aarhus University. (njd)
Note: This article was made as part of a dedicated effort to bring science closer to everyday life and to inspire curiosity in its readers.
Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/06/260602021659.htm
