

(Kredit: Universitas Exeter)
TAMPA — Lautan menyimpan banyak rahasia, tetapi pengungkapan terbarunya mengguncang fondasi ilmu kelautan. Para peneliti telah menemukan bahwa zona senja, lapisan penting lautan, ternyata mengandung sedikit zat besi, yang memicu serangkaian efek yang dapat memengaruhi pola iklim global.
Jika Anda belum mengenalnya, zona senja Samudra Pasifik adalah dunia tempat kegelapan merajalela, tekanan menghancurkan, dan kehidupan itu sendiri tampaknya menentang segala rintangan. Alam misterius ini dimulai 200 hingga 1.000 meter di bawah permukaan, tempat sinar matahari memudar menjadi hitam dan makhluk-makhluk luar biasa berkeliaran.
Penelitian yang dipimpin oleh para ilmuwan dari Woods Hole Oceanographic Institution dan University of South Florida ini menganalisis sampel air laut yang dikumpulkan selama ekspedisi ambisius dari Alaska ke Tahiti. Dengan menggunakan teknik mutakhir, mereka mendeteksi konsentrasi tinggi siderofor — pemburu molekul besi yang diproduksi oleh mikroba — tidak hanya di perairan permukaan yang miskin zat besi tetapi juga di kedalaman zona senja.
“Tidak seperti di perairan permukaan, kami tidak menduga akan menemukan siderofor di zona senja laut,” kata Tim Conway, profesor madya oseanografi kimia di Fakultas Ilmu Kelautan USF dan salah satu penulis penelitian tersebut, dalam sebuah pernyataan. “Penelitian kami menunjukkan bahwa bakteri yang hidup di wilayah ini di sebagian besar Samudra Pasifik timur mengalami kekurangan zat besi yang tinggi, dan bakteri tersebut menggunakan siderofor untuk meningkatkan penyerapan zat besi. Hal ini berdampak pada pompa karbon biologis, karena bakteri ini bertanggung jawab atas penguraian bahan organik saat bahan organik tersebut tenggelam melalui zona senja.”
Penemuan ini, yang dipublikasikan di Alam, dapat mengubah pemahaman kita tentang bagaimana karbon bergerak melalui lautan. Zona senja memainkan peran penting dalam pompa karbon biologis lautan — sebuah proses alami yang membantu mengatur iklim Bumi dengan memindahkan karbon dari atmosfer ke laut dalam. Mikroba di zona ini memecah bahan organik yang tenggelam, menentukan berapa banyak karbon yang disimpan di laut dalam dibandingkan yang dikembalikan ke atmosfer sebagai karbon dioksida.
Keberadaan mikroba yang kekurangan zat besi di zona senja menunjukkan bahwa proses ini mungkin kurang efisien daripada yang diperkirakan sebelumnya. Bakteri yang kekurangan zat besi dapat memproses bahan organik secara berbeda, yang berpotensi memengaruhi kapasitas laut untuk menyerap dan menyimpan karbon dioksida dari atmosfer.


Untuk mengonfirmasi temuan mereka, tim tersebut melakukan eksperimen menggunakan senyawa besi berlabel isotop, mengamati penyerapan cepat oleh mikroba zona senja — bukti lebih lanjut tentang keadaan mereka yang sangat membutuhkan zat besi. Para peneliti menyarankan bahwa kekurangan zat besi ini mungkin merupakan ciri umum di cekungan laut lainnya, memperluas pemahaman kita tentang di mana keterbatasan nutrisi terjadi di laut.
“Memahami organisme yang memfasilitasi penyerapan karbon di lautan penting untuk memahami dampak perubahan iklim,” jelas Conway. “Ketika materi organik dari permukaan laut turun ke laut dalam, ia bertindak sebagai pompa biologis yang menghilangkan karbon dari atmosfer dan menyimpannya di air laut dan sedimen. Mengukur laju dan proses yang memengaruhi pompa ini memberi kita wawasan tentang bagaimana dan di mana lautan menyimpan karbon.”


Penelitian yang mengubah paradigma ini memunculkan pertanyaan baru tentang bagaimana perubahan iklim dapat memengaruhi ketersediaan zat besi di zona senja dan, akibatnya, peran laut dalam penyimpanan karbon. Saat suhu laut meningkat dan pola sirkulasi berubah, keseimbangan nutrisi di perairan ini dapat terganggu, dengan efek berjenjang pada ekosistem laut dan iklim global.
“Untuk mendapatkan gambaran lengkap tentang bagaimana nutrisi membentuk siklus biogeokimia laut, penelitian di masa mendatang perlu mempertimbangkan temuan ini,” simpul Daniel Repeta, ilmuwan senior di Woods Hole Oceanographic Institution dan salah satu penulis artikel tersebut. “Dengan kata lain, eksperimen di dekat permukaan harus diperluas untuk mencakup zona senja.”
Penemuan kekurangan zat besi di zona senja lautan menghadirkan tantangan baru bagi para ahli kelautan dan ilmuwan iklim. Penelitian di masa mendatang perlu memasukkan temuan ini ke dalam model siklus nutrisi lautan dan penyerapan karbon. Memahami peran mikroba yang kekurangan zat besi di zona senja mungkin penting untuk memprediksi respons lautan terhadap perubahan iklim secara akurat.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti mengumpulkan sampel air laut dari berbagai kedalaman di Samudra Pasifik bagian timur selama ekspedisi GEOTRACES. Mereka menggunakan teknik analisis canggih, termasuk kromatografi cair-spektrometri massa, untuk mendeteksi dan mengukur siderofor dalam sampel air. Selain itu, mereka melakukan eksperimen menggunakan senyawa besi berlabel isotop untuk melacak seberapa cepat mikroba mengonsumsi zat besi tambahan. Kombinasi analisis kimia dan manipulasi eksperimental ini memungkinkan mereka untuk menilai ketersediaan zat besi dan stres zat besi mikroba di berbagai wilayah dan kedalaman laut.
Hasil Utama
Studi tersebut menemukan konsentrasi siderofor yang tinggi tidak hanya di perairan permukaan tetapi juga di zona senja (kedalaman 200-400 meter) di Samudra Pasifik bagian timur. Hal ini menunjukkan kekurangan zat besi yang meluas di antara mikroba di wilayah ini, yang menantang asumsi sebelumnya tentang ketersediaan nutrisi di kedalaman ini. Tim tersebut juga mengamati penyerapan cepat senyawa zat besi tambahan dalam percobaan mereka, yang selanjutnya mengonfirmasi keadaan stres zat besi pada komunitas mikroba di zona senja.
Keterbatasan Studi
Meskipun penelitian ini memberikan bukti kuat mengenai kekurangan zat besi di zona senja, penelitian ini terutama difokuskan pada Samudra Pasifik bagian timur. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memastikan apakah kondisi serupa terjadi di cekungan samudra lainnya. Selain itu, penelitian tentang siderofor di samudra masih dalam tahap awal, dan para peneliti masih berupaya memahami kompleksitas penuh strategi perolehan zat besi oleh mikroba di berbagai lingkungan laut.
Diskusi & Kesimpulan
Penemuan ini menantang pemahaman kita sebelumnya tentang apa yang membatasi aktivitas mikroba di zona senja laut. Hal ini menunjukkan bahwa ketersediaan zat besi mungkin merupakan faktor yang terabaikan dalam membentuk efisiensi pompa karbon biologis laut. Temuan ini memiliki implikasi signifikan terhadap cara kita memodelkan siklus karbon laut dan dapat memengaruhi prediksi peran laut di masa mendatang dalam menyerap karbon dioksida atmosfer. Penelitian di masa mendatang perlu menyelidiki bagaimana perubahan iklim dapat mengubah dinamika zat besi di zona senja dan apa konsekuensinya terhadap siklus karbon global dan pengaturan iklim.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didanai oleh hibah dari National Science Foundation dan Simons Foundation. Studi ini merupakan bagian dari GEOTRACES, sebuah upaya internasional untuk menyediakan data berkualitas tinggi untuk studi perubahan akibat iklim dalam biogeokimia laut. Para penulis menyatakan tidak ada benturan kepentingan, yang menjamin integritas dan independensi temuan studi.