Tanaman Membersihkan Polusi Udara Jauh Lebih Besar dari Dugaan Sebelumnya

"Proses metabolisme yang kompleks dalam tanaman ini memiliki efek samping pembersihan atmosfer kita."

---

Tumbuh-tumbuhan memainkan peran tak terduga besarnya dalam membersihkan atmosfer, demikian penemuan studi terbaru. Penelitian yang dipimpin oleh para ilmuwan di Pusat Nasional Penelitian Atmosfer (NCAR) di Boulder, Colorado, menggunakan observasi, studi ekspresi gen, dan pemodelan komputer untuk menunjukkan bahwa daun tanaman mampu menyerap sekitar lebih sepertiga bahan  kimia polusi udara, lebih besar daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Studi terbaru, yang diterbitkan pekan ini di Science Express, dilakukan bersama dengan para rekan penulis dari Universitas Northern Colorado dan Universitas Arizona. Sebagian didukung oleh National Science Foundation (NSF), sponsor NCAR.

“Tanaman membersihkan udara kita ke tingkat yang lebih besar daripada yang kita sadari sebelumnya,” kata ilmuwan NCAR, Thomas Karl, pemimpin penulis makalah. “Mereka secara aktif mengkonsumsi jenis tertentu dari polusi udara.”

Tim peneliti berfokus pada kelas bahan kimia yang dikenal sebagai senyawa oksigen organik, suatu senyawa yang mudah menguap (oVOCs), dan dapat memiliki dampak jangka panjang terhadap lingkungan dan kesehatan manusia.

“Tim ini telah membuat kemajuan yang signifikan dalam memahami interaksi kompleks antara tanaman dan atmosfer,” kata Anne-Marie Schmoltner dari Divisi  Ilmu Atmosfer dan Geo-Ruang Angkasa NSF, yang mendanai penelitian tersebut.

Senyawa-senyawa membentuk secara melimpah di atmosfer dari hidrokarbon dan bahan kimia lainnya yang dihasilkan dari sumber alam – termasuk tanaman – dan sumber-sumber yang terkait dengan kegiatan manusia, termasuk kendaraan dan bahan konstruksi.

Senyawa-senyawa membantu membentuk kimia atmosfer dan mempengaruhi iklim.

Akhirnya, beberapa oVOCs berevolusi menjadi partikel udara kecil, yang dikenal sebagai aerosol, yang memiliki efek penting pada awan dan kesehatan manusia.

Dengan mengukur tingkat oVOC di sejumlah ekosistem di Amerika Serikat dan negara-negara lain, para peneliti menentukan bahwa tanaman gugur tampaknya menyerap senyawa pada tingkat yang tak terduga cepatnya – empat kali lebih cepat daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Serapan itu terutama lebih cepat di dalam hutan lebat dan paling terjadi di dekat bagian atas kanopi hutan, mencapai sebanyak 97 persen serapan oVOC yang diamati.

Karl beserta rekan-rekannya kemudian menangani sebuah pertanyaan lanjutan: Bagaimana tanaman menyerap sejumlah besar bahan kimia ini?

Para ilmuwan memindahkan penelitian mereka ke dalam laboratorium dan terfokus pada pohon poplar. Spesies tanaman ini menawarkan keuntungan yang signifikan, di mana genomnya sudah diurutkan.

Tim menemukan bahwa ketika pohon-pohon studi berada di bawah tekanan, baik karena terluka fisik atau karena kontak dengan sebuah iritasi seperti polusi ozon, mereka secara tajam mulai meningkatkan penyerapan oVOCs.

Pada saat yang sama, perubahan yang terjadi pada tingkat ekspresi gen tertentu menunjukkan peningkatan aktivitas metabolik dalam pohon poplar.

Para ilmuwan menyimpulkan, penyerapan oVOCs ini tampaknya menjadi bagian dari siklus metabolik yang lebih besar.

Tanaman dapat memproduksi bahan kimia untuk melindungi diri dari iritasi dan mengusir kolonisasi seperti serangga, sama seperti tubuh manusia dapat meningkatkan produksi sel darah putih sebagai reaksi terhadap infeksi.

Tetapi bahan-bahan kimia ini, jika diproduksi dalam jumlah yang cukup, dapat menjadi racun bagi tanaman itu sendiri.

Dalam rangka untuk memetabolisme zat-zat kimia, tanaman mulai menaikkan tingkat enzim yang mengubah bahan kimia menjadi zat yang kurang beracun.

Pada saat yang sama, ternyata, tanaman menarik lebih banyak oVOCs, yang dapat dimetabolisme oleh enzimnya.

“Hasil kami ini menunjukkan bahwa tanaman benar-benar dapat menyesuaikan metabolisme mereka dan meningkatkan penyerapan kimia atmosfer sebagai respon terhadap berbagai jenis tekanan,” kata Chhandak Basu dari Universitas Northern Colorado, dan rekan penulis makalah.

“Proses metabolisme yang kompleks dalam tanaman ini memiliki efek samping pembersihan atmosfer kita.”

Setelah mereka memahami sejauh mana tanaman menyerap oVOCs, tim peneliti memasukkan informasi ke dalam sebuah model komputer untuk mensimulasikan bahan kimia pada atmosfer di seluruh dunia.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa, pada tingkat global, tanaman menyerap oVOCs hingga 36 persen lebih banyak dari yang sebelumnya telah diperhitungkan dalam studi kimia atmosfer.

Selain itu, karena tanaman secara langsung mengeluarkan oVOCs, sedikit dari senyawanya berkembang menjadi aerosol.

“Ini benar-benar mengubah pemahaman kita tentang beberapa proses dasar yang terjadi di atmosfer kita,” ujar Karl.