Sianobakteri ini mendorong 5% fotosintesis Bumi dan menopang sebagian besar jaring makanan laut. Penelitian selama satu dekade menunjukkan bahwa mereka hanya berkembang biak dalam kisaran suhu yang sempit, dan pemanasan laut dapat memangkas populasi mereka hingga 50% di perairan tropis.
Di antara organisme terkecil di laut terdapat makhluk mikroskopis bersel tunggal yang dikenal sebagai Prochlorococcus. Mikroba ini termasuk dalam kelompok sianobakteri, juga disebut alga biru-hijau, dan mereka membentuk dasar pasokan makanan bagi hewan di seluruh jaring makanan laut. Saat ini, lebih dari 75% permukaan laut yang disinari matahari dipenuhi oleh Prochlorococcus, namun para ilmuwan memperingatkan bahwa perairan yang memanas mungkin akan segera menjadi terlalu panas bagi mereka untuk berkembang biak.
 |
| Garis-garis pada peta merupakan jalur pelayaran, yang melapisi suhu. Suhu air di area kuning berkisar sekitar 86 derajat, sementara suhu di kutub mendekati 32 derajat. Para peneliti mengatalogkan kelimpahan Prochlorococcus menggunakan sitometri aliran kontinu SeaFlow di sepanjang jalur garis tersebut. (Kredit: François Ribalet/Universitas Washington) |
Prochlorococcus menyandang predikat sebagai organisme fotosintesis paling melimpah di lautan dan bertanggung jawab atas sekitar 5% dari seluruh fotosintesis di Bumi. Karena tumbuh subur secara alami di perairan tropis, para peneliti pernah berasumsi bahwa ia akan mampu mengatasi perubahan iklim dengan mudah.
Baca Juga:
- Ilmuwan Temukan Makhluk Laut Aneh Berkepala Mirip ‘Darth Vader’ Star Wars
- Dampak Pemanasan Global Mengubah Sungai-Sungai di Alaska Menjadi Jingga
Namun, bukti baru menunjukkan bahwa mikroba ini tumbuh paling baik pada suhu antara 66 dan 86 derajat Fahrenheit dan kesulitan bertahan hidup di atas kisaran tersebut. Proyeksi iklim menunjukkan bahwa dalam 75 tahun ke depan, banyak wilayah tropis dan subtropis akan melampaui batas ini.
Rantai Makanan Global Terancam
“Untuk waktu yang lama, para ilmuwan mengira Prochlorococcus akan berkembang pesat di masa depan, tetapi di wilayah terhangat, mereka tidak berkembang dengan baik, yang berarti akan ada lebih sedikit karbon — lebih sedikit makanan — untuk sisa jaring makanan laut,” kata François Ribalet, profesor madya riset oseanografi di University of Washington, yang memimpin penelitian tersebut.
Hasil penelitian mereka dipublikasikan di jurnal Nature Microbiology pada 8 September.
Studi Lapangan Masif di Laut
Dalam 10 tahun terakhir, Ribalet dan rekan-rekannya telah melakukan hampir 100 pelayaran penelitian untuk mempelajari Prochlorococcus. Timnya telah menganalisis sekitar 800 miliar sel seukuran Prochlorococcus di 150.000 mil di seluruh dunia untuk mengetahui bagaimana mereka berkembang dan apakah mereka dapat beradaptasi.
 |
| Gambar ini, diambil dengan mikroskop elektron, menampilkan sel-sel Prochlorococcus individual. Setiap gumpalan adalah mikroba, dengan diameter hanya 500 nanometer. Sebagai referensi, lebar sehelai rambut manusia sekitar 100.000 nanometer. (Kredit: Natalie Kellogg/Universitas Washington) |
"Saya punya pertanyaan yang sangat mendasar," kata Ribalet. "Apakah mereka senang saat cuaca hangat? Atau mereka tidak senang saat cuaca hangat?" Sebagian besar data berasal dari sel yang ditumbuhkan dalam kultur, di laboratorium, tetapi Ribalet ingin mengamatinya di lingkungan laut alami mereka.
Menggunakan sitometer aliran kontinu — disebut SeaFlow — mereka menembakkan laser ke dalam air untuk mengukur jenis dan ukuran sel. Mereka kemudian membangun model statistik untuk memantau pertumbuhan sel secara langsung, tanpa mengganggu mikroba.
Suhu: Faktor Penentu
Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju pembelahan sel bervariasi berdasarkan garis lintang, kemungkinan karena jumlah nutrisi yang tersedia, sinar matahari, atau suhu. Para peneliti mengesampingkan tingkat nutrisi dan sinar matahari sebelum memfokuskan perhatian pada suhu. Prochlorococcus berkembang biak paling efisien di air dengan suhu antara 66 dan 84 derajat, tetapi di atas 86 derajat, laju pembelahan sel menurun drastis, turun menjadi hanya sepertiga dari laju yang diamati pada suhu 66 derajat. Kelimpahan sel mengikuti tren yang sama.
Hidup dengan Hampir Tanpa Nutrisi
Di lautan, pencampuran mengangkut sebagian besar nutrisi ke permukaan dari laut dalam. Hal ini terjadi lebih lambat di air hangat, dan air permukaan di wilayah terhangat di lautan kekurangan nutrisi. Sianobakteri adalah salah satu dari sedikit mikroba yang telah beradaptasi untuk hidup dalam kondisi ini.
"Di lepas pantai tropis, airnya berwarna biru cerah nan indah karena hanya ada sedikit bakteri di dalamnya, selain Prochlorococcus," kata Ribalet. Mikroba ini dapat bertahan hidup di area ini karena mereka hanya membutuhkan sedikit makanan, mengingat ukurannya yang sangat kecil. Aktivitas mereka mendukung sebagian besar rantai makanan laut, mulai dari herbivora air kecil hingga paus.
 |
| Para kru sedang bekerja selama pelayaran penelitian di atas kapal Thomas G. Thompson. Perangkat di sebelah kiri mengumpulkan sampel air dari berbagai kedalaman. Sitometer aliran SeaFlow juga ada di kapal, tetapi tidak ditampilkan di sini. (Kredit: Kathy Newer/Universitas Washington) |
Selama jutaan tahun, Prochlorococcus telah menyempurnakan kemampuannya untuk menghasilkan lebih banyak dengan sumber daya yang lebih sedikit, melepaskan gen yang tidak dibutuhkannya dan hanya mempertahankan apa yang esensial bagi kehidupan di perairan tropis yang miskin nutrisi. Strategi ini membuahkan hasil yang spektakuler, tetapi sekarang, dengan pemanasan lautan yang lebih cepat dari sebelumnya, Prochlorococcus dibatasi oleh genomnya. Ia tidak dapat mengambil kembali gen respons stres yang telah lama dibuang.
Pesaing yang Mungkin: Synechococcus
Prochlorococcus adalah salah satu dari dua cyanobacteria yang mendominasi perairan tropis dan subtropis. Yang lainnya, Synechococcus, berukuran lebih besar, dengan genom yang kurang ramping. Para peneliti menemukan bahwa meskipun Synechococcus dapat mentoleransi air yang lebih hangat, ia membutuhkan lebih banyak nutrisi untuk bertahan hidup. Jika jumlah Prochlorococcus berkurang, Synechococcus dapat membantu mengisi kekosongan tersebut, tetapi belum jelas apa dampaknya terhadap rantai makanan.
"Jika Synechococcus mengambil alih, belum tentu organisme lain akan dapat berinteraksi dengannya dengan cara yang sama seperti mereka berinteraksi dengan Prochlorococcus selama jutaan tahun," kata Ribalet.
Model Iklim Memprediksi Penurunan Tajam
Proyeksi iklim memperkirakan suhu laut berdasarkan tren emisi gas rumah kaca. Dalam studi ini, para peneliti menguji bagaimana Prochlorococcus dapat bertahan dalam skenario pemanasan sedang dan tinggi. Di daerah tropis, pemanasan sedang dapat mengurangi produktivitas Prochlorococcus sebesar 17%, tetapi pemanasan yang lebih parah akan menghancurkannya hingga 51%. Secara global, skenario sedang menghasilkan penurunan sebesar 10%, sementara prakiraan yang lebih hangat mengurangi Prochlorococcus sebesar 37%.
“Jangkauan geografis mereka akan meluas ke arah kutub, ke utara dan selatan,” kata Ribalet. “Mereka tidak akan punah, tetapi habitat mereka akan bergeser.” Pergeseran itu, tambahnya, dapat memiliki implikasi dramatis bagi ekosistem subtropis dan tropis.
Pertanyaan yang Belum Terjawab Masih Ada
Namun, para peneliti mengakui keterbatasan studi mereka. Mereka tidak dapat mempelajari setiap sel atau mengambil sampel dari setiap perairan. Pengukuran mereka didasarkan pada sampel gabungan, yang dapat menutupi keberadaan galur yang toleran terhadap panas.
"Ini adalah penjelasan paling sederhana untuk data yang kami miliki saat ini," kata Ribalet. "Jika bukti baru galur yang toleran terhadap panas muncul, kami akan menyambut baik penemuan itu. Ini akan memberikan harapan bagi organisme kritis ini."
0 Komentar