Kamis, 20 Desember 2012

Kepentingan Biodiversiti Kepada Pertanian

Biodiversiti membawa kepada produktiviti yang tinggi

Ekosistem yang mengandungi beberapa spesies adalah lebih produktif daripada spesies individu tunggal. Data daripada lebih 400 eksperimen yang diterbitkan, pasukan penyelidikan antarabangsa telah menemui bukti kukuh bahawa biodiversiti dalam alam tumbuhan adalah sangat berkesan dalam asimilasi nutrien dan tenaga solar, yang menghasilkan pengeluaran biojisim.

"Komuniti tumbuhan adalah seperti pasukan bola sepak. Untuk memenangi kejohanan, anda perlukan bintang penyerang yang boleh menjaringkan gol, tetapi anda juga perlu sokongan daripada pemain yang boleh menghantar bola, mempertahankan dan memastikan gol. Pemain bintang dan pemain sokongan bersama-sama menjadi satu pasukan yang sangat berkesan," kata Lars Gamfeldt dari Jabatan Ekologi Marin di Universiti Gothenburg.

Gamfeldt adalah sebahagian daripada pasukan penyelidikan antarabangsa yang diketuai oleh Cardinale Brad (Universiti Michigan, USA), yang dalam isu khas jurnal saintifik American Journal of Botany (Jurnal Botani Amerika) ke atas biodiversiti, membentangkan kajian mengenai kepentingan biodiversiti tumbuhan dan alga, yang membentuk asas rantaian makanan. Pasukan penyelidikan berdasarkan kajian pada soalan yang sama adakah ekosistem boleh mengekalkan fungsi penting seperti pengeluaran biojisim dan penukaran nutrien apabila biodiversiti musnah dan kita kehilangan spesis penting. Dalam usaha mereka untuk mendapatkan jawapan mereka telah mengkaji beratus-ratus kajian yang diterbitkan pada daripada alga unisel hingga ke pokok-pokok. Menggunakan data daripada lebih 400 eksperimen yang sudah diterbitkan, penyelidik mendapat bukti kukuh bahawa semakin kurang spesis di dalam sesuatu ekosistem, kuantiti biojisim tumbuhan juga akan berkurangan.

Terdapat dua penjelasan utama mengapa komuniti spesis tumbuhan yang kaya mungkin lebih berkesan dan produktif. Salah satunya ialah komuniti ini mempunyai kebarangkalian yang lebih tinggi untuk mengandungi "super-spesis," iaitu spesis yang sangat produktif dan berkesan dalam mengawal selia proses ekologikal. Satu lagi sebab spesies yang berbeza sering mempunyai ciri-ciri yang melengkapi antara satu sama lain. "Pembahagian buruh" di kalangan spesis tumbuhan yang berbeza dalam alam semulajadi menjadikannya komuniti yang kaya dengan spesis untuk menjadi lebih produktif. Para penyelidik juga mengambil perhatian hasil daripada perubahan iklim dan kesan aktiviti manusia menyebabkan kita kini kehilangan spesis pada kadar yang pesat. Ini bermakna kita perlu memberi keutamaan kepada apa yang kita mahu untuk melindungi dan memelihara biodiversiti, dalam usaha untuk mengekalkan perkhidmatan yang manusia perlukan.

"Hampir setiap organisma di planet ini bergantung kepada tumbuh-tumbuhan untuk kelangsungan hidup mereka. Jika kepupusan spesis mengganggu proses di mana tumbuh-tumbuhan hidup, maka ia menjejaskan salah satu ciri-ciri utama yang diperlukan untuk mengekalkan kehidupan di Bumi," komen Cardinale Brad seorang pengarang. Gamfeldt bergabung dengan Jabatan Ekologi Marin di University of Gothenburg dan Jabatan Ekologi di Universiti Sains Pertanian Sweden.

Kepelbagaian (diversiti) tumbuhan kunci kepada mengekalkan tanaman yang produktif

Tumbuhan seperti di dalam hutan dalam jangka masa panjang lebih produktif kerana kehadiran banyak spesis di dalamnya. Kajian jangka panjang biodiversiti tumbuhan mendapati bahawa spesies masing-masing memainkan peranan dalam mengekalkan ekosistem yang produktif, terutama apabila ufuk masa yang panjang diambilkira.

Penyelidikan mendapati bahawa setiap spesis tambahan dalam plot menyumbang kepada peningkatan beransur-ansur dalam kesuburan tanah dan pengeluaran biojisim sepanjang tempoh 14 tahun.

Mereka menonjolkan kepentingan menguruskan kepelbagaian dalam prairie, hutan dan tanaman, menurut Peter Reich, pengarang utama kertas penyelidikan ekologi hutan di University of Minnesota. Reich dan rakan-rakan melihat bagaimana kesan kepelbagaian kepada produktiviti tumbuhan berubah dalam jangka panjang.

Dua eksperimen besar diadakan pada tapak penyelidikan National Science Foundation's (NSF) Cedar Creek Long-Term Ecological Research (LTER) di Minnesota, salah satu daripada 26 seperti tapak NSF LTER di seluruh dunia dalam ekosistem dari hutan ke padang rumput, tundra kepada terumbu karang.

"Kajian ini mendedahkan apa yang eksperimen jangka pendek telah terlepas pandang: kesan kehilangan biodiversiti ekosistem adalah lebih kompleks, teruk dan tidak menentu dari yang difikirkan," kata Matt Kane, pengarah program NSF LTER. "Kajian ini menunjukkan kepentingan melakukan penyelidikan jangka panjang," kata Kane, "dalam kes ini kami mendokumenkan buat kali pertama betapa pentingnya biodiversiti untuk kesihatan ekosistem dan kelestarian."

Eksperimen biodiversiti di Cedar Creek adalah eksperimen yang paling lama berjalan di dunia, kata Reich.

Tempat ini mengandungi plot dengan satu, empat, sembilan atau 16 jenis spesis tumbuhan. Penyelidikan menggunakan tumbuhan padang rumput berhayat panjang, tetapi berfungsi sebagai sistem model untuk semua tumbuh-tumbuhan, sama ada padang rumput, hutan atau baris tanaman.

Kajian ini juga menunjukkan bagaimana kepelbagaian (diversiti) berfungsi dengan menunjukkan bahawa spesis yang berbeza mempunyai cara yang berbeza untuk memperolehi air, nutrien dan karbon - dan mengekalkan mereka di dalam sesuatu ekosistem.

"Sebelum ini, kajian jangka pendek paling kurang dua tahun mendapati, kepelbagaian (diversiti) meningkatkan produktiviti, tetapi plot yang mempunyai lebih daripada enam atau lapan spesis tidak memberikan manfaat tambahan," kata Reich.

Para saintis mendapati dalam jangka masa 14 tahun, semua 16 spesis dalam plot yang paling pelbagai menyumbang kepada kesuburan tanah dan pengeluaran biojisim yang lebih tinggi.

"Mesej untuk dibawa pulang," kata Reich, "apabila kita mengurangkan kepelbagaian dalam landskap - seperti kebun jagung atau ladang pokok pain atau rumput pinggir bandar - kita gagal untuk mengambil kesempatan ke atas perkhidmatan yang berharga yang disediakan oleh biodiversiti semulajadi."

Pengarang bersama kertas ini ialah David Tilman, Forest Isbell, Kevin Mueller, Sarah Hobbie dan Nico Eisenhauer dan University of Minnesota, dan Dan Flynn dari University of Zurich.

Biodiversiti adalah komponen kritikal dalam mengekalkan pelbagai perkhidmatan ekosistem

Ketika biodiversiti merosot di seluruh dunia, terdapat kebimbangan bahawa ini akan membawa kepada penurunan dalam perkhidmatan ekosistem yang disediakan untuk manusia, seperti pengeluaran makanan, penyimpanan karbon, dan penulenan air.

Dengan menggabungkan data dari 17 eksperimen biodiversiti terbesar dan paling lama berjalan, saintis dari universiti di seluruh Amerika Utara dan Eropah telah mendapati bahawa kajian sebelum ini telah memandang ringan kepentingan biodiversiti untuk mengekalkan pelbagai perkhidmatan ekosistem di banyak tempat selama bertahun-tahun lamanya.

"Kajian sebelum ini menganggap hanya beberapa spesis sahaja yang diperlukan untuk menyediakan satu perkhidmatan di bawah satu set keadaan persekitaran," kata Prof Michel Loreau dari jabatan biologi University McGill yang menyelia kajian ini. "Kajian-kajian ini mendapati bahawa banyak spesis muncul berlebihan. Jadi, ia kelihatan seperti kepupusan banyak spesis tidak akan menjejaskan fungsi ekosistem kerana spesis lain boleh mengimbangi/mengganti kehilangan mereka."

Salah satu contohnya ialah pembasmian hutan di Borneo. Apabila pelbagai spesis pokok ditebang dan diganti dengan tanaman semula spesis tunggal seperti spesis akasia, perkhidmatan ekosistem hutan terganggu sama sekali kerana tiada lagi diversiti tumbuhan di dalam ekosistem.

Kini, dengan melihat kepada spesis tumbuhan padang rumput, penyelidik telah mendapati bahawa kebanyakan spesis yang dikaji adalah penting sekurang-kurangnya sekali bagi penyenggaraan perkhidmatan ekosistem, kerana set spesis yang berbeza penting pada tempoh tahun-tahun yang berbeza, di tempat-tempat yang berbeza, untuk perkhidmatan yang berbeza, dan di bawah perubahan global yang berbeza (contohnya, senario perubahan iklim atau penggunaan tanah). Tambahan pula, spesis yang diperlukan untuk menyediakan satu perkhidmatan untuk beberapa tahun tidak sama seperti spesis yang diperlukan untuk menyediakan pelbagai perkhidmatan dalam satu tahun. "Ini bermakna bahawa biodiversiti adalah lebih penting untuk mengekalkan perkhidmatan ekosistem daripada yang difikirkan sebelumnya," kata Dr. Forest Isbell, penulis utama dan penyelidik kajian ini. "Keputusan kami menunjukkan bahawa banyak spesis diperlukan untuk mengekalkan perkhidmatan ekosistem pada pelbagai masa dan tempat dalam dunia yang berubah-ubah, dan spesis ini tidak berlebihan daripada apa yang difikirkan sebelum ini."

Para saintis yang terlibat dalam kajian ini juga menawarkan cadangan untuk menggunakan keputusan ini untuk memberi keutamaan kepada usaha-usaha pemuliharaan dan meramalkan akibat daripada kepupusan spesis. "Ia adalah baik untuk mengetahui kumpulan spesis yang menggalakkan fungsi ekosistem di bawah beratus-ratus set keadaan alam sekitar," kata Isbell, "kerana ini akan membolehkan kita untuk menentukan sama ada sesetengah spesis menyediakan perkhidmatan ekosistem di bawah keadaan alam sekitar yang biasa pada masa kini, atau di bawah keadaan yang akan menjadi semakin biasa pada masa depan." Tetapi Michel Loreau, McGill, menambah nota amaran: "Kita perlu berhati-hati apabila membuat ramalan ketidakpastian terhadap perubahan masa depan alam sekitar kerana ini bermakna kita juga perlu menjalankan pendekatan berjaga-jaga bagi memulihara biodiversiti seberapa banyak yang mungkin."

Penyelidikan ini dibiayai oleh geran penyelidikan Majlis Sains Semulajadi dan Kejuruteraan Kanada dan program Pengerusi Penyelidikan Kanada.

Ekosistem yang mempunyai biodiversiti tinggi mampu bertahan kepada tekanan

Ekosistem dengan biodiversiti pada tahap yang tinggi boleh berhadapan dengan tekanan (stress) yang lebih, seperti suhu yang lebih tinggi atau peningkatan kepekatan garam, daripada ekosistem yang mempunyai biodiversiti yang kurang. Mereka juga boleh mengekalkan perkhidmatan mereka untuk jangkamasa yang lebih panjang, penemuan daripada ahli botani dan ekologi dari Universiti Zurich dan Göttingen. Kajian mereka menyediakan bukti pertama hubungan antara intensiti tekanan dan fungsi ekosistem.

Suhu purata yang lebih tinggi dan peningkatan kepekatan garam adalah faktor tekanan yang dihadapi oleh ekosistem pada hari ini berikutan perubahan iklim. Walau bagaimanapun, adakah semua ekosistem bertindak balas terhadap tekanan dengan cara yang sama dan apakah kesan tekanan pada perkhidmatan ekosistem, seperti pengeluaran biojisim? Ahli botani dan ekologi dari Universiti Zurich dan Göttingen mendapati kepelbagaian spesis dalam ekosistem membantu untuk bertahan kepada stress.

Para saintis mengkaji sebanyak 64 spesis mikroalga yang mempunyai sel tunggal daripada Koleksi Kultur Alga SAG di Göttingen. Ia berada dalam rantaian makanan yang paling bawah dan menyerap CO2 daripada alam sekitar berbahaya melalui fotosintesis. "Lebih banyak spesis mikroalga yang ada dalam sistem, lebih mantap sistem ini bagi menghadapi tekanan sederhana berbanding dengan sistem yang mempunyai spesis yang kurang," kata Bastian Steudel pengarang pertama yang menjelaskan salah satu keputusan eksperimen. Sistem dengan beberapa spesis yang lebih tinggi itu boleh menyimpan pengeluaran biojisim mereka dengan stabil dan lebih lama daripada mereka yang mempunyai biodiversiti yang rendah.

Secara keseluruhan, penyelidik mengkaji enam intensiti yang berbeza pada dua kecerunan tekanan. Dalam kes intensiti yang sangat tinggi, kesan positif biodiversiti berkurangan atau terhenti sama sekali. Walau bagaimanapun, peningkatan tekanan dalam sistem yang mengandungi hanya beberapa spesis mempunyai kesan yang jauh lebih negatif berbanding dengan mereka yang mempunyai tahap biodiversiti yang tinggi. "Hasil kajian menunjukkan bahawa tahap biodiversiti di bawah tekanan adalah amat penting untuk mengekalkan pengeluaran biojisim," kata Steudel, penyelia PhD Michael Kessler, yang merumuskan kepentingan projek penyelidikan tersebut.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar