- Lautan merupakan penyimpan karbon alami terbesar di bumi dan sangat penting untuk mengurangi peningkatan CO2 di atmosfer.
- Karbon diambil oleh plankton dan disimpan di laut dalam, -disebut pompa karbon biologis – yang merupakan proses utama dalam penyimpanan karbon laut. Mikroplastik dapat “menyumbat” pompa ini dan memperlambat penyerapan karbon laut.
- Triliunan partikel mikroplastik di lautan mengancam kehidupan laut, mulai dari plankton berukuran kecil hingga biota laut besar dalam jejaring rantai makanan.
- Dampak jangka panjang mikroplastik terhadap plankton dan mikroba laut dapat mengganggu sistem utama bumi seperti penyimpanan karbon laut dan siklus nitrogen.
Diperkirakan 12 juta metrik ton plastik masuk ke laut setiap tahunnya. Sampah plastik ini perlahan terurai menjadi pecahan-pecahan yang semakin kecil, -mikro dan nanoplastik, yang meski tidak mencolok secara visual, namun punya dampak serius pada ekosistem laut, bahkan menimbulkan ancaman kepada stabilitas iklim bumi.
Perkiraan menunjukkan ada sebanyak 358 triliun partikel mikroplastik mengapung di permukaan laut, dan triliunan lainnya di perairan laut dalam. Prevalensinya makin lama makin mengkhawatirkan, karena partikel kecil ini amat mudah disalahartikan sebagai makanan oleh biota laut.
Semakin kecil partikel mikroplastik, makin banyak spesies yang memakannya. Mulai dari plankton, -organisme terkecil dalam rantai makanan, hingga paus, -biota terbesar di lautan.
“Mikroplastik sudah terdeteksi berada di berbagai lingkungan [laut],” jelas Carroll Muffett, Presiden dan CEO Center for International Environmental Law.
Jika sampah plastik ukuran besar dapat menjerat satwa laut, maka mikroplastik berdampak jangka panjang pada keanekaragaman hayati laut, plankton dan mikroba, serta menghambat penyimpanan karbon dan siklus nitrogen di lautan dunia.
Batas Aman Ekosistem Planet Bumi yang Terlewati
Plastik dan bahan kimia sintetis dan polutan yang terlepas ke laut, menjadi fenomena masif dalam jangka waktu seabad ini. Ia menjadi ancaman serius stabilitas ekosistem di bumi.
Hal paling mengkhawatirkan adalah potensi racun (toksisitas) dan dampaknya kepada manusia dan satwa liar.
Dalam kerangka Planetary Boundaries, -sebuah teori yang berbasis pada sembilan ambang batas pengukuran sistem Bumi yang tidak dapat dilanggar, peneliti berpendapat manusia telah melampaui ambang batas aman polusi kimiawi yang baru.
Plastik juga telah mendorong tingkat bahaya, yaitu hilangnya integritas dan fungsi biosfer yang dapat mematikan bagi organisme mikroskopis lautan.
Penelitian menunjukkan bahwa plastik mengganggu kestabilan tiga batas penting, termasuk pengasaman laut, perubahan iklim, dan aliran nitrogen biogeokimia.
“Partikel plastik terkecil amat mungkin jadi ancaman terbesar terhadap batas-batas planet,” kata Meredith Seeley, peneliti pascadoktoral yang mempelajari mikroplastik laut di National Institute of Standards and Technology di Maryland, AS.
Pompa Karbon Biologis di Lautan
Para peneliti menyebut ada hubungan antara polusi plastik di laut dengan iklim bumi. Organisme laut adalah penyimpan karbon alami terbesar di bumi, yang teramat penting untuk mengurangi peningkatan CO2 di atmosfer.
Fungsi penyimpanan karbon ini terjadi dalam dua langkah: Pertama, CO2 di atmosfer larut dalam air di permukaan laut. Kemudian, plankton mengambil karbon dan akhirnya menyimpannya di laut dalam. Proses terakhir ini dikenal sebagai pompa karbon biologis.
Plankton adalah istilah untuk beragam organisme kecil yang mengapung dalam jumlah besar di arus laut.
Mereka terbagi dua jenis: Fitoplankton (alga dan cyanobacteria) yang menggunakan fotosintesis untuk memanen energi matahari; dan zooplankton hewan kecil yang memakan fitoplankton.
Penelitian menunjukkan bahwa paparan mikroplastik dalam konsentrasi yang cukup tinggi dapat mengubah fotosintesis pada fitoplankton dan menurunkan laju makan pada zooplankton.
Konsumsi mikroplastik oleh organisme akan berpengaruh pada berkurangnya pertumbuhan, umur, reproduksi, dan kesuburan berbagai spesies plankton. Dampak-dampak tersebut lalu berefek langsung pada seluruh jejaring rantai makanan.
Fitoplankton mengambil karbon untuk membantu bahan bakar fotosintesis yang mereka integrasikan ke dalam jaringan. Fitoplankton lalu dimakan zooplankton, yang kotorannya tenggelam ke dasar laut, dan membawa karbon bersamanya.
Ketika plankton mati, mereka tenggelam ke dasar, bersama karbon simpanannya. Karbon ini kemudian dilepaskan ke perairan laut dalam, melalui proses dekomposisi atau terkubur dalam sedimen dasar laut.
“Perairan yang lebih dalam tidak bersentuhan dengan atmosfer, sehingga karbon disimpan secara efektif di laut. Ini disebut pompa biologis,” jelas Karin Kvale, pemodel iklim di GNS Science Selandia Baru.
Pompa karbon biologis bertanggung jawab atas sebagian besar karbon tersimpan di lautan. Perkiraan menunjukkan simpanan karbon ini setara antara 100-400 ppm di atmosfer. Jika semua kandungan karbon tersebut dilepaskan sekaligus, ini akan mendorong planet Bumi ke sistem iklim ‘rumah kaca’ yang baru.
Untungnya hal ini belum terjadi. Namun makin banyak bukti yang menunjukkan bahwa mikroplastik dapat merusak pompa karbon biologis, sehingga mengurangi laju penyerap kelebihan emisi karbon manusia di daratan.
“Zooplankton dan fitoplankton bersama membentuk fondasi pompa karbon biologis. Ini salah satu mekanisme utama laut dalam melindungi manusia dari dampak nyata gas rumah kaca antropogenik,” jelas Muffett.
Lalu apa yang terjadi jika partikel mikroplastik tertelan oleh zooplankton?
Bahan sintetis yang tersimpan dalam partikel mikroplastik, akan tetap berada di dalam tubuh zooplankton, atau masuk ke dalam kotorannya. Kotoran yang mengandung plastik ini cenderung lebih mudah mengapung, sehingga memperlambat turunnya kotoran ke dasar laut.
“[Namun] keseluruhan dampak pada proses pemompaan karbon biologis ini sampai sekarang masih belum diketahui,” kata Kvale.
Tanda-tanda bahwa mikroplastik dapat melemahkan pompa karbon biologis telah menimbulkan kekhawatiran di kalangan ilmuwan dan pelestari lingkungan.
“Saya telah meneliti dampak skenario iklim selama lebih dari 30 tahun, dan jujur saya sangat khawatir,” kata Muffett.
Kvale menekankan bahwa penelitian ini masih tahapan awal. Eksperimen laboratorium dan pemodelan komputer menunjukkan jika polusi mikroplastik dapat berdampak pada siklus karbon global.
“Namun belum ada bukti langsung dampak tersebut telah terjadi di alam.”
Dampak Jangka Panjang
Efek dari pompa karbon biologis yang teredam akan membutuhkan waktu untuk dirasakan, kata Kvale. Dampaknya terhadap iklim bisa jadi relatif lambat dibandingkan dengan mekanisme lain, seperti penyerapan karbon dioksida oleh permukaan laut.
“Pompa karbon biologis bertanggung jawab atas banyaknya karbon yang tersimpan di lautan, namun pompa ini beroperasi pada iklim berskala waktu ribuan tahun,” jelasnya.
Pemodelan komputer yang dilakukan oleh Kvale dan rekannya menunjukkan dampak mikroplastik terhadap siklus karbon global akan jauh lebih kecil dalam waktu dekat, jika dibandingkan emisi karbon pembakaran bahan bakar fosil dan aktivitas manusia lainnya.
Namun semakin lama partikel mikroplastik bergerak melalui rantai makanan laut, ia mengubah pengangkutan karbon ke dasar laut, maka potensi dampaknya terhadap pompa karbon biologis dan iklim global akan semakin besar.
“Jika partikel mikroplastik mempengaruhi tenggelamnya partikel organik selama berabad-abad atau lebih, maka ia akan berdampak pada iklim yang signifikan,” kata Kvale.
Yang masih jadi pertanyaan peneliti adalah berapa lama partikel mikroplastik akan bertahan di lautan sebelum akhirnya terurai menjadi komponen karbon dan hidrogen, sebagai penyusun molekulnya. Perkiraan menunjukkan penguraian ini akan memakan ratusan atau ribuan tahun, tergantung pada jenis plastik dan perjalanannya melalui lautan.
Terganggunya Rantai Dasar Makanan
Seeley dan rekan-rekannya menemukan mikroplastik tertentu dapat mempengaruhi komunitas mikroba di sedimen perairan, mengubah komposisi spesies, dan aktivitas siklus nitrogen mereka.
“Mikroba adalah enjiner ekosistem yang menjadi dasar jejaring makanan. Mereka yang memproses semua jenis bahan organik dan memastikan siklus nutrisi yang sehat terjadi di seluruh jaring makanan,” jelas Seeley.
Perubahan siklus unsur hara mikroba dapat memperbesar dampak ekologis dari perubahan siklus unsur hara alami, dan kemungkinan meningkatnya pertumbuhan alga air yang berbahaya.
“Efek mikroplastik mungkin tidak mematikan pada komunitas mikroba, namun ia dapat mengubah siklus biogeokimia, ini adalah bukti kuat jika mikroplastik telah mencapai tingkat batas planet,” Seeley memperingatkan.
Tulisan asli: Microplastics pose risk to ocean plankton, climate, other key Earth systems. Artikel ini diterjemahkan oleh Akita Verselita.
Referensi:
Jambeck, J. R., Geyer, R., Wilcox, C., Siegler, T. R., Perryman, M., Andrady, A., … Law, K. L. (2015). Plastic waste inputs from land into the ocean. Science, 347(6223), 768-771. doi:10.1126/science.1260352
Eriksen, M., Cowger, W., Erdle, L. M., Coffin, S., Villarrubia-Gómez, P., Moore, C. J., … Wilcox, C. (2023). A growing plastic smog, now estimated to be over 170 trillion plastic particles afloat in the world’s oceans—Urgent solutions required. PLOS ONE, 18(3), e0281596. doi:10.1371/journal.pone.0281596
Wieczorek, A. M., Croot, P. L., Lombard, F., Sheahan, J. N., & Doyle, T. K. (2019). Microplastic ingestion by gelatinous zooplankton may lower efficiency of the biological pump. Environmental Science & Technology, 53(9), 5387-5395. doi:10.1021/acs.est.8b07174
Kvale, K., Hunt, C., James, A., & Koeve, W. (2023). Regionally disparate ecological responses to microplastic slowing of faecal pellets yields coherent carbon cycle response. Frontiers in Marine Science, 10. doi:10.3389/fmars.2023.1111838
Koeve, W., Kähler, P., & Oschlies, A. (2020). Does export production measure transient changes of the biological carbon pump’s feedback to the atmosphere under global warming? Geophysical Research Letters, 47(22). doi:10.1029/2020gl089928
Seeley, M. E., Song, B., Passie, R., & Hale, R. C. (2020). Microplastics affect sedimentary microbial communities and nitrogen cycling. Nature Communications, 11(1). doi:10.1038/s41467-020-16235-3
Kvale, K., Prowe, A. E., Chien, C., Landolfi, A., & Oschlies, A. (2021). Zooplankton grazing of microplastic can accelerate global loss of ocean oxygen. Nature Communications, 12(1). doi:10.1038/s41467-021-22554-w
Chemicals in Plastics: A Technical Report. (2023). Retrieved from United Nations Environment Programme website: https://www.unep.org/resources/report/chemicals-plastics-technical-report
