Para ilmuwan memperkirakan bahwa 80 persen permukaan tanah Bumi sekarang memiliki tanda aktivitas manusia, dari jalan menuju tanaman hingga menara ponsel.
Di bawah praktik penggunaan lahan saat ini, penelitian menunjukkan, masyarakat mengambil bagian yang lebih besar dari sumber daya hayati planet ini untuk memenuhi tuntutan manusia. Ada kekhawatiran yang berkembang bahwa perubahan lingkungan yang dihasilkan dapat secara serius merusak fungsi alami ekosistem darat. Ini dapat mengancam kapasitas jangka panjang mereka untuk mempertahankan kehidupan di Bumi dengan memberikan layanan penting seperti produksi makanan, penyaringan air dan udara, peraturan iklim, perlindungan keanekaragaman hayati, pengendalian erosi dan penyimpanan karbon.
"Pada akhirnya, kita perlu mempertanyakan berapa banyak produktivitas biosfer yang dapat kita peroleh sebelum sistem planet pecah, " Jonathan Foley dan sekelompok rekan penulis mengingatkan dalam makalah yang diterbitkan Juli lalu dalam Prosiding National Academy of Sciences (PNAS) ).
Foley, direktur Pusat Keberlanjutan dan Lingkungan Global di University of Wisconsin-Madison, menggunakan model komputer canggih dan pengukuran satelit untuk menganalisis hubungan antara perubahan penggunaan lahan dan kondisi lingkungan di seluruh dunia. Penelitian ini menunjukkan bahwa pertanian adalah bentuk dominan dari penggunaan lahan manusia saat ini, dengan sekitar 35 persen dari semua lahan bebas es sekarang digunakan untuk bercocok tanam dan memelihara ternak. Itu naik dari hanya 7 persen pada tahun 1700.
Luasnya konversi lahan secara fisik untuk aktivitas manusia hanyalah sebagian dari cerita. Intensitas kegiatan semacam itu juga sangat penting: penggunaan lahan yang lebih intensif biasanya menghabiskan lebih banyak sumber daya.
Salah satu gambar terbaik sejauh ini tentang dampak kolektif manusia pada ekosistem darat berasal dari sebuah studi baru, juga di PNAS Juli, oleh tim peneliti Eropa. Mereka menyusun peta eksplisit spasial, dalam satuan 6, 2 mil persegi, yang menunjukkan tidak hanya apa jenis penggunaan lahan lokal yang mendominasi di seluruh dunia, tetapi secara kasar berapa banyak energi biomassa — atau produktivitas alami — yang dikonsumsi oleh berbagai praktik penggunaan lahan. (Energi biomassa yang tersisa tersedia untuk mendukung fungsi biologis di semua tingkat trofik lainnya, atau jaring makanan, dari ekosistem.)
"Hasil kami menunjukkan bahwa manusia, hanya satu dari 2 hingga 20 juta spesies di planet ini, menggunakan 25 persen energi trofik yang tersedia di semua ekosistem darat, " kata pemimpin penulis Helmut Haberl dari Universitas Klagenfurt di Wina. "Itu ketidaksamaan yang cukup dramatis."
Pola penggunaan lahan manusia sangat bervariasi di seluruh dunia, dipengaruhi oleh kondisi biofisik dan sosial ekonomi. Di seluruh wilayah besar Asia dan Afrika sub-Sahara, misalnya, pertanian subsisten dan pertanian skala kecil masih standar. Namun secara umum, ada pergeseran stabil ke arah penggunaan lahan yang lebih intensif saat ini, didorong oleh meningkatnya standar hidup dan pertumbuhan populasi yang memicu meningkatnya permintaan barang dan jasa.
Pertanian modern menawarkan contoh yang baik. Dalam 40 tahun terakhir, panen gandum global berlipat ganda meskipun total lahan pertanian hanya meningkat 12 persen. Memeras lebih banyak hasil dari lahan pertanian dimungkinkan berkat varietas biji-bijian baru, pupuk kimia, mekanisasi dan irigasi. Tetapi kerugiannya adalah kerusakan lingkungan yang lebih besar, termasuk degradasi tanah, peningkatan penggunaan pestisida dan polusi air dari limpasan nutrisi.
Studi baru lainnya menggambarkan jenis kerusakan lingkungan besar-besaran yang dapat disebabkan oleh praktik pertanian modern dalam jangka panjang. Diterbitkan di PNAS pada bulan Agustus, laporan itu menunjukkan bahwa basis lahan pertanian planet ini mungkin sudah lebih rapuh daripada yang disadari masyarakat. Setelah mengumpulkan catatan dari seluruh dunia, David Montgomery dari University of Washington di Seattle menyimpulkan bahwa metode pertanian berbasis bajak konvensional secara dramatis mempercepat erosi tanah global. Itu terjadi, katanya, pada tingkat 10 hingga 100 kali di atas tingkat di mana tanah baru dibuat.
"Ini berarti kita bisa melepas tanah lapisan atas dalam beberapa ratus hingga beberapa ribu tahun, " kata Montgomery. "Tingkat erosi saat ini adalah salah satu yang harus mengkhawatirkan peradaban selama beberapa abad berikutnya, tetapi masalah ini berlangsung sangat lambat sehingga sulit bagi orang untuk membungkus kepala mereka di sekitarnya."
Untuk mengatasi masalah ini, Montgomery mengadvokasi adopsi luas pertanian tanpa-sampai. Pendekatan itu melupakan penggunaan bajak untuk mengubah tanah, yang membuat tanah lapisan atas lebih rentan terhadap erosi; sebagai gantinya, para petani dengan ringan mengocok tanaman janggut ke tanah lapisan atas. Meskipun pertanian tanpa-tanam mungkin memerlukan penggunaan pestisida dan herbisida dalam beberapa kondisi, ini akan lebih besar daripada jangka panjangnya dengan sejumlah manfaat, kata Montgomery. Pertanian tanpa-tanam, ia menegaskan, akan mengurangi erosi hingga mendekati tingkat produksi tanah alami. Manfaat lain termasuk peningkatan kesuburan tanah dan peningkatan penyimpanan karbon karena lebih banyak bahan organik menumpuk di tanah.
Selama bertahun-tahun, para ilmuwan secara luas berasumsi bahwa erosi tanah besar-besaran dari pertanian memainkan peran penting dalam perubahan tingkat karbon di atmosfer. Namun sifat pasti dari hubungan itu tidak dipahami dengan baik, dan bukti dari berbagai studi sangat bertentangan. Beberapa penelitian telah menyimpulkan bahwa erosi tanah global dari pertanian melepaskan sejumlah besar karbon ke atmosfer; yang lain menemukan efek "wastafel" karbon yang cukup besar.
Laporan Oktober di Science membantah kedua klaim itu. Dengan menggunakan metode analisis baru, tim ilmuwan internasional yang dipimpin oleh Kristof Van Oost dari Universitas Katolik Leuven di Belgia menemukan bahwa erosi tanah pertanian global memiliki efek minimal pada tingkat karbon atmosfer. Itu memang menangkap karbon, kata para peneliti ini, tetapi hanya sebuah fragmen, dalam jumlah jauh di bawah beberapa perkiraan sebelumnya.
Diana Parsell dari Falls Church, Va., Sering menulis tentang topik-topik dalam sains.
