Koloni Rayap Tertua di Dunia ini Menyimpan Rahasia Masa Depan

CAPE TOWN - Pada suatu pagi bulan September yang cerah di Buffelsrivier, sudut terpencil Namaqualand sekitar 530 kilometer (329 mil) di utara Cape Town, ilmuwan tanah dari Universitas Stellenbosch Cathy Clarke dan Michele Francis, menyaksikan ekskavator Volvo raksasa menggali tanah kering berwarna oker.

Selama lima jam berikutnya, ekskavator tersebut bekerja keras menggali parit sepanjang 60 meter (197 kaki) dan sedalam 3 meter (10 kaki), menembus jantung gundukan tanah rendah raksasa yang dikenal oleh penduduk setempat sebagai heuweltjie atau "bukit kecil". Semua itu merupakan bagian dari proyek universitas untuk memahami mengapa air tanah di daerah tersebut sangat asin.

Dari Al Jazeera, setelah penggali kembali ke kota Springbok yang berpenduduk 12.790 jiwa, Clarke, Francis, dan sekelompok mahasiswa pascasarjana mulai menjelajahi parit tersebut. Mereka mulai dari ujung-ujungnya, yang Francis gambarkan sebagai "bagian yang membosankan", meraba tanah dan mencari tanda-tanda kehidupan. Saat mereka bergerak ke dalam, mereka mulai melihat kumpulan kecil rayap pemanen selatan (Microhodotermes viator) yang kebingungan dan berusaha keras memperbaiki kerusakan yang terjadi di rumah mereka.

Di tengah parit, dua meter (6,6 kaki) di bawah permukaan tanah, mereka menemukan "sarang besar yang tampak seperti alien raksasa", kata Francis kepada Al Jazeera.

Clarke mengangguk setuju: "Saat pertama kali melihatnya, saya tahu kami menyaksikan sesuatu yang istimewa. Itu jelas terlihat kuno... Dan hidup."

Setelah mereka meluangkan waktu untuk sekadar mengagumi hasil kerja makhluk sepanjang 1 centimeter (0,4 inci) ini, mereka beralih ke pekerjaan yang sedang mereka lakukan: mengambil sampel tanah. "Saya mendelegasikan tugas itu kepada seorang mahasiswa laki-laki muda dengan beliung," kata Clarke sambil tertawa.

"Tetapi dia tidak dapat membuat bilah baja menembus sisi parit." Tanahnya sangat keras, menurut John Midgley seorang ahli entomologi di Museum KwaZulu-Natal yang tidak terlibat dalam proyek tersebut - karena tanah itu merupakan bagian dari "gundukan kuno" yang dibuat oleh rayap selama ribuan tahun. Akhirnya, setelah banyak terengah-engah, mahasiswa pascasarjana itu berhasil memperoleh sampel seukuran bola sepak, yang dikirim untuk diuji.

Tantangan semacam ini merupakan pekerjaan sehari-hari bagi para ilmuwan tanah, kata Clarke, yang menggambarkan disiplin ilmunya sebagai "campuran menyenangkan dari berbagai hal mulai dari ilmu ember hingga teknik sinar-X dengan tingkat presisi tinggi".

Francis memberi tahu saya bahwa ketika mereka kembali ke hotel mereka di Springbok pada akhir hari, petugas kebersihan melaporkan mereka kepada manajer: "Dia pikir kami zama zamas (bahasa gaul Afrika Selatan untuk penambang ilegal) karena kamar kami dilapisi debu jingga ," katanya, seraya menambahkan, "Saya kira dia (petugas kebersihan) ada benarnya."

Para ilmuwan tanah secara naluriah tahu bahwa mereka telah menggali sarang rayap yang sangat tua. Namun, tak satu pun dari mereka siap untuk memperkirakan usia sarang tersebut. Mereka menyerahkan sampel untuk penanggalan radiokarbon dari sarang dan tanah dari lokasi di seluruh gundukan raksasa tersebut. Pengujian ini menganalisis karbon organik tanah (bahan organik terurai yang terseret ke dalam sarang oleh rayap) dan mineral tanah kalsit (karbon anorganik dalam bentuk kalsium karbonat) untuk memberikan gambaran lengkap tentang usia gundukan tersebut.

Pengujian menunjukkan bahwa bahan organik yang diseret ke dalam sarang oleh rayap telah ada di sana selama setidaknya 19.000 tahun. Mineral kalsit di dalam sarang, yang juga merupakan hasil aktivitas rayap, bahkan lebih tua lagi: Mineral tersebut telah ada selama 34.000 tahun, sejak sebelum Zaman Es terakhir.

Francis segera menunjukkan bahwa "ini tidak berarti rayap hidup di es". Seperti yang dijelaskannya, di bagian dunia yang gersang, Zaman Es sebenarnya adalah masa yang berlimpah: "Namaqualand menerima curah hujan yang melimpah dan menjadi magnet bagi semua jenis hewan."

Meskipun ahli entomologi Midgley tidak meragukan bahwa rayap telah aktif di area tersebut selama setidaknya 30.000 tahun (sarang yang telah menjadi fosil pertama kali ditemukan di area tersebut pada tahun 1930-an), ia mengatakan tidak ada cara untuk membuktikan bahwa sarang tersebut telah dihuni secara terus-menerus selama kurun waktu tersebut. "Terdapat kepadatan sarang yang tinggi di area tersebut. Rekolonisasi tampaknya tidak dapat dihindari, meskipun tidak selalu disengaja," jelas Midgley.

Bagaimanapun, penelitian oleh Clarke dan Francis menyoroti peran serangga yang disalahpahami ini sebagai insinyur ekosistem. Setidaknya 165 spesies rayap, dari 54 genera, ditemukan di Afrika bagian selatan. Meskipun ada perbedaan besar antara genera, semuanya dicirikan oleh tingkat organisasi sosial yang tinggi, dengan setiap spesies mengandung beberapa "kasta" yang berbeda. Bergantung pada kasta mereka - reproduktif (raja dan ratu ), prajurit atau pekerja - rayap dari spesies yang sama dapat terlihat dan berperilaku sangat berbeda.

Rayap pemanen selatan terutama memakan ranting dan tongkat, yang mereka bawa ke sarang mereka: dalam bahasa Afrikaans, mereka disebut stokkiesdraers (pembawa tongkat) atau houtkappers (penebang kayu). Selain julukan ini, kebanyakan orang hanya tahu sedikit tentang mereka - bahkan, mereka sering disamakan dengan semut. Satu-satunya waktu rayap biasanya dibicarakan adalah ketika petani mengeluh tentang kerusakan yang mereka timbulkan di padang rumput. Penggunaan pestisida untuk membunuh rayap masih menjadi praktik umum.

Rayap mungkin memiliki reputasi buruk, tetapi penelitian Clarke dan Francis menyoroti salah satu manfaat jangka panjang dari kebiasaan mereka memakan tongkat. Selama ribuan tahun, redistribusi bahan organik mereka secara drastis mengubah komposisi tanah, yang secara efektif menciptakan dua habitat berbeda dalam bioma yang sama. Beberapa spesies tanaman menyukai tanah heuweltjies yang kaya mineral, sementara tanaman lain telah beradaptasi untuk tumbuh di tanah yang tidak dihuni rayap.

"Rayap merupakan salah satu alasan keanekaragaman hayati Namaqualand yang luar biasa," kata Clarke. Bioma ini, yang secara resmi dikenal sebagai Succulent Karoo, dianggap sebagai " wilayah gurun dengan keanekaragaman hayati tertinggi di dunia ".

Namun ini bukan satu-satunya cara mereka memberi manfaat bagi planet ini.

Penemuan yang tidak disengaja
Heuweltjies yang dibentuk oleh rayap pemanen selatan sangat berbeda dengan puncak dramatis yang dibangun oleh spesies lain di Afrika, Australia, dan Amerika Selatan. Namun, hal ini tidak membuatnya kurang menarik. Berukuran hingga 40 meter (132 kaki) diameternya, gundukan terangkat yang berisi jaringan rumit terowongan dan sarang rayap ini menutupi hingga 27 persen permukaan Namaqualand.

Para ilmuwan berbeda pendapat mengenai apakah rayap benar-benar membangun heuweltjies - tetapi bahkan para skeptis mengakui bahwa rayap memainkan peran penting dalam pembentukannya.

Rayap pemanen selatan memiliki jangkauan distribusi yang luas, tetapi heuweltjies - yang merupakan hasil penumpukan material tanah halus, karbon, dan garam selama berabad-abad - hanya terbentuk di wilayah semi-gurun. Rayap pemanen selatan juga umum di dalam dan di sekitar Stellenbosch (kota universitas Winelands yang indah, sekitar 50 kilometer di timur Cape Town, tempat Clarke tinggal), tetapi hujan musim dingin yang lebat dan vegetasi yang lebat mencegah pembentukan gundukan. Di sini, keberadaan rayap disorot oleh rumpun semak besar di fynbos yang bersemak (vegetasi asli) dan di petak-petak yang kaya nutrisi di kebun anggur dan kebun buah.

Buffelsrivier, yang menerima curah hujan sekitar empat kali lebih sedikit daripada Stellenbosch, memiliki cerita yang berbeda. Heuweltjies yang besar dan lebat menghiasi lanskap sejauh mata memandang. Di musim semi, heuweltjies sangat mudah dikenali, karena heuweltjies dikelilingi oleh lingkaran bunga.

Clarke dan Francis mulai menyelidiki Buffelsrivier heuweltjies dalam upaya untuk memahami mengapa air tanah di sekitarnya begitu asin - rayap hanyalah tontonan sampingan. "Tujuannya adalah untuk menentukan umur air tanah," jelas Francis. "Apakah sudah sangat tua? Atau apakah air tanah diisi ulang setiap kali hujan?"

Saat menentukan umur air, mereka harus menentukan umur sedimen di sekitarnya. Proses ini tidak hanya menghasilkan penemuan sarang rayap yang sangat tua secara tidak sengaja. Proses ini juga memastikan bahwa garam dan mineral lain di air tanah merupakan hasil langsung dari aktivitas rayap. Saat hujan turun, Francis menjelaskan, "garam yang terbentuk di gundukan selama ribuan tahun terbuang ke sistem air tanah melalui jalur aliran yang dibuat oleh aksi rayap yang menggali terowongan, mendorong mineral terlarut semakin dalam."

Penyerap karbon yang terabaikan

Sementara hal ini memberikan penjelasan pasti untuk air tanah hipersalin di wilayah tersebut, hal ini juga membuat para ilmuwan berpikir tentang peran rayap dalam memerangi perubahan iklim - sesuatu yang belum pernah dipertimbangkan untuk spesies ini.

Dengan menyeret ranting dan dahan ke bawah tanah, rayap menambahkan simpanan karbon organik baru ke tanah pada kedalaman lebih dari satu meter (tiga kaki). Penyimpanan karbon organik yang dalam ini, jelas Clarke, "mengurangi kemungkinan karbon dilepaskan kembali ke atmosfer dan berarti gundukan tersebut bertindak sebagai penyerap karbon jangka panjang". Pemanenan bahan tanaman secara terus-menerus juga meningkatkan status kesuburan gundukan ini. Oleh karena itu, muncullah lingkaran bunga musim semi.

Namun, kemampuan rayap untuk menyerap tidak berhenti di situ. Penguraian biologis kotoran rayap (dikenal sebagai frass) memicu serangkaian reaksi biologis, yang menghasilkan pembentukan kalsium karbonat - bahan pembuat batu kapur. Kalsium karbonat ini adalah bentuk karbon yang sangat stabil yang terkunci di dalam tanah selama ribuan tahun. Sebagian karbon ini meresap ke dalam air tanah dan dapat bertahan selama berabad-abad.

"Ini adalah jenis metode penyimpanan karbon jangka panjang [14,6 metrik ton] yang coba ditiru oleh perusahaan penyimpanan karbon," kata Clarke. "Namun rayap telah melakukannya selama ribuan tahun.

"Sudah saatnya kita berhenti memandang rayap sebagai hama dan mulai melihat peran penting yang dapat mereka mainkan dalam melawan pemanasan global."

Midgley, ahli entomologi, setuju, "Rayap adalah makhluk menarik yang meningkatkan keanekaragaman hayati dengan berbagai cara yang tak terduga. Misalnya, kami menemukan spesies lalat terbang yang bergantung pada kotoran rayap sebagai habitat larvanya … tanpa rayap, rayap akan punah. Semakin banyak kami menjelajah, semakin banyak aspek menarik dari kehidupan rayap yang akan muncul."

Clarke dan Francis percaya bahwa "aktivitas rayap harus dimasukkan ke dalam model karbon". Model-model ini saat ini berfokus terutama pada hutan dan lautan, jadi "mencakup gundukan rayap dapat membantu memberikan pemahaman yang lebih komprehensif tentang dinamika karbon global".

Hingga penemuan Clarke dan Francis, bahan organik tertua yang ditemukan di koloni rayap berasal dari ayam berusia 4000 tahun di Brasil. Meski demikian, sangat sedikit penelitian yang menggunakan mesin berat untuk menembus kerak keras yang dibentuk oleh serangga tersebut, jadi ada kemungkinan besar ada koloni yang lebih tua di luar sana - baik di Namaqualand atau di tempat lain.

Meskipun berprofesi sebagai ilmuwan tanah dan bukan ahli entomologi, Francis mengaku telah jatuh hati pada serangga berwarna madu dan masyarakatnya yang kompleks. "Saya tahu kita tidak seharusnya menganggap serangga memiliki kualitas manusia," katanya. "Namun, saya tidak dapat menahan diri. Jika saya punya waktu dan dana yang tidak terbatas, saya ingin menggali gundukan rayap di seluruh dunia."

Namun, untuk saat ini, ia harus puas dengan proyek lanjutan yang mengkaji lebih mendalam mekanisme penyerapan karbon di heuweltjies Namaqualand. Universitas Stellenbosch memprakarsai proyek tersebut, tetapi berkat hibah multinasional yang didanai oleh National Science Foundation (AS) dan National Research Foundation (Afrika Selatan), proyek tersebut kini memiliki tim yang terdiri dari ahli mikrobiologi, ekologi, dan geokimiawan dari AS dan ilmuwan Afrika Selatan.

Akhirnya, para insinyur ekosistem berukuran kecil ini mendapatkan perhatian yang layak mereka dapatkan.