Api membakar materi tanaman dan lapisan organik di dalam tanah, dan pada kebakaran hutan yang parah hal ini menyebabkan erosi dan pencucian karbon. Diperlukan waktu bertahun-tahun atau bahkan puluhan tahun untuk mengakumulasi kembali karbon tanah yang hilang. Tetapi para peneliti mengatakan bahwa kebakaran juga dapat menyebabkan transformasi lain di dalam tanah yang dapat mengimbangi kehilangan karbon langsung ini, dan dapat menstabilkan karbon ekosistem.

Api menstabilkan karbon di dalam tanah dalam beberapa cara. Ini menciptakan arang, yang sangat tahan terhadap dekomposisi, dan membentuk 'agregat'--gumpalan fisik tanah yang dapat melindungi bahan organik kaya karbon di pusatnya. Api juga dapat meningkatkan jumlah karbon yang terikat erat pada mineral di dalam tanah.

“Ekosistem dapat menyimpan karbon dalam jumlah besar ketika frekuensi dan intensitas kebakaran tepat. Ini semua tentang keseimbangan karbon yang masuk ke tanah dari biomassa tanaman yang mati, dan karbon yang keluar dari tanah dari dekomposisi, erosi, dan pencucian,” kata Pellegrini.

Ketika kebakaran terlalu sering atau intens--seperti yang sering terjadi di hutan yang ditanami dengan rapat--mereka membakar semua bahan tanaman mati yang akan terurai dan melepaskan karbon ke dalam tanah. Kebakaran dengan intensitas tinggi juga dapat mengganggu kestabilan tanah, memecah bahan organik berbasis karbon dari mineral dan membunuh bakteri dan jamur tanah.

Tanpa api, karbon tanah didaur ulang--bahan organik dari tanaman dikonsumsi oleh mikroba dan dilepaskan sebagai karbon dioksida atau metana. Namun jarang, kebakaran yang lebih dingin dapat meningkatkan retensi karbon tanah melalui pembentukan arang dan agregat tanah yang melindungi dari dekomposisi.

Para ilmuwan mengatakan bahwa ekosistem juga dapat dikelola untuk meningkatkan jumlah karbon yang tersimpan di tanah mereka. Sebagian besar karbon di padang rumput disimpan di bawah tanah, di akar tanaman. Pembakaran terkendali, yang membantu mendorong pertumbuhan rumput, dapat meningkatkan biomassa akar dan oleh karena itu meningkatkan jumlah karbon yang tersimpan.

“Dalam mempertimbangkan bagaimana ekosistem harus dikelola untuk menangkap dan menyimpan karbon dari atmosfer, api sering dipandang sebagai hal yang buruk. Kami berharap studi baru ini akan menunjukkan bahwa jika dikelola dengan baik, api juga bisa baik-baik untuk menjaga keanekaragaman hayati maupun untuk penyimpan karbon," ujar Pellegrini.

Studi ini berfokus pada karbon yang tersimpan di lapisan tanah atas, yang didefinisikan sebagai karbon yang kedalamannya kurang dari 30 cm. Lebih karbon disimpan dalam dunia tanah daripada di vegetasi global dan suasana gabungan. Kebakaran alami terjadi di sebagian besar ekosistem di seluruh dunia, menjadikan api sebagai proses penting dalam siklus karbon global.