L’extranya funció dels animals del sòl en la descomposició de les fulles mortes

Open PDF in new window.

François-Xavier Joly 1, i Jens-Arne Subke1*

1 Biological and Environmental Sciences, University of Stirling, Stirling, United Kingdom

Quan les fulles de les plantes moren, cauen i s’acumulen sobre el sòl on ocorre un procés important: es descomponen. La descomposició és essencial per al reciclatge de nutrients i per retornar-los al sòl. Aquest procés el realitza principalment un exèrcit de criatures anomenades microbis, invisibles a ull nu, que van fent podrir lentament les fulles mortes. Però altres criatures més grans, com els milpeus i els cargols, també mengen les fulles mortes. Aquestes criatures més grans no digereixen molt bé les fulles i tornen la major part de la matèria de les fulles al sòl com a excrements, els quals seran descompostos posteriorment pels microbis. Afecta aquesta transformació de les fulles mortes en excrements el procés de reciclatge? En recollir excrements de molts animals del sòl que s’alimenten de fulles mortes, vam descobrir que aquests es descomponien més ràpidament que les fulles mortes intactes. Això significa que els animals del sòl ajuden en la descomposició de les fulles mortes, no pas digerint-les, sinó transformant-les en excrements.

PER QUÈ ESTUDIAR LES FULLES MORTES?

Les plantes són la base de tota la vida a la Terra. Gràcies a les seves fulles, les plantes poden utilitzar l’energia del sol per captar diòxid de carboni de l’aire i transformar-lo en sucres. Aquest procés, anomenat fotosíntesi, és absolutament essencial per a la vida a la Terra. Els sucres obtinguts s’utilitzen per fer créixer més parts de la planta (fulles, tiges, arrels), que poden ser menjades per moltes altres criatures. Però les fulles d’una planta només viuen uns mesos o uns pocs anys. Quan arriba el moment que les plantes les perden, les fulles mortes s’acumulen al sòl, on comença un altre procés important: la descomposició de les fulles mortes. Aquest procés de descomposició és tan crític com la fotosíntesi, ja que permet que el carboni del qual estan fetes les fulles torni a l’atmosfera com a diòxid de carboni, que podrà ser utilitzat de nou per altres plantes. A través de la descomposició, els nutrients continguts a les fulles mortes també tornen al sòl, on poden ser utilitzats de nou per les plantes per formar noves fulles. Només gràcies a aquest fràgil equilibri entre fotosíntesi i descomposició el cicle de la vida continua.

ELS MICROBIS DESCOMPONEN LES FULLES MORTES

Com es produeix la descomposició? Aquest procés crucial es realitza principalment per un grup d’organismes del sòl: els microbis. Els microbis contenen fongs —els mateixos organismes que formen els bolets— i bacteris. Els microbis són tan petits que la majoria són invisibles a ull nu, però són extremadament abundants al sòl. Només 1 g de sòl pot contenir 10 mil milions de microbis. Aquests microbis utilitzen les fulles mortes com a aliment. Les digereixen alliberant molts enzims diferents al sòl. Aquestes enzims són com unes tisores que tallen les grans fulles mortes en petits fragments microscòpics. Els microbis poden digerir aquests petits trossos de fulla per obtenir energia i créixer. Després, els microbis alliberen el carboni de nou a l’atmosfera com a diòxid de carboni. El cicle de la vida pot continuar.

Però els microbis no poden descompondre totes les fulles mortes a la mateixa velocitat. Algunes plantes, com els pins o les faigs, formen fulles robustes, força gruixudes i pobres en nutrients. Aquestes fulles no són gaire eficients en fotosíntesi, però poden sobreviure fins i tot en condicions difícils. Com a conseqüència, quan moren, aquestes fulles es descomponen lentament perquè ofereixen pocs nutrients i poca superfície per al creixement dels microbis. D’altra banda, plantes com els freixes o el trèvol formen fulles més primes i amb més nutrients. Aquestes fulles són menys resistents a danys però són més eficients en fotosíntesi. Quan aquestes fulles més primes i nutritives moren, ofereixen molts més nutrients i més superfície per als microbis, per la qual cosa es descomponen més ràpidament.

ELS ANIMALS AJUDEN ELS MICROBIS AMB LA DESCOMPOSICIÓ

Els microbis no són les úniques criatures del sòl que descomponen les fulles mortes. Molts animals més grans del sòl, com els milpeus, els cucs de terra, els porquets de Sant Antoni, i els cargols, també s’alimenten de fulles mortes (Figures 1A–C). En alguns tipus de boscos, i fins i tot als deserts, la majoria de les fulles mortes que cauen cada any són menjades per aquests animals [1–4]. No obstant això, de totes les fulles que aquests animals mengen (per exemple, Figura 1D), només una petita part es digereix i es utilitzada pels animals. La major part es retorna al sòl com a excrements, és a dir, com a fems (Figura 1E). Això vol dir que, en els ecosistemes on aquests animals són abundants, les fonts principals de matèria orgànica per als bacteris i fongs no són les fulles mortes, sinó els excrements. Independentment del tipus de fulles mortes menjades, aquests excrements són sempre molt més petits que les fulles mortes, i estan formats per desenes de milers de petits fragments de fulla (Figura 1F). Aquesta transformació de les grans fulles mortes en trossos petits proporciona molta més superfície per als microbis perquè hi puguin créixer i descompondre-les.

La importància de convertir les fulles mortes en excrements no està ben entesa. Els excrements es descomponen més fàcilment pels microbis que les fulles mortes intactes? Si és així, és aquest efecte més important per a les fulles gruixudes i robustes que per a les fulles primes que ja es descomponen fàcilment pels microbis? Tots els animals que s’alimenten de fulles mortes ajuden els microbis a descompondre-les? En aquest estudi, vam voler respondre aquestes preguntes [5].

LA FÀBRICA D’EXCREMENTS: ESTUDIANT LA DESCOMPOSICIÓ AL LABORATORI

Per estudiar la importància de convertir les fulles mortes en excrements, vam haver de trobar i recollir desenes de milers d’excrements frescos de diversos animals del sòl que mengen diferents tipus de fulles mortes. Aquesta tasca és impossible a la natura, ja que els excrements són molt petits i és impossible determinar quina espècie d’animal els ha produït, o quin tipus de fulles mortes ha menjat. Per això, vam inventar un nou tipus d’experiment especial: una fàbrica d’excrements. Vam començar passejant per diversos boscos i praderies de les terres baixes escoceses, on vam recollir milers d’animals del sòl de sis espècies, incloent tres espècies de milpeus, dues espècies de porquets de Sant Antoni i una espècie de cargol. També vam recollir fulles mortes de sis espècies d’arbres conegudes per descompondre’s a diferents velocitats: roures, faigs, avellaners, aurons, castanyers d’Índia i til·lers (Figura 2). Vam portar totes les mostres al laboratori i, utilitzant caixes de plàstic, vam emparellar cada espècie d’animal amb cada tipus de fulla morta. En total, vam tenir 36 combinacions fulla/animal. Vam deixar que els animals mengessin i, dues vegades a la setmana durant 1 mes, vam recollir els seus excrements. Aquests excrements eren molt diversos: variaven de color depenent de les fulles mortes que havien menjat, i variaven de forma segons el tipus d’animal (Figura 2).

Després de la recollida d’excrements, vam mesurar la velocitat a la qual es descomponien aquests excrements en comparació amb les fulles mortes intactes. Vam voler mesurar-ho en condicions que altres investigadors de tot el món poguessin repetir per verificar els nostres resultats o per comparar les nostres troballes amb les que utilitzen diferents espècies d’animals o fulles. Per fer-ho, vam crear petits sistemes de sòl artificials al laboratori. Vam omplir petits pots amb sòl d’un camp local i vam col·locar una petita quantitat d’excrements o de fulles mortes a sobre del sòl, separant-lo de la superfície per un teixit de malla fina. La malla ens va permetre recuperar fàcilment els trossos restants de femtes o fulles mortes, però al mateix temps deixava que els microbis del sòl passessin a través d’ella i descomponguessin les femtes o les fulles mortes. Vam col·locar els pots en una sala fosca, calenta i humida durant 6 mesos. Cada setmana, afegíem aigua als pots per mantenir la humitat del sòl òptima per als microbis. Després de 6 mesos, vam recuperar les femtes i les fulles mortes restants. Vam eixugar-les, pesar-les i vam comparar la massa de les mostres amb la seva massa inicial, per saber quina quantitat de les fulles i les femtes havien estat descompostes pels microbis durant aquests 6 mesos.

QUÈ VAM DESCOBRIR?

Els nostres experiments van conduir a dues descobertes molt interessants. Primer, per a totes les espècies d’animals que vam estudiar, vam descobrir que les femtes es descomponien un 38% més ràpid de mitjana que les fulles mortes (Figura 3). Aquests resultats van ser molt consistents tot i que els cargols, els milpeus i els porquets de Sant Antoni són espècies molt diferents. Creiem que les femtes es descomponen més ràpidament perquè els animals transformen les grans fulles mortes en milers de petits trossos, que són més fàcils per als microbis de créixer-hi i descompondre. La nostra segona descoberta important va ser que l’augment de la velocitat de descomposició no era el mateix per a tots els tipus de fulles mortes. Quan els animals menjaven fulles mortes que eren fàcils per als microbis de descompondre, les seves femtes no es descomponien molt més ràpidament que les fulles mortes. No obstant això, quan els animals menjaven fulles mortes que eren difícils per als microbis de descompondre, les seves femtes es descomponien molt més ràpidament que les fulles no menjades. A causa d’això, les grans diferències en la velocitat de descomposició entre els diversos tipus de fulles mortes pràcticament desapareixen un cop les fulles són menjades pels animals i transformades en femtes.

ELS ANIMALS DEL SÒL CONTRIBUEIXEN AL CICLE DE LA VIDA

En resum, en transformar les fulles mortes en femtes, els animals del sòl acceleren la descomposició realitzada pels microbis. Aquesta és la raó per la qual no veiem piles de fulles mortes sobre el sòl, especialment sota plantes amb fulles de descomposició lenta. Més important encara, en transformar les fulles mortes en femtes, els animals del sòl ajuden el carboni de les fulles a tornar a l’atmosfera com a diòxid de carboni, i ajuden els nutrients a tornar al sòl, on aquestes substàncies crítiques poden ser utilitzades novament per les plantes. Per tant, els animals del sòl ajuden a mantenir l’equilibri crític entre la fotosíntesi i la descomposició que sustenta les plantes—i que per tant sustenta tota la vida a la Terra!

GLOSSARI

Fotosíntesi

El procés mitjançant el qual les plantes capturen l’energia de la llum solar amb les seves fulles per transformar el diòxid de carboni i l’aigua en sucres.

Descomposició

El procés pel qual la matèria complexa d’origen vegetal o animal es descompon en una forma més senzilla, produint diòxid de carboni i nutrients.

Enzim

Proteïnes que poden descompondre molècules grans i complexes en molècules més petites i simples.

Microbis

Petits éssers vius, invisibles a l’ull humà, com bacteris o fongs. També s’anomenen “microorganismes”.

Femtes

Restes del menjar que els animals no digereixen. En altres paraules, caca.

FONT ORIGINAL DE L’ARTICLE

Joly F-X, Coq S, Coulis M, David J-F, Hättenschwiler S, Mueller CW, Prater I, Subke J-A. Detritivore conversion of litter into faeces accelerates organic matter turnover. Commun Biol (2020) 3:660.

REFERÈNCIES

**EDITED BY **: Rémy Beugnon, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germany

**SCIENCE MENTOR: **Maria Claudia Segovia-Salcedo

CITATION: Joly F-X and Subke J-A (2022) The Bizarre Role of Soil Animals in the Decomposition of Dead Leaves. Front. Young Minds 10:638736. doi: 10.3389/frym.2022.638736

CONFLICT OF INTEREST: The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.

COPYRIGHT©2022 Joly and Subke. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.

JOVE REVISOR

JUAN DIEGO, EDAT: 15

Hola, em dic Juan Diego i acabo de fer 15 anys. Sóc de l’Equador però vaig créixer als Estats Units. Tinc moltes aficions. El meu passatemps preferit és jugar a videojocs perquè em permet jugar amb els meus amics ara que estic confinat a causa de la pandèmia. M’agraden els animals i la natura. Per això, com a part d’un projecte escolar, actualment estic treballant en un petit llibre d’adhesius sobre espècies en perill d’extinció de l’Equador.

AUTORS

FRANÇOIS-XAVIER JOLY

François-Xavier Joly és un ecòleg del sòl francès que treballa a la Universitat de Viena, a Àustria. La seva recerca se centra a entendre com els organismes del sòl contribueixen a la descomposició de les plantes mortes i com aquest procés pot canviar a causa dels canvis globals, com ara la pèrdua de biodiversitat i el canvi climàtic. *joly.fx@gmail.com

JENS-ARNE SUBKE

Jens-Arne Subke és un ecòleg d’ecosistemes a la Universitat de Stirling i està interessat en les interaccions entre les plantes, el sòl i el medi ambient. Intenta respondre preguntes sobre com el carboni captat de l’atmosfera per les plantes pot estabilitzar-se en els sòls per reduir les concentracions de CO₂ atmosfèric.

TRADUCTORA

SANDRA****VARGA

La Sandra és Professora Associada a la Universitat de Lincoln, el Regne Unit. A part d’impartir classes en biologia, fa recerca investigant les relacions entre les plantes i el sòl per entendre com el canvi climàtic està afectant aquestes interaccions, i investiga com els microbis del sòl poden contribuir a la producció de plantes d’una manera més sostenible.

FINANÇAMENT (TRADUCCIÓ)

L’equip de Translating Soil Biodiversity agraeix el suport del Centre Alemany per a la Recerca Integrativa de Biodiversitat (iDiv) Halle-Jena-Leipzig, finançat per la Fundació Alemanya per a la Recerca (DFG FZT 118, 202548816).

CITATION (TRADUCCIÓ)

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.**REFERÈNCIA (TRADUCCIÓ): **Joly F-X and Subke J-A (2025) L’extranya Funció Dels Animals Del Sòl En La Descomposició De Les Fulles Mortes (Traducció al català: Sandra Varga). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in 2022, 8:545370. doi: 10.3389/frym.2020.545370

Figures

Figura 1: (A–C) Exemples d'animals del sòl que mengen fulles mortes i les transformen en femtes. (D) Exemple de fulles mortes que aquests animals poden menjar. (E) Exemples de femtes d'animals que mengen fulles mortes. (F) Les femtes dels animals que m Figura 1: (A–C) Exemples d’animals del sòl que mengen fulles mortes i les transformen en femtes. (D) Exemple de fulles mortes que aquests animals poden menjar. (E) Exemples de femtes d’animals que mengen fulles mortes. (F) Les femtes dels animals que mengen fulles estan compostes per molts petits fragments de fulles.

Figura 2: Femtes recollides de sis animals del sòl diferents que estaven alimentant-se de sis tipus diferents de fulles mortes. Figura 2: Femtes recollides de sis animals del sòl diferents que estaven alimentant-se de sis tipus diferents de fulles mortes. Les femtes estan dibuixades a escala, però les fulles i els animals no ho estan. Es pot veure que el color de les femtes depèn de les fulles mortes que s’han menjat, amb un color clar quan l’animal va menjar fulles de faig i un color més fosc quan va menjar fulles de til·ler. En canvi, la forma de les femtes depèn de l’animal, amb femtes ovalades per als milpeus, femtes rectangulars per als porquets de Sant Antoni i cilíndriques per als cargols (Crèdit de la imatge: adaptat de [5]).

Figura 3: En transformar les fulles mortes en femtes, els animals del sòl afecten la velocitat a la qual es descomponen les fulles mortes. Figura 3: En transformar les fulles mortes en femtes, els animals del sòl afecten la velocitat a la qual es descomponen les fulles mortes. De mitjana, les femtes dels animals del sòl es descomponien un 38% més ràpid que les fulles mortes intactes. Aquest efecte depèn del tipus de fulles mortes. Quan els animals menjaven fulles mortes que eren fàcils per als microbis de descompondre (mostrades en groc clar), les seves femtes no es descomponien molt més ràpid que les fulles mortes. No obstant això, quan menjaven fulles mortes que eren difícils per als microbis de descompondre (mostrades en marró fosc), els fragments de fulles resultants en les femtes es descomponien molt més ràpidament.