La terra no està morta: Com el seu ús afecta el sòl?
Open PDF in new window.
Jes Hines 1,2, Franciska de Vries3*
1 German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv) Jena-Halle-Leipzig, Leipzig, Germany2 *Institute of Biology, Leipzig Universität, Leipzig, Germany; 3 *
Institute for Biodiversity and Ecosystem Dynamics, University of Amsterdam, Amsterdam, Netherlands
Els humans utliitzem la terra per cultivar aliments, i els mètodes agrícoles que fem servir poden influir en els organismes que viuen al sòl. Els organismes del sòl fan una feina important, com ara descompondre la matèria orgànica i alliberar nutrients per al creixement de les plantes. Podem produir més aliments en un espai més petit afegint més pesticides i fertilitzants a les terres de conreu, però aquests mètodes també poden danyar els organismes del sòl i la feina que hi fan. En canvi, podem utilitzar mètodes més suaus per cultivar els aliments, els quals són millors per als animals del sòl, però aquests mètodes requereixen més espai. Les persones d’arreu del món necessiten aliments per viure de manera saludable. Com que tots compartim una sola superfície terrestre és important recordar com l’agricultura afecta els animals del sòl abans que decidim com utilitzar la terra per conreus.
7,8 BILIONS DE PERSONES, I CREIXENT, MENGEN ALIMENTS QUE CREIXEN AL SÒL
Hi ha 7,8 bilions de persones i totes elles necessiten menjar aliments saludables. Les verdures i altres conreus formen part d’una dieta saludable. Però produir aliments per a tantes persones té un cost per al medi ambient. Primer, necessitem prou terres de conreu i segon, necessitem pràctiques agrícoles que mantinguin l’entorn saludable. Els organismes que viuen al sòl ens poden dir si les nostres pràctiques agrícoles són bones o dolentes per al medi ambient.
Hi ha bilions d’organismes que viuen al sòl, com bacteris, fongs, nematodes i isòpodes (Figura 1). Tots ells mengen, creixen, utilitzen oxigen i alliberen diòxid de carboni, igual que nosaltres. Quan els organismes del sòl duen a terme aquests processos vitals, alliberen nutrients dels seus aliments que són útils per al creixement de les plantes (Figura 1). També barregen la matèria orgànica (és a dir, plantes i organismes morts) amb el sòl. També en milloren l’estructura, cosa que millora la disponibilitat d’aigua per a les plantes. Els organismes del sòl subministren els recursos que ajuden les plantes a produir els aliments que ens agraden de menjar. Els sòls proporcionen serveis ecosistèmics importants, com la filtració d’aigua i el reciclatge de nutrients, que ajuden a mantenir els humans vius i saludables.
ELS ORGANISMES DEL SÒL FORMEN UNA XARXA ALIMENTÀRIA SOTA ELS TEUS PEUS
Els organismes del sòl no treballen sols; estan connectats entre ells a través d’una xarxa d’interaccions anomenada xarxa tròfica del sòl. Els canvis en l’abundància d’una espècie poden afectar l’abundància dels seus depredadors i les seves preses, en una cadena d’interaccions anomenada canal d’energia (Figura 1). Les xarxes alimentàries del sòl tenen tres canals principals d’energia: un alimentat per bacteris, un altre per fongs i un tercer per les arrels de les plantes. Els bacteris i els fongs mengen matèria orgànica, com arrels i fulles mortes, i posteriorment són menjats per altres organismes. També hi ha organismes que s’alimenten directament de les arrels vives, com els nematodes que mengen arrels (un tipus de cucs petits), que també són menjats per altres animals. Quan els humans utilitzen la terra d’una manera que distorsiona aquests canals d’energia (per exemple, llaurant la terra o afegint fertilitzants), aquestes pràctiques poden alterar la capacitat de les xarxes alimentàries del sòl per proporcionar els serveis ecosistèmics habituals. Però quantes espècies es veuen afectades pels humans i quin és l’efecte de les nostres accions en els processos que els organismes del sòl realitzen normalment?
UN EXPERIMENT QUE INVESTIGA ELS EFECTES DE L’ÚS DE LA TERRA SOBRE LES XARXES ALIMENTÀRIES DEL SÒL
Els científics van formular la hipòtesi que diferents tipus d’intensitat de cultiu afectaven l’estructura de les xarxes alimentàries del sòl (Figura 2) [1]. Pensaven que l’ús intensiu de la terra, com ara llaurar la terra, reduiria el nombre d’organismes del sòl i en limitaria els serveis ecosistèmics que proporciona [1]. Els científics també pensaven que els organismes del sòl serien més abundants quan els agricultors aplicaven pràctiques d’ús extensiu de la terra (com prats de fenc i pastures). En l’ús extensiu de la terra, s’hi llaura menys i s’hi afegeix menys, però es necessita més espai per produir la mateixa quantitat d’aliments. Els científics pensaven que els organismes del sòl estarien millor als prats naturals, on els agricultors no utilitzen la terra per cultivar conreus [1].
Amb l’objectiu d’utilitzar llocs exposats a una àmplia gamma de condicions ambientals (temperatura, precipitacions, textura del sòl, etc.), un equip de científics va visitar quatre països d’Europa: Suècia, Txèquia, Regne Unit i Grècia. A cada país, van visitar llocs amb tres tipus d’ús de la terra: agricultura d’alta intensitat, agricultura de mitjana intensitat i prats naturals [1] (Figura 2).
A cada lloc, van mesurar una varietat d’organismes del sòl, incloent-hi fongs, bacteris, protozous, nematodes, cucs de terra, enquitreids, àcars i col·lèmbols. Per esbrinar com els serveis ecosistèmics variaven entre els diferents tipus d’ús de la terra, també van mesurar alguns dels processos importants realitzats pels organismes del sòl.
L’AGRICULTURA INTENSIVA REDUEIX LA BIODIVERSITAT DEL SÒL
Els científics van descobrir que el tipus d’ús de la terra era important per els nombres i tipus d’organismes que trobaven al sòl. Van descobrir que l’ús intensiu del terreny reduïa la biodiversitat de la xarxa alimentària del sòl: hi havia menys grups d’organismes presents, i dins d’aquests grups, també hi havia menys espècies [2]. També van trobar que el pes total de la majoria de grups d’organismes del sòl era més baix als camps de cultiu amb intensitat alta i mitjana. Els organismes que s’alimentaven de les arrels de les plantes eren el grup que més es reduïa, mentre que els organismes que menjaven bacteris i fongs es veien menys afectats. Això probablement es deu al fet que llaurar la terra té efectes molt forts sobre les arrels de les plantes en camps de cultiu de mitjana i alta intensitat, amb efectes sobre els organismes que s’alimenten de les arrels. Però quanta d’aquesta alteració es deu als efectes directes de llaurar la terra, i quanta es deu als canvis en les xarxes alimentàries del sòl?
PROCESSOS REALITZATS PELS ORGANISMES DEL SÒL
Per avaluar la pregunta anterior, els científics van examinar les relacions entre els grups d’organismes del sòl i els processos que aquests realitzen. Els científics es van centrar en dos processos: la respiració i el cicle del nitrogen. La respiració és el procés per produir l’energia que els organismes necessiten per créixer i dur a terme les seves funcions i que utilitza oxigen i allibera diòxid de carboni. El nitrogen és un element essencial per a tota la vida, incloses les plantes. El nitrogen té un cicle que passa pel medi ambient en diversos passos. La mineralització és el procés pel qual el nitrogen s’allibera dels organismes al sòl (Figura 3), generalment quan aquests es descomponen. El nitrogen al sòl pot perdre’s per lixiviació, és a dir, ser arrossegat del sòl per l’aigua, o per desnitrificació, on el nitrogen es converteix en un gas anomenat òxid de nitrogen (NO2) que és produït per bacteris i s’escapa del sòl cap a l’atmosfera.
ELS PRATS NATURALS MILLOREN LA RESPIRACIÓ DEL SÒL
Primer, els científics van descobrir que la respiració dels organismes del sòl era més alta als prats naturals i allà on hi havia més cucs de terra. Els cucs de terra mesclen el sòl, i en fer-ho, estimulen l’activitat d’altres organismes del sòl. Igual que nosaltres, quan els organismes del sòl es tornen més actius necessiten menjar més i respirar més. Quan hi ha més matèria orgànica disponible com a aliment, també hi haurà un major nombre d’organismes del sòl actius. Com que els prats naturals tenen més matèria orgànica que els camps de cultiu de mitjana i alta intensitat, la respiració era més alta en aquests llocs.
MÉS NITROGEN FLUEIX DINS I FORA DE LES GRANGES GESTIONADES DE FORMA INTENSIVA
Quan els científics van estudiar el cicle del nitrogen, van descobrir que la mineralització del nitrogen era més alta en les xarxes alimentàries amb un canal energètic bacterià més fort (vegeu xarxa alimentària del sòl al glossari). Els bacteris són sovint molt abundants als camps de cultiu d’ús intensiu, on creixen ràpidament i moren ràpidament, alliberant el nitrogen dels seus teixits al sòl.
Després de mesurar el nitrogen mineralitzat alliberat al sòl, els científics volien saber com l’ús de la terra afectava el destí d’aquest nitrogen. Van descobrir que, a les zones amb menys intensitat de cultiu on hi havia molts fongs micorrízics arbusculars, hi havia menys lixiviació del nitrogen a l’aigua, cosa que volia dir que més nitrogen es quedava al sòl on les plantes el podien utilitzar. Els agricultors volen limitar la lixiviació del nitrogen perquè el màxim de nitrogen pugui ser utilitzat per les plantes dels cultius en lloc de perdre’s en els camps. Els fongs micorrízics arbusculars són un grup especial de fongs que s’adhereixen a les arrels de les plantes i ajuden la planta a absorbir nutrients, inclòs el nitrogen. Aquestes estructures poden agafar nitrogen del sòl i evitar que es perdi per lixiviació. Per tant, la presència de fongs micorrízics arbusculars podria ser un bon indicador de la reducció de la lixiviació a través de les diferencies de tipus de cultiu.
AUGMENTAR LA BIODIVERSITAT DEL SÒL PER MINIMITZAR ELS EFECTES DE L’AGRICULTURA INTENSIVA
La qüestió de quina és la manera “correcta” d’utilitzar la terra per cultivar verdures i altres conreus és un debat científic i social en curs. Com poden els humans produir aliments saludables i suficients per a milers de milions de persones amb el mínim impacte sobre el planeta? Els científics estan descobrint que els organismes del sòl són sensibles als canvis que els humans fan en el medi ambient. Les pràctiques agrícoles no només influencien els organismes de forma individual, sinó que també influencien una xarxa complexa d’interaccions entre espècies. Els canvis en aquesta xarxa d’interacció afecten com flueix l’energia a través d’un ecosistema, quins nutrients es retenen, quins nutrients es perden, i com els agricultors han de dependre més de fertilitzants i pesticides. Mentre que l’ús intensiu de la terra ocupa menys superfície, cosa que és positiva, també causa molts efectes negatius perquè redueix la biodiversitat del sòl i augmenta les pèrdues de nutrients i carboni. En contra d’això, el cultiu de baixa intensitat produeix menys conreus, però és més respectuosa amb el medi ambient. Així, una solució seria restaurar la biodiversitat del sòl a les àrees d’ús intensiu per fer-les menys dependents dels fertilitzants i pesticides, cosa que és bona per al medi ambient i, per tant, per als humans. Per tant, si tens la possibilitat de cultivar les teves pròpies verdures, estàs protegint el medi ambient perquè no les estaràs produint mitjançant pràctiques agrícoles intensives. Si no pots plantar les teves verdures, encara pots protegir el medi ambient si compres verdures i altres conreus que no es produeixen en terres de conreu intensiu. Poc a poc, podem fer que el nostre planeta sigui més saludable.
GLOSSARI
**Organismes del sòl **
Tots els tipus de formes de vida que viuen sota terra. Inclou organismes unicel·lulars com els bacteris, i organismes multicel·lulars com cucs de terra, protozous, nematodes i àcars.
Serveis ecosistèmics
Les coses importants que els entorns fan per les persones. En els ecosistemes de sòls, exemples inclouen el reciclatge de nutrients, la retenció i drenatge d’aigua, i la barreja de matèria orgànica.
Xarxa tròfica del sòl
La xarxa d’interaccions alimentàries entre els organismes del sòl. Les interaccions comencen a partir de tres recursos principals (arrels, fongs, bacteris) que formen canals d’energia.
Llaurar
Preparar el sòl per a l’agricultura mitjançant la llaura o cavant la terra. El llaurat enterra les males herbes i facilita l’entrada de les arrels de les plantes al sòl.
Intensitat de cultiu
Com es gestiona i es modifica l’entorn natural. Exemples en el text inclouen el cultiu intensiu del sòl, el cultiu extensiu i zones naturals.
ORIGINAL ARTICLE
de Vries, F. T., Thébault, E., Liiri, M., Birkhofer, K., Tsiafouli, M. A., Bjørnlund, L., et al. 2013. Soil food web properties explain ecosystem services across European land use systems. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 110:14296–301. doi: 10.1073/pnas.1305198110
REFERÈNCIES
[1] de Vries, F. T., Thébault, E., Liiri, M., Birkhofer, K., Tsiafouli, M. A., Bjørnlund, L., et al. 2013. Soil food web properties explain ecosystem services across European land use systems. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 110:14296–301. doi: 10.1073/pnas.1305198110
[2] Tsiafouli, M. A., Thébault, E., Sgardelis, S. P., de Ruiter, P. C., van der Putten, W. H., Birkhofer, K., et al. 2015. Intensive agriculture reduces soil biodiversity across Europe. Glob. Change Biol. 21:973–85. doi: 10.1111/gcb.12752
EDITED BY: Malte Jochum, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germany
CITATION: Hines J and De Vries F (2020) Dirt Is Not Dead: How Land Use Affects the Living Soil. Front. Young Minds. 8:549486. doi: 10.3389/frym.2020.549486
**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 © 2020 Hines and De Vries. 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.
JOVES REVISORS
KONSTANTIN, EDAT : 14
Hola, sóc en Konstantin, la teva Jove Ment propera! Sóc de Rousse, Bulgària, i des de petit que em feia preguntes com: quin sentit té reciclar, etc. Ara, com a adolescent, m’he interessat molt per l’ecologia i he decidit ajudar a conscienciar sobre alguns dels problemes que té el nostre món, com la contaminació de l’aire, l’extinció d’espècies i la desforestació. Si jo, un estudiant com qualsevol altre, puc marcar la diferència, tu també pots—llavors, què estàs esperant, jove lector!
AUTORS
JES HINES
La Jes és una ecòloga que treballa al Centre Alemany de Recerca Integrativa en Biodiversitat (iDiv). La seva recerca se centra en com respon la biodiversitat als canvis en el medi ambient. Està interessada en com creixen els sistemes complexos i com les espècies influeixen en el flux de nutrients, energia i informació a través dels ecosistemes. *jessica.hines@idiv.de
FRANCISKA DE VRIES
Franciska de Vries és professora a la Universitat d’Amsterdam. La seva recerca se centra a entendre com responen al canvi climàtic les interaccions entre les plantes i els microbis del sòl, i com això afecta el funcionament de l’ecosistema.
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.
FUNDING (TRANSLATION)
The team Translating Soil Biodiversity acknowledges support of the German Centre for integrative Biodiversity Research (iDiv) Halle-Jena-Leipzig funded by the German Research Foundation (DFG FZT 118, 202548816).
CITATION (TRANSLATION)
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.
**Recommended citation format: **Hines J and De Vries F (2025) Belowground Mountaineers: Dirt Is Not Dead: How Land Use Affects the Living Soil. Front. Young Minds. (Catalan translation: Varga S). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in 2020, doi: 10.3389/frym.2020.549486
Figures
Figura 1: La xarxa tròfica del sòl està composta per molts tipus d’organismes del sòl: (1) bacteris, (2) fongs, (3) fongs micorrízics arbusculars, (4) protozous, (5) nematodes que s’alimenten de bacteris, (6) nematodes que s’alimenten de fongs, (7) nematodes que s’alimenten d’arrels, (8) col·lèmbols, (9) nematodes depredadors i (10) àcars depredadors. Les fletxes assenyalen des dels organismes que són menjats fins als organis-mes que els consumeixen. Els camins d’interacció formen tres canals principals d’energia: canal basat en bacteris (fletxes taronges), canal basat en fongs (fletxes grogues) i canal basat en arrels (fletxes verdes). La lupa mostra que els nutrients i l’energia circulen a través de cada organisme del sòl quan aquest s’alimenta i respira.
Figura 2: Tres maneres comunes d’usar els entorns naturals. L’ús extensiu del sòl no implica molta feina de llaurat i collita ni afegir molts fertilitzants i pesticides, i produeix serveis ecosistèmics diversos. L’ús del sòl amb cultius d’intensitat mitjana requereix algunes tasques de llaurat i collita i genera collites intermèdies. L’ús intensiu del sòl requereix molta feina de llaurat i collita, així com un gran ús de productes químics, per produir una gran quantitat de cultius en una superfície més petita. En l’ús intensiu del sòl, alguns serveis ecosistèmics es redueixen a favor d’una alta producció de cultius.
Figura 3: El nitrogen es transforma a través de les xarxes tròfiques del sòl perquè pugui moure’s a través de les plantes, l’aigua o l’aire. La matèria orgànica del sòl (plantes i animals morts) es mineralitza a nitrogen inorgànic per l’activitat alimentària dels organismes del sòl. El nitrogen inorgànic al sòl pot ser absorbit per les plantes i els fongs, o pot ser perdut del sòl mitjançant la lixiviació cap a l’aigua subterrània o per la seva conversió en gas N2O per part de bacteris, en un procés anomenat desnitrificació.