Com els invertebrats del sòl tracten la contaminació per microplàstics

Open PDF in new window.

Carlos Barreto 1†, Matthias C. Rillig 2,3†, Walter R. Waldman 4† i Stefanie Maaß 3,5†*

1 Department of Biology, Biotron Experimental Climate Change Research Center, Western University, London, ON, Canada2 *Plant Ecology, Institute of Biology, Freie Universität Berlin, Berlin, Germany 3 *

Berlin-Brandenburg Institute of Advanced Biodiversity Research (BBIB); Berlin, Germany

4Center of Science and Technology for Sustainability, Federal University of São Carlos, Sorocaba, Brazil

5Plant Ecology and Nature Conservation, Institute of Biochemistry and Biology, University of Potsdam, Potsdam, Germany

Els animals petits que viuen al sòl, anomenats invertebrats del sòl, representen un grup molt divers d’habitants del sòl. Inclouen cucs de terra, porquets de Sant Antoni, aranyes, col·lèmbols, àcars i alguns insectes. Els invertebrats del sòl s’alimenten de plantes mortes, fongs i bacteris, o d’altres invertebrats del sòl. Les diferents maneres com els invertebrats del sòl interactuen entre si, així com el gran nombre d’espècies diferents, fan que la vida al sòl sigui complexa i difícil de comprendre. Malauradament, els invertebrats del sòl han estat patint la contaminació del sòl, inclosa la contaminació per petites partícules de plàstic anomenades microplàstics, des de fa dècades. Però, són els microplàstics nocius per aquests organismes? Hi ha transferència de microplàstics entre els invertebrats del sòl quan un s’alimenta d’un altre? La majoria de les investigacions sobre microplàstics i invertebrats del sòl s’han realitzat utilitzant cucs de terra, però també hi ha algunes investigacions sobre altres invertebrats com els col·lèmbols, els àcars i els nematodes. En aquest article, resumim els efectes dels microplàstics sobre els invertebrats del sòl.

QUI SON ELS SUPERHEROIS AMAGATS AL SÒL I QUINES SÓN LES SEVES TASQUES?

Molts animals viuen al sòl, però… per què no els podem veure tots? Els petits animals que viuen al sòl es coneixen com a invertebrats del sòl, i aquests varien molt en mida. Algunes espècies són fins i tot més petites que el diàmetre d’un cabell humà! Podem classificar els invertebrats del sòl en tres grups principals segons la seva mida [1] (Figura 1). Els macroinvertebrats són invertebrats grans com cucs de terra, porquets de Sant Antoni, aranyes, milpeus, centpeus i alguns insectes com els escarabats. Són més grans de 2 mm i poden crear els seus propis espais de vida al sòl. Els mesoinvertebrats tenen una mida mitjana (0,1–2 mm) i viuen en espais buits d’aire al sòl. Alguns exemples inclouen col·lèmbols [2], àcars i els enquitreids. Els microinvertebrats són <0,1 mm, tan petits que no els podem veure sense l’ajuda d’un microscopi. Viuen a l’aigua que hi ha al voltant de les partícules de sòl. Alguns exemples inclouen els nematodes, els rotífers i els tardígrads.

Cada grup d’invertebrats del sòl té preferències alimentàries diferents [3]. En general, alguns invertebrats del sòl, com les aranyes, s’alimenten d’altres invertebrats del sòl. Altres, com els col·lèmbols, s’alimenten de microbis com fongs i bacteris; i altres com els cucs de terra s’alimenten de plantes mortes. Aquestes relacions alimentàries formen una xarxa alimentaria complexa composta per moltes espècies (Figura 2) i moltes interaccions.

Tots els invertebrats del sòl són importants per al medi ambient. Per exemple, els tardígrads poden colonitzar nous ambients i servir de font d’aliment per a altres organismes. Els nematodes poden ajudar a reciclar els nutrients a través del sòl, amb l’ajuda de col·lèmbols, àcars, porquets de Sant Antoni, i cucs de terra. Els col·lèmbols, porquets de Sant Antoni i alguns àcars [4] ajuden a descompondre les fulles i altres materials que van ser vius en un altre moment en el sòl [5], i també ajuden a atrapar el carboni de l’atmosfera al sòl. Els cucs de terra ajuden a que l’aigua de la pluja s’infiltri al sòl. Alguns invertebrats del sòl poden alimentar-se d’organismes que causen malalties a les plantes, protegint-les d’aquestes plagues. Cada un, a la seva manera, ajuda a mantenir el sòl sa, i això també és necessari per garantir la qualitat dels nostres aliments.

L’AMENAÇA DELS MICROPLÀSTICS

Malauradament, les llars de molts invertebrats del sòl han estat envaïdes per contaminats com els microplàstics. Els microplàstics són petites partícules de plàstic (<5 mm) que es creen de moltes maneres (Figura 3; Requadre 1). Per exemple, quan els cotxes circulen per les carreteres, els pneumàtics s’erosionen i perden microplàstics que poden ser agafats pel vent i acabar al sòl. També, quan fem la bugada, fibres de plàstic passen de la roba cap a l’aigua. Un sol folre polar pot alliberar fins a un milió de fibres per cicle de rentat! Moltes d’aquestes fibres de plàstic acaben a les aigües residuals i això pot ocasionar un problema si les aigües residuals un cop tractades s’utilitzen per adobar el sòl on es conreen els cultius. Els microplàstics també poden entrar al sòl a través de les deixalles de plàstic i l’aigua de pluja.

Els microplàstics tenen una gran varietat de propietats físiques i químiques. Els materials plàstics sovint contenen additius. Aquests additius poden fer que els microplàstics siguin encara més nocius per al medi ambient, especialment quan les partícules de microplàstic comencen a degradar-se. Les partícules de plàstic es tornen cada cop més fràgils a causa de la llum solar, l’aigua i les partícules del sòl que les freguen. Amb el temps, les partícules de microplàstics es trenquen en partícules encara més petites, anomenades nanoplàstics. Durant la degradació, els additius comencen a lixiviar cap al sòl. Les partícules també poden filtrar-se als teixits dels organismes si són ingerides. Malauradament, encara no sabem prou sobre els efectes que la filtració d’additius dels plàstics pot tenir sobre el medi ambient.

Així que, clarament, les partícules de microplàstics poden afectar el sòl, però com afecten als invertebrats del sòl? [6] Si observem els cucs de terra, amb el seu constant desig de menjar fulles mortes i les seves intensives activitats de cavat, podem imaginar fàcilment que ingereixen partícules de microplàstics i les transporten profundament al sòl. No només a través de la ingesta, sinó també sobre la seva pell, poden transportar aquestes partícules. El mateix s’ha demostrat per als col·lèmbols. Què vol dir això? D’una banda, les partícules de microplàstics es degradaran més a mesura que passen pel sistema digestiu dels organismes del sòl. Però d’altra banda, un cop les partícules es transporten més profundament al sòl, la degradació es retarda a causa de l’absència de llum solar i de l’activitat microbiana reduïda. En altres paraules, com més profundament es mouen les partícules al sòl, més temps triguen en degradar-se completament.

ELS MICROPLÀSTICS PODEN AFECTAR LA SALUT DELS ORGANISMES DEL SÒL

Els organismes del sòl es posen malalts quan mengen microplàstics, i això s’ha observat en cucs de terra i col·lèmbols. Després de menjar partícules de microplàstics, els cucs de terra van patir diversos efectes nocius [7], com una disminució en la capacitat de descompondre matèria orgànica, un augment de la mortalitat i una disminució en la seva capacitat de reproduir-se. Els col·lèmbols que van ingerir microplàstics van experimentar canvis en la composició dels bacteris bons que vivien en el seu aparell digestiu [8]. Tan els cucs de terra com els col·lèmbols van créixer més lentament, van reproduir-se menys, i van morir més després d’ingerir microplàstics.

Això semblen males notícies per als nematodes, però aquí ve la bona notícia: els científics no han observat un acumulament de partícules de microplàstics en els organismes al llarg del temps, la qual cosa significa que potser no patiran tant dany al cap i a la fi. Tanmateix, és probable que les partícules de microplàstics es puguin transmetre a través de la xarxa tròfica del sòl, des dels microbis com els fongs, cap als col·lèmbols, els àcars depredadors; o bé dels microbis als cucs de terra, i després a les gallines [9], i potser també als éssers humans! Encara no entenem prou bé com es mouen els microplàstics a través de la xarxa tròfica del sòl, però la recerca en aquest tema està avançant ràpidament. Malgrat aquestes preocupacions, els científics han trobat una llum d’esperança! Un grup de recerca va informar que certs bacteris presents en els intestins dels cucs de terra poden digerir els microplàstics ingerits, provocant altes taxes de degradació [10]. Això significa que els bacteris podrien ser capaços d’accelerar la destrucció dels microplàstics al sòl. Poden altres invertebrats del sòl fer el mateix? Encara no ho sabem.

QUÈ PODEM FER PER PROTEGIR ELS INVERTEBRATS DEL SÒL?

Potser et preguntes per què els científics no han trobat més respostes a les preguntes importants sobre els efectes dels microplàstics en els sòls i els organismes que hi viuen. Malauradament, aquests estudis es topen amb nombroses dificultats. Per exemple, encara no tenim un mètode fiable per mesurar la quantitat de tots els tipus de microplàstics presents en diversos tipus de sòls. A més, molts estudis consisteixen en experiments a curt termini realitzats al laboratori, en comptes d’estudis a llarg termini fets a l’exterior, en el sòl. La gran diversitat de tipus de plàstics i additius fa impossible provar-ho tot en condicions reals. Els experiments de laboratori només són informatius fins a un cert punt. Els experiments de laboratori també són difícils perquè no tots els organismes del sòl sobreviuen en l’entorn del laboratori. Però tranquil: els científics estan fent tot el possible per resoldre aquests problemes. Mentrestant, hi ha maneres en què tu pots ajudar! Tots hauríem d’intentar reduir al màxim afegir plàstics de qualsevol tipus i mida a l’entorn. Potser ja coneixes algunes de les formes més importants! Evita els articles de plàstic d’un sol ús com els gots o les canyetes. Tria el teu got preferit de metall o plàstic reutilitzable, i una canyeta de metall, i guarda’ls a la teva bossa de dinar! També és important posar els residus de plàstic al contenidor de reciclatge correcte: això pot ajudar a reduir la quantitat de plàstic que acaba als rius i al sòl. A més, evita els productes de bellesa que continguin microplàstics en els seus ingredients, com alguns condicionadors! Hi ha productes alternatius que no contenen microplàstics, i algunes aplicacions mòbils t’ajudaran a triar els millors per a tu. Per reduir la quantitat de fibres de plàstic que s’alliberen a l’entorn, intenta no llençar la roba vella només perquè ja no la vols! En lloc d’això, intenta vendre-la, donar-la o reutilitzar-la de manera creativa. Unim les nostres forces i salvem els nostres petits superherois del sòl de la contaminació per microplàstics. Cada esforç val la pena!

GLOSSARI

Invertebrats del sòl

Petits animals que viuen al sòl sense columna vertebral ni esquelet ossi.

Microplàstics

Petites partícules de plàstic (<5 mm) que poden ser nocives per a la vida al sòl i aquàtica.

Additius

Substàncies químiques que fan que el plàstic sigui més acolorit, flexible o menys inflamable.

Degradació

La descomposició o separació d’alguna cosa en parts més simples o petites.

Lixiviació

Quan una substància líquida es separa de la seva font sòlida.

AGRAÏMENTS

Agraïm a Frank Ashwood (Forestry Commission UK), Shin Woong Kim (Freie Universität Berlin) i Devdutt Kamath (University of Guelph) per permetre’ns amablement utilitzar les seves imatges d’invertebrats del sòl. Agraïm a C. Reinhart, D. Daphi i Eva Leifheit (Freie Universität Berlin) per les imatges de plàstics. Agraïm a Anderson Abel de Souza Machado, Alice A. Horton i Taylor Davis el seu treball en el capítol del llibre sobre microplàstics, que va ser el punt de partida d’aquest article. MR reconeix el finançament d’un ajut avançat del Consell Europeu de Recerca (694368). Aquesta feina també ha estat parcialment finançada pel Ministeri Federal d’Educació i Recerca d’Alemanya (BMBF) dins del projecte col·laboratiu “Bridging in Biodiversity Science–BIBS” (fase 2, número de finançament 01LC1501B). Agraïm a Helen Phillips, Rémy Beugnon i Malte Jochum, editors de la col·lecció Soil Biodiversity, per aquesta gran i important iniciativa. Finalment, però no menys important, agraïm als nostres joves revisors pels seus comentaris.

REFERÈNCIES

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

CITATION: Barreto C, Rillig M, Waldman W and Maaß S (2021) How Soil Invertebrates Deal With Microplastic Contamination. Front. Young Minds. 9:625228. doi: 10.3389/frym.2021.625228

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 © 2021 Barreto, Rillig, Waldman and Maaß. 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, providedthe original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the originalpublication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with theseterms.

REVISORS JOVES

ASTÈRE, EDAT: 8

Tinc 8 anys. M’agrada llegir, fer manualitats, dibuixar, pintar, l’art, les matemàtiques, escriure i la història. Els meus llibres preferits són Harry Potter i Percy Jackson.

JUNIE, EDAT: 10

Tinc moltes aficions, però les que faig més sovint són cuinar, llegir, dibuixar i cosir. Vaig a una escola primària en una gran ciutat del Regne Unit i tinc 10 anys. Els meus llibres preferits són Percy Jackson, els llibres de Judy Blume, Scarlet and Ivy i North Child.

AUTORS

CARLOS BARRETO

Des de ben petit, en Carlos va adonar-se que li agradaven els animals, potser massa. A l’escola, la ciència sempre va ser la seva assignatura preferida, fins i tot a l’institut. Va ser aleshores quan va decidir que volia fer alguna cosa relacionada amb la ciència i els animals. Va intentar ser veterinari, però no va funcionar. Cap penediment. Uns anys més tard, es va convertir en ecòleg, i des de llavors ha estat treballant amb animals petits (sobretot insectes i àcars) en selves tropicals, mines de ferro i coves calcaries, boscos boreals, camps urbans i torberes en tres continents: Amèrica del Sud, Amèrica del Nord, i Europa. *cbarreto@uwo.ca; †orcid.org/0000-0003-2859-021X

MATTHIAS C. RILLIG

Al Matthias li agrada el sòl i totes les criatures que hi viuen, no només els animals. De fet, els seus preferits són els fongs. El seu procés preferit del sòl és l’agregació del sòl, la formació dels petits grumolls de terra. En Matthias és professor a la Freie Universität Berlin i pot passar-se el dia pensant en el sòl i tot el que hi passa. Actualment, li interessa molt com els sòls estan sent afectats per una gran varietat de factors, inclosos els microplàstics. †orcid.org/0000-0003-3541-7853

WALTER R. WALDMAN

En Walter és un orgullós químic brasiler que estima la música, la química, el menjar, el cinema i els polímers. El seu primer experiment va implicar xiclet i els cabells d’un ex-amic. L’experiment no va acabar bé per a tots els participants, però es va confirmar el poder adhesiu del poliisoprè, i aquell dia va néixer un científic de polímers. Ara intenta entendre el paper de la degradació dels polímers en l’impacte dels microplàstics. Quan té una mica de temps lliure, el pots trobar llegint alguna cosa sobre química i polímers. I menjant…†orcid.org/0000-0002-7280-2243

STEFANIE MAASS

La Stefanie volia ser maquilladora o dissenyadora de vestuari, però per falta d’habilitats artístiques, va acabar fent una cosa completament diferent: biologia. Durant els seus estudis, quan va descobrir els insectes tropicals i els àcars de l’escorça dels arbres i va quedar fascinada per la seva bellesa i diversitat. Després va començar a treballar amb insectes i àcars del sòl i s’ha convertit en una ecòloga del sòl apassionada i curiosa, que vol entendre les relacions alimentàries, les reaccions als contaminants (com els microplàstics) i els patrons de distribució de les seves estimades criatures del sòl. †orcid.org/0000-0003-4154-1383

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: Barreto C, Rillig M, Waldman W and Maaß S (2025) How Soil Invertebrates Deal With Microplastic Contamination. (Catalan translation: Sandra Varga). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in [2021], doi: 10.3389/frym.2021.625228

Figures

Figura 1: Exemples d’invertebrats del sòl de diferents mides. Figura 1: Exemples d’invertebrats del sòl de diferents mides. (A) Tardígrad, (B) rotífer, (C) nematode, (D) enquitreid, (E) col·lèmbol, (F) àcar, (G) aranya, (H) escarabat, (I) porquet de Sant Antoni, (J) cuc de terra, (K) centpeus, i (L) milpeus. Les il·lustracions no representen la mida real dels invertebrats del sòl.

Figura 2: Exemples d’invertebrats del sòl. Figura 2: Exemples d’invertebrats del sòl. Els microinvertebrats (<0,1 mm) inclouen (A) tardígrad i (B) nematodes; els mesoinvertebrats (entre 0,1 i 2 mm) inclouen (C) enquitreids, (D–G) col·lèmbols i (H,I) àcars; els macroinvertebrats (>2 mm) inclouen (J) porquets de Sant Antoni, (K) escarabats, (L) cucs de terra, (M) milpeus, (N) centpeus i (O) aranyes (crèdits fotogràfics: A,C–O: Frank Ashwood; B: Devdutt Kamath).

Figura 3: Exemples de microplàstics. Figura 3: Exemples de microplàstics. (A) Col·lèmbol i partícules de urea-formaldehid. (B) Col·lèmbol i plàstic rascat d’una ampolla de refresc. (C) Microperles de polipropilè. (D) Microfibres de polipropilè. (E,F) Nematodes adults amb fragments de poliestirè. (G) Partícules formades per l’abrasió de pneumàtics. (H) Detall d’una esponja de poliuretà. (I) Pols de polipropilè (crèdits fotogràfics: A,B: C. Reinhart i D. Daphi, C,I: Stefanie Maaß, D: Carlos Barreto, E,F: Shin Woong Kim, G: Eva Leifheit, H: Walter Waldman).

Requadre 1: Fonts de microplàstics en el sòl