Els escarabats dels fems ajuden a mantenir els ecosistemes saludables
Open PDF in new window.
Paul Manning 1, Xin Rui Ong2, Eleanor M. Slade2
1 Faculty of Agriculture, Dalhousie University, Canada2 Asian School of the Environment, College of Science, Nanyang Technological University, Singapore
Els escarabats dels fems són un grup d’insectes que utilitzen principalment el fems (excrements) dels mamífers per alimentar-se i fer els seus nius. Aquests escarabats són importants per a la descomposició i el reciclatge dels fems en el sòl, permetent que els nutrients presents en el fems circulin a través de l’ecosistema. Els escarabats dels fems proporcionen molts beneficis per a la salut i el funcionament tant dels ecosistemes naturals com dels ecosistemes modificats per l’activitat humana, com per exemple dispersant llavors, reduint paràsits en el bestiar i promovent el creixement de les plantes. En aquest article, explorarem la història bàsica de vida dels escarabats dels fems. Després, aprofundirem una mica més en la importància d’aquests escarabats dins dels ecosistemes de boscos tropicals i en els ecosistemes agrícoles.
FETS BASICS DELS ESCARABATS DELS FEMS
Molts lectors estaran familiaritzats amb els escarabats dels fems a través de documentals de natura. Un cop has vist un escarabat rodant hàbilment una bola de fems (excrements d’animal), la imatge és difícil d’oblidar. Els lectors es poden sorprendre en saber que els escarabats dels fems es troben gairebé arreu de tot el món (Figures 1A–D), a tots els continents excepte l’Antàrtida! Aquest grup d’escarabats rep el nom pel seu hàbit de fer servir el fems dels mamífers com a aliment i lloc per fer el niu. Tot i això, algunes espècies d’escarabats dels fems opten per la carn en descomposició, els fongs, els fruits, i fins i tot milpeus morts i formigues! Com tots els escarabats, els escarabats dels fems tenen dos parells d’ales: un parell flexible a l’interior per al vol, i un parell exterior, més dur, que funciona com a armadura. Tots els escarabats dels fems tenen antenes que s’amplien als extrems en forma de porra, i els mascles d’algunes espècies tenen unes banyes impressionants que utilitzen quan lluiten per les femelles (Figura 1C). Hi ha més de 7.000 espècies diferents d’escarabats dels fems, i se’n descobreixen noves espècies cada any.
Els escarabats dels fems es poden classificar en tres grups principals segons els seus hàbits d’alimentació i nidificació (Figura 2). El primer grup són els escarabats residents. Aquests arriben a una pila de fems i s’instal·len ràpidament. Dins del fems, s’aparellen i posen els ous. Un cop els ous han desclòs, les larves (la forma immadura dels escarabats) passen tot el seu desenvolupament alimentant-se dins de la pila de fems que serveix com a llar i font d’aliment (Figura 2A). El segon grup són els escarabats excavadors. Les femelles excavadores arriben al fems i comencen a excavar un túnel al sòl. Arrosseguen petites peces de fems al túnel i les modelen en boles anomenades boles de cria. Els mascles competeixen per una femella i el seu túnel, que defensen fins que la femella s’aparella i posa els ous dins del fems (Figura 2B). Finalment, estan els rodadors. Un mascle arriba al fems i el modela en una bola utilitzant les seves potes posteriors. Si la bola és del gust de la femella, ell la roda i comença a enterrar-la al sòl. Un cop enterrada, la femella posa un ou dins de la bola i la larva s’alimenta de la bola de fems durant tot el seu desenvolupament, de forma segura i a resguard al sòl (Figura 2C). Independentment del mètode que utilitzi un escarabat dels fems per alimentar-se i nidificar, les seves activitats afegeixen i mesclen matèria orgànica al sòl. Això és extremadament important per a altres animals del sòl i per als microbis, i proporciona un augment de nutrients a les arrels de les plantes.
ESCARABATS DELS FEMS EN ECOSISTEMES DE BOSCOS TROPICALS
Els escarabats dels fems formen xarxes d’interaccions amb els mamífers els fems dels quals s’alimenten. Tant els mamífers com els escarabats dels fems interactuen amb les plantes que fan fruits, les llavors de les quals dispersaran en el fems (Figura 3A). Tanmateix, si alguns mamífers s’extingeixen, això podria afectar els escarabats dels fems que s’alimenten dels seus fems i la distribució de les plantes a les quals ajuden dispersant les seves llavors [1] (Figura 3B). Hem estat estudiant les interaccions entre mamífers i escarabats dels fems en els boscos tropicals del Brasil, Singapur i Malàisia. Aquests boscos tropicals han perdut biodiversitat a causa de la desforestació, la fragmentació i la caça. S’espera que a mesura que els boscos es fragmenten i es converteixen en petites àrees aïllades, el nombre d’espècies de mamífers disminueixi, i també veurem menys escarabats de fems. Prediem que les interaccions complexes entre mamífers, escarabats dels fems i plantes produint fruits serien més senzilles en zones alterades i en parcs forestals aïllats en comparació amb boscos tropicals grans i saludables.
Per provar la nostra predicció, vam instal·lar trampes amb fems de diferents mamífers en hàbitats que anaven des de boscos fins a plantacions d’oli de palma. Vam observar àrees grans de boscos contínues i petits parcs forestals. Després, vam comptar i identificar els escarabats que s’atreien a cada tipus de fem en cada hàbitat. Vam descobrir que les xarxes d’escarabats dels fems i mamífers dels boscos tropicals són bastant resilients, és a dir, no canvien gaire en resposta a la tala i la fragmentació. Creiem que això és perquè els escarabats dels fems no són gaire exigents pel que fa al tipus de fem que mengen. Tot i que molts escarabats tenen un tipus d’aliment preferit, pocs són especialistes en un tipus exclusiu de fem. Així que si una espècie de mamífer desapareix d’una àrea, la majoria d’escarabats dels fems poden simplement canviar al fem d’una altra espècie de mamífer per al seu següent àpat (Figura 3B). Vam descobrir que alguns escarabats de fems fins i tot s’alimenten del fems de pitó! Tanmateix, tot i que les xarxes eren resistents en hàbitats moderadament alterats, vam trobar que en llocs molt alterats, com les plantacions d’oli de palma i petits parcs forestals aïllats, les xarxes es simplificaven, amb menys espècies d’escarabats dels fems i menys interaccions entre els escarabats i els mamífers [2] (Figura 3C).
L’ús de trampes amb esquer de fems per capturar escarabats només ens indica si els escarabats són atrets pel fem, però no si aquests escarabats realment s’alimenten d’aquest tipus de fem. Només podíem col·locar fems de mamífers que podíem trobar fàcilment, com els animals que es mantenen en zoològics. Afortunadament, les noves tècniques de laboratori ens permeten saber exactament de quin fem de mamífer els escarabats s’han alimentat. Així que, en el nostre treball actual, estem fent disseccions dels budells dels escarabats per analitzar el material genètic dels continguts del seu sistema digestiu. Aquest mètode ens permet identificar quin fem de mamífer van consumir els escarabats abans de ser capturats. Esperem que això ens permeti documentar xarxes més completes, incloent-hi espècies rares o difícils d’estudiar de mamífers, i les interaccions entre mamífers i escarabats dels fem que viuen a la coberta forestal. Sí, també hi ha escarabats dels fem aquí!
ESCARABATS DELS FEMS EN ECOSISTEMES AGRÍCOLES
Els escarabats dels fems són membres importants dels ecosistemes agrícoles, i molts investigadors han explorat com aquests escarabats ajuden en la producció d’aliments [3]. Per exemple, les mosques que piquen i molesten a les vaques i a altres animals de granja, posen els seus ous en els fems, i les larves immadures s’alimenten dels fems quan surten dels ous. Els escarabats dels fems ajuden a mantenir els animals de granja com ovelles, vaques i cavalls més saludables enterrant els fems dels animals de granja, de manera que no estiguin disponibles per a les mosques per reproduir-s’hi.
Els escarabats dels fems també ajuden a reduir les infeccions per paràsits dels animals de granja. Els nematodes paràsits, que són cucs petits, son menjats pels animals que pasturen. Els nematodes es multipliquen a l’interior dels animals i els seus ous s’excreten en els fems. Quan els ous han desclòs, les larves migren cap a l’herba i són ingerides per animals de pastura, com vaques o ovelles, augmentant ràpidament la taxa d’infecció. Quan els escarabats excaven els fems, fan que aquests es deshidratin. Això mata els ous i redueix el nombre de nematodes paràsits en les pastures, resultant en menys animals infectats. Aquesta acció d’excavar també ajuda amb el reciclatge i mescla del sòl, facilitant el moviment dels nutrients perquè estiguin disponibles per a les plantes. Tot i que els escarabats dels fems són relativament petits i sovint secrets, molts agricultors ni tan sols reconeixen que aquests escarabats viuen en les seves terres. Tanmateix, malgrat la seva petita mida, els escarabats dels fems estalvien només a la indústria del bestiar del Regne Unit uns 367 milions de lliures esterlines a l’any [4]!
Els escarabats dels fems són sensibles a com es gestionen les pastures. En un estudi, científics van recollir escarabats de diverses granges de bestiar a Irlanda [5]. Van comparar les granges convencionals que utilitzaven fertilitzants artificials i insecticides amb les granges gestionades orgànicament, que no en feien ús. Els investigadors van trobar que les granges orgàniques tenien una major abundància i més espècies d’escarabats dels fems que les altres granges. Després vam descobrir que tenir més espècies d’escarabats dels fems augmentava el creixement de les plantes, però no millorava la quantitat de paquets d’aire en el sòl [6].
Els parasiticides també són una amenaça seriosa per als escarabats dels fems que viuen en ecosistemes agrícoles. Aquests són productes químics administrats als animals de granja per protegir-los contra paràsits com les paparres, les puces i els nematodes. Els paràsits fan mal als animals xuclant-los la sang i, de vegades, transmetent malalties. Els parasiticides normalment s’excreten en els fems dels animals, de manera que els mateixos productes químics que maten els paràsits també poden afectar els escarabats dels fems quan aquests se’n alimenten. Malauradament, vam descobrir que un parasiticida comú utilitzat per tractar els animals de granja pot matar els escarabats dels fems o evitar que es reprodueixin. Això redueix la salut i el nombre d’escarabats dels fems i la quantitat de fems que sepulten [6]. Els agricultors poden ajudar a protegir els seus escarabats dels fems utilitzant menys parasiticides, tractant només aquells animals amb alts números de paràsits, o escollint tractaments menys tòxics per als escarabats dels fems.
ELS PRECIOSOS I FASCINANTS ESCARABATS DELS FEMS
Com podeu veure, els escarabats dels fems són molt valuosos. Com ja sabeu, tenen molts rols ecològics importants tant en ecosistemes naturals com agrícoles, i poden ajudar-nos a entendre millor la salut dels ecosistemes. Per exemple, com que els escarabats dels fems estan relacionats amb els mamífers, si notem que algunes espècies d’escarabats dels fems desapareixen dels nostres boscos, això suggereix que els mamífers del bosc també podrien estar desapareixent. Per estar sans, els sòls i les plantes necessiten nutrients que els escarabats dels fems i altres animals del sòl ajuden a proporcionar. La desaparició dels escarabats dels fems i d’altres animals del sòl a causa de pertorbacions químiques i ambientals faria que els nostres sòls es tornessin infèrtils, i les llavors de moltes plantes no es dispersarien ni creixerien. Els nombrosos comportaments diferents que exhibeixen els escarabats dels fems els ha situat en el punt de mira de nombrosos estudis fascinants sobre el seu comportament. Entre les descobertes s’inclou el fet que alguns escarabats naveguen utilitzant la via làctia, i escarabats dels fems que dispersen les llavors d’una planta que ha enganyat a l’escarabat fent-se passar per fems d’antílop! Estigueu atents a aquests fascinants éssers, on sigui que us trobeu, mai sabeu quines descobertes podeu fer.
GLOSSARI
**Matèria orgànica **
Compostos que provenen de restes d’organismes morts, com plantes, fongs i animals.
**Biodiversitat **
La varietat de vida a la Terra.
Fragmentació
El procés de dividir-se en petits parcel·les.
**Resilient **
Capacitat per suportar canvis en l’entorn.
**Ecosistema **
Comunitat d’animals, plantes, bacteris i fongs que viuen en un lloc determinat juntament amb els components no vius de l’entorn.
**Nematodes **
Un grup de cucs, també coneguts com cucs rodons, que es troben al sòl i en entorns aquàtics i que poden ser paràsits de plantes i animals.
Parasiticides
Medicaments administrats als animals per matar els seus paràsits.
AGRAÏMENTS
Estem agraïts a Chien C. Lee per permetre’ns utilitzar les seves fotos d’escarabats del fems preses a Sabah, Malàisia. Podeu trobar la seva fotografia a www.chienclee.com.
REFERÈNCIES
[1] Raine EH, Slade EM. 2019 Dung beetle–mammal associations: methods, research trends and future directions. Proc. R. Soc. B 286: 20182002. doi:10.1098/rspb.2018.2002
[2] Ong XR, Slade EM & Lim MLM. Dung beetle-megafauna trophic networks in Singapore’s fragmented forests. Biotropica. In press. doi:10.1111/btp.12840
[3] Nichols, E., Spector, S., Louzada, J., Larsen, T., Amezquita, S., Favila, M., & The Scarabaeinae Research Network. (2008). Ecological functions and ecosystem services of Scarabaeinae dung beetles. Biological Conservation, 141, 1461-1474. doi:10.1016/j.biocon.2008.04.011
[4] Beynon, S. A., Wainwright, W. A., & Christie, M. (2015). The application of an ecosystem services framework to estimate the economic value of dung beetles to the UK cattle industry. Ecological Entomology, 40, 124-135. In review
[5] Hutton, S. A., & Giller, P. S. (2003). The effects of the intensification of agriculture on northern temperate dung beetle communities. Journal of Applied Ecology, 40(6), 994-1007.
[6] Manning, P., Slade, E. M., Beynon, S. A., & Lewis, O. T. (2017). Effect of dung beetle species richness and chemical perturbation on multiple ecosystem functions. Ecological Entomology, 42(5), 577-586.
EDITED BY: Helen Phillips, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germany
CITATION: Manning P, Ong XR and Slade EM (2021) Soil Ecosystems Change With Time. Front. Young Minds. 9:543498. doi: 10.3389/frym.2021.543498
**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 Manning, Ong and Slade. 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.
REVISORS JOVES
FDR-HB_PERU IGEM TEAM, EDAT: 14 – 17
Som un equip de biologia sintètica que participa a la competició internacional de Genetically Engineered Machine (iGEM) a Lima, Perú. Som l’únic equip d’institut de l’Amèrica Llatina i estem orgullosos de la nostra feina desenvolupant un detector de cadmi mitjançant bacteris. La majoria de nosaltres aprenem l’anglès com a segona llengua i les edats del nostre grup van dels 14 als 17 anys. Ens encanten els OMG!
AUTORS
PAUL MANNING
En Paul és investigador postdoctoral a la Facultat d’Agricultura de la Universitat de Dalhousie. Té una llicenciatura en agricultura del Nova Scotia Agricultural College i un doctorat en zoologia per la Universitat d’Oxford. Treballa en l’ecologia i la toxicologia dels escarabats del fems des del 2013. La seva recerca té com a objectiu comprendre com les comunitats d’insectes contribueixen a les funcions ecosistèmiques (com la descomposició de fems) en ecosistemes agrícoles. A més, en Paul està interessat a fomentar el coneixement i l’apreciació dels insectes per part del públic, mitjançant xerrades a grups comunitaris, activitats amb joves i projectes de recerca amb ciència ciutadana participativa.*paul.manning@dal.ca
XIN RUI ONG
La Xin Rui és doctoranda a l’Asian School of the Environment de la Universitat Tecnològica de Nanyang. Es va graduar a la Universitat Nacional de Singapur amb una llicenciatura en Ciències de la Vida, especialitzada en Biologia Ambiental. Va descobrir el fascinant món dels escarabats del fems durant els seus estudis de grau i actualment estudia la diversitat d’aquests escarabats i les seves interaccions amb les comunitats de mamífers al sud-est asiàtic.
ELEANOR M. SLADE
L’Eleanor és professora adjunta a l’Asian School of the Environment. Té una llicenciatura en Zoologia per la Universitat de Leeds, un màster en Ecologia per la Universitat d’Aberdeen i un doctorat en Zoologia per la Universitat d’Oxford. És ecòloga i la seva recerca se centra en la conservació, la gestió i la restauració de paisatges de boscos tropicals i sistemes agrícoles. Té un interès especial pels invertebrats, i fa 17 anys que estudia els escarabats del fems i la seva importància per a la salut dels ecosistemes. També li interessa aplicar la ciència per informar polítiques i bones pràctiques en la indústria de l’oli de palma.
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: Manning P, Ong XR and Slade EM (2025) Soil Ecosystems Change With Time. (Catalan translation: Sandra Varga). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in [2021], doi: 10.3389/frym.2021.543498
Figures
Figura 1: Exemples d’escarabats dels fems en entorns temperats i tropicals. (A) El resident Aphodius rufipes és una espècie activa durant la nit que es troba en alta abundància en ecosistemes agrícoles. És una font d’aliment important per als ratpenats. (B) L’excavador Onthophagus coenobita es troba en ecosistemes agrícoles i sovint transporta petits àcars que utilitzen els escarabats dels fems per ser desplaçats entre els pastissos de fem. (C) El mascle Proagoderus watanabei, una espècie excavadora trobada a Sabah, Malàisia, alimentant-se de fem. (D) Paragymnopleurus maurus, una espècie rodadora trobada a Sabah, Malàisia, empeny una bola de fem a un lloc segur amb les seves potes posteriors.
Figura 2: Tres estratègies de fer nius diferents utilitzades pels escarabats dels fem. (A) Els escarabats residents ponen els ous directament al fem, on les larves passen tota la seva fase de desenvolupament. (B) Els escarabats excavadors excaven túnels al sòl on formen petites boles de fem conegudes com a boles de cria. La femella pon els ous en aquestes boles de cria, on les larves s’alimentaran. (C) Els escarabats rodadors fan una bola de fem i la rodolen a un lloc segur, abans de soterrar-la al sòl i posar els ous.
Figura 3: Interaccions simplificades entre mamífers, escarabats dels fems i llavors en (A) un ecosistema no alterat, (B) un ecosistema moderadament alterat o fragmentat, i (C) un ecosistema fortament alterat o fragmentat. La pèrdua d’espècies i interaccions es mostren en gris. Tres tipus d’interaccions són possibles: (1) mamífer-llavor: només els mamífers dispersin les llavors; (2) mamífer-escarabat dels fem: no hi ha dispersió de llavors; (3) mamífer-escarabat dels fem-llavor: tant els mamífers com els escarabats dels fem dispersin les llavors. En un ecosistema moderadament alterat o fragmentat (B), els escarabats de fem poden canviar les seves preferències alimentàries a un altre tipus de fem. Això no passa en un ecosistema fortament alterat o fragmentat (C), així que l’escarabat i les seves interaccions es perden.