Els ecosistemes del sòl canvien amb el temps

Open PDF in new window.

Enrique Doblas-Miranda 1,*

1Bellaterra (Cerdanyola del Vallès), Barcelona, SpainTots els animals que viuen sota els nostres peus no són immòbils. Poden moure’s (a molts llocs perquè el sòl és un espai en 3D) i canviar (per exemple, passar de la forma de crisàlide a un estat actiu). Per tant, el mateix sòl sota una zona determinada del camp no tindrà les mateixes comunitats vivents a l’hivern que a l’estiu, o fins i tot durant un dia assolellat en comparació amb una nit freda. Per exemple, la recerca sobre les larves dels escarabats del sòl va mostrar moviments verticals estacionals, ja que les larves buscaven millors condicions de vida. A més, el sòl varia molt durant la seva formació, i com a conseqüència, els seus habitants també canvien. En el cas dels oribàtids, un grup minúscul però divers d’àcars del sòl, els científics van observar canvis en la comunitat al llarg de desenes o fins i tot centenars d’anys! Molts estudis han demostrat un principi bàsic però poderós: els ecosistemes no són fotografies fixes, sinó que són entorns que canvien constantment.

ELS ECOSISTEMES NO SÓN FOTOS FIXES

Quan imaginem la diversitat dels ecosistemes, sovint els pensem com a gairebé estables i immutables, com fotografies en un llibre, amb totes les plantes i animals existint en un estat congelat d’equilibri. A les nostres ments (i en moltes il·lustracions de llibres), les plantes són fàcilment accessibles per als herbívors, i els herbívors esperen ser menjats pels carnívors, tot sota una llum del dia meravellosa. Però la realitat no és així! La majoria dels animals en un ecosistema es mouen durant el dia, i alguns només apareixen a la nit. Les plantes produeixen diferents parts comestibles depenent de l’estació. Tot l’ecosistema pot fins i tot canviar a causa de catàstrofes com incendis forestals. I, sense oblidar que normalment no imaginem la diversitat que existeix al sòl sota els nostres peus.

COM FUNCIONA EL CANVI SOTA ELS NOSTRES PEUS

És clar que la biodiversitat del sòl també canvia amb el temps, tot i que no necessàriament de la mateixa manera que els canvis que ocorren per sobre del terra. En primer lloc, el moviment és sensiblement més difícil al sòl. Els cucs de terra, les larves d’insectes, els grills cadells o tallaarròs (també els talps, però ens centrarem en invertebrats petits) i moltes altres petites criatures han d’excavar amb la boca, les urpes o les potes. Les criatures més petites es desplacen pel sòl principalment utilitzant petits espais plens d’aire anomenats porus del sòl.

Els habitants del sòl no estan limitats als típics moviments horitzontals dels animals que viuen a la superfície. Els invertebrats del sòl també poden moure’s amunt i avall sota la mateixa zona de superfície, un procés conegut com a migració vertical. Les migracions verticals poden ocórrer durant un dia o al llarg de les estacions. Els enquitrèids, uns cucs molt petits, són un dels pocs tipus d’animals que viuen al sòl que s’han observat migrar durant el dia. Els enquitrèids es mouen cap a l’interior del sòl per escapar de les condicions seques de la superfície a migdia i tornen a sortir del sòl profund al vespre, quan es restableixen les condicions humides que els agraden. Aquesta migració és la base d’un dels mètodes més utilitzats per estudiar la mesofauna del sòl. Aquest mètode consisteix en assecar una mostra de sòl en un embut amb una bombeta a la part superior, de manera que les criatures “escapin” caient a un recipient de recollida a la part inferior (Figura 1).

Molts invertebrats del sòl poden existir en formes resistents que els permeten sobreviure a condicions adverses durant llarg temps. Les perles del sòl, uns insectes petits, arrodonits i molt interessants, són un exemple perfecte. Poden secretar una coberta perlada al seu voltant, formant un quist esfèric o una “fase de repòs”, en la qual poden romandre durant dècades! Però quan apareixen arrels delicioses, els quists es desenvolupen i es converteixen en adults voraços. Si les condicions són realment bones, moltes espècies de perles del sòl poden clonar-se per aprofitar-les al màxim. Un productor de vinya poc afortunat pot no veure les petites perles del sòl durant un any, però l’any següent trobarà les seves collites infestades d’adults.

A la superfície del sòl, molts animals petits poden ser transportats pel vent, l’aigua i fins i tot per altres animals. Algunes criatures que viuen a la superfície també es desplacen d’aquesta manera, però la dispersió****passiva de la fauna del sòl ha guanyat molta atenció per part dels investigadors últimament, ja que pot explicar els moviments dels organismes del sòl a grans distàncies.

CANVIS ESTACIONALS

Durant els meus primers anys com a investigador, els moviments dels organismes del sòl no eren tan entesos com ho són avui, i cada descobriment era molt emocionant, inclòs el descobriment que algunes larves d’insectes del sòl realitzen migracions verticals estacionals!

Es van recollir mostres de sòl en múltiples localitzacions cada mes durant 2 anys en una zona de matolls tipus desert del sud d’Espanya. Les mostres de sòl es van extreure a diferents profunditats, des de la fullaraca superficial fins a 50 cm de profunditat. Per a cada mostra, es van comptabilitzar i identificar tots els macroinvertebrats. Després d’analitzar totes les mostres de cada estació i profunditat del sòl, els científics van descobrir que les larves d’una família abundant d’escarabats anomenada Tenebrionidae, que mengen matèria orgànica en descomposició, realitzaven el mateix moviment cada any. Aquestes larves eren més abundants a la superfície del sòl a l’hivern que a l’estiu (Figura 2).

A la zona estudiada, els estius són molt calorosos i secs. Tanmateix, el plat preferit dels Tenebrionidae, la fullaraca, es troba als “restaurants” exposats en la superfície del sòl, com ara arbustos i nius de formigues. Per tant, aquestes larves prefereixen devorar els detritus de la superfície durant el clima suau de l’hivern, però gaudeixen d’altres “restaurants” més profunds, com les arrels en descomposició, a l’estiu. Quan les larves realitzen aquesta migració vertical, també realitzen un gran servei per a tot l’ecosistema. Com els cucs de terra en ecosistemes més humits, aquestes resistents larves mouen el sòl en ambients àrids, de manera que l’aire, l’aigua i els materials orgànics es mesclen al sòl, cosa que és altament beneficiós per a la salut del sòl.

ELS ECOSISTEMES PODEN CRÉIXER… I FINS I TOT ENVELLIR!

Els canvis en les condicions meteorològiques i la disponibilitat d’aliments no són les úniques característiques canviants dels ecosistemes. De fet, un ecosistema sencer pot canviar durant un procés anomenat successió****ecològica. Els científics han estudiat com la diversitat dels animals del sòl canvia durant la successió ecològica, centrant-se en un grup de àcars del sòl anomenats oribàtids. Els oribàtids són petits, abundants i diversos, cosa que significa que es pot trobar tota una comunitat d’ells en una petita mostra de sòl. També hi ha molts recursos disponibles per identificar les diferents espècies d’oribàtids, així que són un organisme perfecte per observar i estudiar els canvis en la diversitat de l’ecosistema del sòl. A més, la mobilitat dels oribàtids és relativament limitada, ja que viuen al sòl profund, on estan restringits a moure’s pels porus del sòl i només poden moure’s ocasionalment mitjançant dispersió passiva. Per tant, les comunitats d’oribàtids es desenvolupen principalment durant el procés de successió ecològica. En un estudi recent, els científics van dur a terme una cronoseqüència de boscos que estan re-creixent després de l’abandonament de terres agrícoles. Volien saber si boscos similars de diferents edats tenien les mateixes comunitats de sòl. Els científics van elaborar la hipòtesis que les terres de cultiu probablement tenien només unes poques espècies d’oribàtids en baixes abundàncies, però que comunitats complexes amb alta diversitat es desenvoluparien en els boscos més antics. Comparant les fotografies aèries actuals amb les de la dècada de 1950, els científics van determinar quines zones havien estat boscos durant aquesta època (boscos establerts antics), i quines havien estat terres agrícoles (boscos recents). Entre els boscos recents, també van distingir entre boscos aïllats (envoltats principalment per terres agrícoles i probablement amb comunitats d’oribàtids similars a les de les terres agrícoles) i aquells connectats amb altres boscos (probablement amb comunitats d’oribàtids similars a les dels boscos més antics).

Els científics van observar dos resultats importants. En primer lloc, els boscos antics i els boscos recents però connectats mostraven un nombre similar d’oribàtids i un nombre similar d’espècies, que era més alt que el que es va veure als boscos aïllats. En segon lloc, les comunitats d’oribàtids en els boscos recents aïllats i connectats compartien més espècies entre elles que amb els boscos antics (Figura 3, part inferior). Probablement, els oribàtids arriben principalment per dispersió passiva a les primeres etapes del desenvolupament d’un ecosistema. Això és probablement el que explica per què els boscos recents connectats amb boscos antics estableixen ràpidament comunitats d’oribàtids similars a les dels boscos antics. Però a mesura que l’ecosistema del bosc recent continua desenvolupant-se, la manca de refugi i d’accés a aliments pot impedir que algunes espècies d’oribàtids s’hi estableixin permanentment. Això podria explicar per què les comunitats d’oribàtids als boscos recents connectats són més similars a les dels boscos aïllats, i per tant a les de les terres agrícoles.

Els ecosistemes no només “creixen”, sinó que també poden “envellir” si no hi ha cap disturbi important, com els incendis forestals. Els científics van estudiar l’envelliment dels ecosistemes a les terres boreals canadenques. Van agafar mostres d’oribàtids en una cronoseqüència basada en el temps transcorregut des de l’últim incendi forestal, que es va estimar a partir de mapes de fa 100 anys, anells d’arbres de fins a 200 anys d’edat i datació química del sòl profund, que tenia fins a 700 anys! Tot i que l’abundància d’oribàtids es va reduir dràsticament durant els primers 200 anys de desenvolupament del bosc després de l’últim incendi, el nombre d’espècies diferents no es va veure gaire afectat fins a les etapes més tardanes de l’envelliment del bosc. Això vol dir que la disminució progressiva de nutrients com el fòsfor i el nitrogen no va poder mantenir poblacions abundants, i més tard, ni tan sols va poder mantenir les poblacions completes d’algunes espècies. Els científics també van estudiar mostres de sòl sota troncs d’arbres i sòl exposat i van trobar que els oribàtids sota els troncs eren menys abundants que els que vivien en el sòl exposat, tot i que mantenien les seves poblacions estables. Això va portar els científics a concloure que els oribàtids que vivien sobre sòl exposat estaven més afectats per l’envelliment, probablement a causa de la reducció de la disponibilitat de fulles caigudes a mesura que el bosc envellia.

ELS ECOSISTEMES SÓN COM PEL·LÍCULES MERAVELLOSES

Espero que ara, quan imaginis la diversitat d’un ecosistema en un bosc, tinguis més que una simple fotografia fixa al cap, ja que tots aquests éssers vius canvien i es mouen, apareixen i desapareixen… i espero que també imaginis les criatures que habiten el sòl sota els nostres peus! Els ecosistemes, com a escenaris vius, no són estàtics, sinó que són altament dinàmics al llarg del temps. Les petites i diverses criatures que viuen al sòl canvien amb els ecosistemes, utilitzant estratègies molt diferents i sorprenents. Els éssers vius del sòl són especialment importants per a l’ecosistema, ja que mantenen la salut del sòl i són una part crítica del reciclatge de fulles mortes i arrels, un procés que en realitat ajuda a reduir el canvi climàtic i contribueix a la salut del nostre planeta.

GLOSSARI

Invertebrats

Animals sense ossos. Al sòl, això vol dir principalment cucs i artròpodes (centpeus, porquets de Sant Antoni, insectes, aranyes…).

Biodiversitat del sòl

La varietat total de criatures vives que habiten els sòls.

Porus del sòl

Espais extremadament petits (<0,075 mm) dins de l’estructura sòlida del sòl, majoritàriament plens d’aire i aigua [1].

Migració vertical

La migració vertical és típicament pròpia dels entorns sòlids i aquàtics, on els organismes mòbils no estan limitats a moure’s sobre una superfície (horitzontal). Com qualsevol altra migració, normalment és guiada per la recerca de recursos o millors condicions ambientals.

Mesofauna del sòl

Habitants del sòl, més petits de 2 mm, com els col·lèmbols, els àcars i els cucs petits [2].

Dispersió passiva

Els organismes mòbils poden desplaçar-se activament (utilitzant les seves potes o apèndixs per travessar el territori) o deixar-se “portar pel corrent” (d’aigua, vent o fins i tot altres animals), cosa que s’anomena moviment o dispersió passiva.

Successió ecologica

El procés mitjançant el qual els ecosistemes “neixen” i “creixen” després de la creació de noves superfícies, com una nova illa de corall o el sòl revelat després de la fusió dels glacials, o com els ecosistemes “regeneren” després de disturbi com els incendis forestals.

Cronoseqüència

Un grup d’ecosistemes estudiats al mateix temps, que són similars en origen, espècies vegetals i àrea geogràfica, però tenen edats diferents. Estudiar ecosistemes en cronoseqüència és necessari perquè no podem esperar dècades per mostrejar un ecosistema al llarg del seu desenvolupament.

REFERÈNCIES

[1] Nielsen, U. (Ed.). 2019. “Soil and its fauna,” in Soil Fauna Assemblages: Global to Local Scales (Cambridge: Cambridge University Press). p. 1–41. doi: 10.1017/9781108123518.002

[2] Orgiazzi, A., Bardgett, R. D., Barrios, E., Behan-Pelletier, V., Briones, M. J. I., Chotte, J. L. et al. (Eds.). 2016. Global Soil Biodiversity Atlas. Luxembourg: Office des publications de l’Union européenne.

[3] Doblas-Miranda, E., Sánchez-Piñero, F., and González-Megías, A. 2009. Vertical distribution of soil macrofauna in an arid ecosystem: are litter and belowground compartmentalized habitats? Pedobiologia 52:361–73. doi: 10.1016/j.pedobi.2008.11.006

[4] Doblas-Miranda, E., and Work, T. T. 2015. Localized effects of coarse woody material on soil oribatid communities diminish over 700 years of stand development in black-spruce-feathermoss forests. Forests 6:914–28. doi: 10.3390/f6040914

EDITED BY: Helen Phillips

SCIENCE MENTORS: Hannah Simba

**CITATION: **Doblas-Miranda E (2021) Soil Ecosystems Change With Time. Front. Young Minds. 9:543498. doi: 10.3389/frym.2021.543498

**CONFLICT OF INTEREST: **The author declares 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 Doblas-Miranda: 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

RUTENDO, EDAT : 14

Vaig néixer a Zimbabwe i tinc dos germans i una germana. M’encanta les matemàtiques, llegir llibres i escoltar música. Quan sigui gran, vull ser metge, científic, psicòleg o arqueòleg.

NOKUTENDA, EDAT : 14

Els meus hobbies són principalment cuinar i dibuixar (sobretot anime). Tinc clar que quan sigui gran vull ser cuiner. M’encanten les arts creatives. En el meu temps lliure m’agrada dibuixar allò que expressa la meva ment. Altres vegades intento trobar temps per llegir una novel·la de fantasia de ficció.

AUTOR

ENRIQUE DOBLAS-MIRANDA

L’Enrique té un doctorat en biologia i és investigador al CREAF. També està interessat en la cooperació internacional i va ser el responsable del projecte euro-mediterrani anomenat MENFRI, del qual va fundar una organització que crea aliances per superar els reptes complexos relacionats amb el desenvolupament i el medi ambient. Enrique ha contribuït a la recerca sobre la resiliència i la gestió del paisatge davant del canvi global, i també continua amb la seva línia principal d’investigació sobre les variacions en la biodiversitat dels ecosistemes al llarg del temps. Utilitzant diverses comunitats d’invertebrats del sòl, l’Enrique ha estudiat la dinàmica dels boscos i de les terres de cultiu a Espanya, Nova Zelanda i Canadà. *e.doblas@creaf.uab.cat

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 Translating Soil Biodiversity agraeix el suport del Centre Alemany per a la Recerca Integrativa en 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.

Recommended citation format: Doblas-Miranda E (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: Extraient invertebrats del sòl per un estudi. Figura 1: Extraient invertebrats del sòl per un estudi. Un tipus típic de trampes d’embut de Tullgren o Berlese, anomenades així pels seus inventors. El sòl es col·loca a la part superior de l’embut, sustentat per una capa de malla. Una bombeta escalfa i resseca el sòl, forçant els organismes del sòl a moure’s cap avall. Quan surten de la mostra, cauen a un recipient de col·lecció, generalment omplert amb una substància que els manté vius. Aquests organismes es poden estudiar posteriorment.

Figura 2: Migració vertical de les larves d’escarabats, depenent de la profunditat del sòl i de la temporada. Figura 2: Migració vertical de les larves d’escarabats, depenent de la profunditat del sòl i de la temporada. A l’estiu, les larves són igualment abundants tant a la superfície com en els nivells més profunds del sòl, però a l’hivern són molt més abundants a la superfície, on poden alimentar-se de fullaraca sense estar exposades a les condicions caloroses i seques pròpies de l’estiu.

Figura 3: Els ecosistemes canvien i creixen amb el temps. Figura 3: Els ecosistemes canvien i creixen amb el temps. Als anys 1950 (a dalt), hi havia comunitats més abundants i riques d’oribàtids al bosc que als camps de cultiu. Després de l’abandonament dels cultius (al centre), individus d’algunes espècies del bosc van arribar als camps de cultiu connectats principalment per dispersió passiva (fletxes). Finalment, la desaparició (fletxa discontínua) d’algunes espècies, que probablement necessitaven un sòl més desenvolupat, va crear les diferències actuals entre els tres tipus de boscos (a baix).