El extraño rol que cumplen los animales del suelo en la descomposición de las hojas muertas

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François-Xavier Joly 1 * y Jens-Arne Subke1

1Biological and Environmental Sciences, University of Stirling, Stirling, United KingdomCuando las plantas mueren, caen y se acumulan en el suelo, les ocurre un proceso importante: se descomponen. La descomposición es esencial para reciclar nutrientes y regresarlos al suelo. La descomposición es realizada por un ejército de organismos llamadas microbios, invisibles a simple vista, que hacen que las hojas muertas se degraden lentamente. Pero los organismos más grandes, como los milpiés y los caracoles, también comen hojas muertas. Estos grandes organismos, sin embargo, no digieren muy bien las hojas, y devuelven al suelo gran parte de estas en excrementos, que luego los microbios descomponen. Esta transformación de las hojas muertas en excrementos ¿afecta el proceso de reciclaje? Al recolectar excrementos de muchos animales del suelo que se alimentan de hojas muertas, descubrimos que los excrementos se descomponen más rápido que las hojas muertas intactas. Esto significa que los animales del suelo ayudan a la descomposición de las hojas muertas no digiriéndolas, sino transformándolas en excrementos.

¿POR QUÉ ESTUDIAR LAS HOJAS MUERTAS?

Las plantas son la base de la vida en la Tierra. Gracias a sus hojas, las plantas pueden utilizar la energía del sol para capturar dióxido de carbono del aire y transformarlo en azúcares. Este proceso, llamado fotosíntesis, es absolutamente esencial para la vida en la Tierra. Los azúcares generados se utilizan para el crecimiento de más partes vegetales (hojas, tallos, raíces), las que luego pueden ser a su vez comidas por diferentes organismos. Pero las hojas de una planta solo viven de varios meses a pocos años. Cuando llega el momento, las plantas se deshacen de sus hojas, entonces las hojas muertas se acumulan en el suelo donde comienza otro proceso importante: las hojas muertas se descomponen. Esta descomposición es tan crucial como lo es la fotosíntesis, al permitir que el carbono que forma parte de las hojas regrese a la atmósfera como dióxido de carbono, que puede luego ser utilizado nuevamente por otras plantas. A través de la descomposición, los nutrientes contenidos en las hojas muertas también regresan al suelo, donde pueden ser utilizados nuevamente por las plantas para formar nuevas hojas. Gracias a este delicado balance entre la fotosíntesis y la descomposición, el ciclo de la vida continúa.

LOS MICROBIOS DESCOMPONEN HOJAS MUERTAS

¿Cómo ocurre la descomposición? Este proceso tan crucial es llevado a cabo principalmente por un grupo de organismos del suelo: los microbios. Los microbios incluyen a los hongos – los mismos organismos que forman las setas u hongos de sombrero – y las bacterias. Los microbios son tan diminutos que la mayoría es invisible a simple vista, aunque son extremadamente abundantes en el suelo. Solo un gramo de suelo puede contener 10 billones de microbios. Esos microbios utilizan hojas muertas como comida. Digieren las hojas al liberar varias enzimas diferentes hacia el suelo del entorno. Esas enzimas son como tijeras que cortan las grandes hojas muertas en trozos microscópicos. Los microbios pueden luego digerir esos trozos de hojas para obtener energía y crecer. Luego, los microbios liberan el carbono de regreso a la atmósfera como dióxido de carbono. Y el ciclo de la vida puede continuar.

Sin embargo, los microbios no pueden descomponer todas las hojas muertas a la misma velocidad. Algunas plantas, como los pinos o las hayas, forman hojas robustas, bastante gruesas y pobres en nutrientes. Esas hojas no son muy buenas realizando la fotosíntesis, pero pueden sobrevivir en condiciones difíciles. En consecuencia, cuando mueren, esas hojas se descomponen muy lentamente porque ofrecen pocos nutrientes y poca superficie para que los microbios crezcan. Por otro lado, las plantas como los tréboles o los árboles de fresno, forman hojas que son mucho más finas y tienen más nutrientes. Esas hojas son menos resistentes al daño, pero son mejores realizando fotosíntesis. Cuando estas hojas más finas y nutritivas mueren, ofrecen muchos más nutrientes y más área de superficie para los microbios, y por lo tanto, se descomponen más rápido.

LOS ANIMALES AYUDAN A LOS MICROBIOS CON LA DESCOMPOSICIÓN

Los microbios no son los únicos seres vivos del suelo que descomponen hojas muertas. Muchos organismos más grandes, como los milpiés, las lombrices de tierra, las cochinillas y los caracoles, también se alimentan de hojas muertas (Figuras 1A- C). En algunos tipos de bosques, e incluso en desiertos, la mayoría de las hojas muertas que caen cada año al suelo son devoradas por estos animales [1–4]. Sin embargo, de todas las hojas que estos animales devoran (por ej., Figura 1D), sólo una pequeña parte es realmente digerida y utilizada por esos animales. La mayor parte regresa al suelo como heces – en otras palabras, excrementos (Figura 1E). Esto significa que, en ecosistemas donde esos animales son abundantes, la principal fuente de materia orgánica para las bacterias y los hongos no son las hojas muertas, sino las heces. Sin importar el tipo de hoja que se consuma, esos excrementos serán siempre mucho más pequeños que las hojas muertas, y están formados por decenas de miles de trocitos diminutos de hojas (Figura 1F). Esa transformación desde hojas muertas intactas y grandes hasta piezas diminutas proporciona mucha más superficie para que los microbios crezcan y descompongan.

Aún no se comprende del todo cuál es la importancia de convertir a las hojas muertas en excrementos. ¿Los microbios, descomponen más fácilmente estos excrementos que las hojas muertas intactas? Si es así, ¿es este efecto más importante para las hojas robustas y resistentes que para las hojas finas que ya se degradan más fácilmente por los microbios? ¿Todos los animales que se alimentan de hojas muertas ayudan a los microbios a descomponer a las hojas? En este estudio, nos planteamos responder estas preguntas [5].

LA FÁBRICA DE EXCREMENTOS: ESTUDIANDO LA DESCOMPOSICIÓN EN EL LABORATORIO

Para estudiar la importancia de convertir a las hojas muertas en excrementos, necesitamos encontrar y colectar decenas de miles de excrementos frescos de varios animales del suelo que consumen diferentes tipos de hojas muertas. Esta es una tarea imposible en el ambiente, porque los excrementos son muy pequeños y porque es imposible determinar la especie animal que los produjo, o el tipo de hojas muertas que el animal consumió. Entonces, inventamos un experimento especial: la fábrica de excrementos. Comenzamos recorriendo varios bosques y praderas de las tierras bajas de Escocia, donde colectamos miles de animales del suelo de seis especies, incluyendo tres especies de milpiés, dos de cochinillas y una de caracol. También colectamos hojas muertas de seis especies de árboles que se sabe que se descomponen a diferentes velocidades: robles, hayas, avellanos, arces, castaños de indias y tilos (Figura 2). Llevamos todas las muestras al laboratorio y, utilizando cajas plásticas, enfrentamos cada especie de animal con cada tipo de hoja muerta. En total, obtuvimos 36 combinaciones hoja/animal. Luego, permitimos que los animales comieran y, dos veces a la semana durante un mes, colectamos sus excrementos. Esos excrementos fueron muy diversos: variaron en color dependiendo de las hojas muertas consumidas, y en forma, dependiendo del tipo de animal (Figura 2).

Luego de la etapa de colecta de excrementos, medimos que tan rápido se descomponen esos excrementos, en comparación con la descomposición de las hojas muertas intactas. Queríamos medir esto en condiciones que pudieran ser repetidas por otros investigadores de todo el mundo, para verificar nuestros resultados o comparar nuestras observaciones con las de otros que utilizan diferentes especies de animales u hojas. Para lograrlo, creamos en el laboratorio pequeños sistemas artificiales de suelo. Llenamos pequeños recipientes con suelo de un campo local y colocamos pequeñas cantidades de excremento o de hojas muertas, encima del suelo, separados de la superficie del suelo por una fina malla. La malla nos permitió retirar fácilmente los restos de excrementos o de hojas muertas, y a su vez, permitió que los microbios del suelo se movieran a través, para descomponer los excrementos u hojas muertas. Colocamos los recipientes en una habitación oscura, húmeda y cálida, por seis meses. Cada semana, agregamos agua a los recipientes para mantener la humedad de suelo óptima para los microbios. Después de 6 meses, retiramos los restos de excrementos y hojas muertas. Los secamos, pesamos, y comparamos la masa de las muestras finales con sus masas iniciales, para conocer cuánto de las hojas y excrementos se descompuso durante esos 6 meses, por los microbios.

¿QUÉ ENCONTRAMOS?

Nuestros experimentos llevaron a dos descubrimientos interesantes. Primero, para todas las especies de animales que estudiamos, encontramos que sus excrementos se descompusieron 38% más rápido en promedio que las hojas muertas (Figura 3). Estos resultados fueron muy consistentes a pesar de que los caracoles, los milpiés y las cochinillas son especies muy diferentes. Pensamos que los excrementos se descomponen más rápido porque los animales transforman las grandes hojas muertas en miles de trozos pequeños, en los que es más fácil que los microbios crezcan y descompongan.

Nuestro segundo descubrimiento importante fue que la mayor velocidad de descomposición no fue igual para todos los tipos de hojas muertas. Cuando los animales comieron hojas muertas que fueron más fáciles de descomponer por los microbios, sus excrementos no se degradaron más rápido que las propias hojas muertas. Sin embargo, cuando los animales comieron hojas muertas que eran difíciles de descomponer por los microbios, sus excrementos se descompusieron mucho más rápido que las hojas intactas. Debido a esto, las grandes diferencias en la velocidad de descomposición entre los distintos tipos de hojas muertas casi que desaparecen una vez que los animales se las comen y las transforman en excrementos.

LOS ANIMALES DEL SUELO CONTRIBUYEN AL CICLO DE LA VIDA

En síntesis, al transformar las hojas muertas en excrementos, los animales del suelo aceleran la descomposición llevada a cabo por los microbios. Esta es la razón por la cual no vemos hojas muertas amontonadas en la superficie del suelo, particularmente, debajo de plantas con hojas de lenta descomposición. Más importante aún, al transformar las hojas muertas en excrementos, los animales del suelo ayudan a que el carbono de las hojas regrese a la atmósfera como dióxido de carbono, y ayudan a que los nutrientes regresen al suelo, donde estas sustancias críticas pueden ser utilizadas nuevamente por las plantas. Así, los animales del suelo ayudan a mantener un equilibro crítico entre la fotosíntesis y la descomposición que sustenta a las plantas – y eso, en consecuencia, ¡sustenta toda la vida en la Tierra!

GLOSARIO

Microbios

Son seres vivos diminutos, invisibles a simple vista, como las bacterias o los hongos. También se conocen como “microorganismos.”

Descomposición

Es el proceso por el cual la materia vegetal o animal compleja se degrada o desintegra a formas más simples, produciendo dióxido de carbono y nutrientes.

Fotosíntesis

Es el proceso por el cual las plantas capturan la energía de la luz solar con sus hojas para transformar el dióxido de carbono y el agua en azúcares.

Enzimas

Son proteínas que pueden romper o degradar moléculas grandes y complejas hasta moléculas más pequeñas y simples.

Heces

Restos de la comida ingerida que no es digerida por los animales. En otras palabras, caca o excremento.

REFERENCIAS

EDITADO POR: Rémy Beugnon, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germany

MENTOR CIENTÍFICO: Maria Claudia Segovia-Salcedo

CITA ORIGINAL: 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

CITA EN ESPAÑOL: Joly F-X and Subke J-A (2022). El extraño rol que cumplen los animales del suelo en la descomposición de las hojas muertas. Front. Young Minds 10:638736. doi: 10.3389/frym.2022.638736

CONFLICTO DE INTERES: Los autores declaran que la investigación se realizó en ausencia de cualquier relación comercial o financiera que se pudiera interpretar como un potencial conflicto de interés.

**COPYRIGHT **© 2022 Joly y Subke: Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de Creative Commons Attribution License (CC BY). Se permite el uso, la distribución o reproducción en otros foros, siempre que los autores originales y los propietarios de los derechos de autor sean acreditados y reconocidos, y que la publicación original en esta revista sea citada, de acuerdo con la práctica académica aceptada. No se permite el uso, la distribución o reproducción que no cumplan con estos términos.

JOVEN REVISOR

JUAN DIEGO, EDAD: 15

Hola, mi nombre es Juan Diego, acabo de cumplir 15 años. Soy de Ecuador, pero crecí en los Estados Unidos de América. Tengo muchas aficiones (hobbies). Mi pasatiempo favorito es jugar videojuegos porque me permite jugar con mis amigos en este tiempo de encierro debido a la pandemia. Disfruto de los animales y la naturaleza. Por eso, y como parte de un proyecto escolar, actualmente estoy trabajando en un pequeño libro de pegatinas (stickers) sobre las especies amenazadas en peligro de extinción de Ecuador.

AUTORES

FRANÇOIS-XAVIER JOLY

François-Xavier Joly es un ecólogo de suelo francés que trabaja en la Universidad de Viena, en Austria. Su investigación se centra en comprender como los organismos del suelo contribuyen a la descomposición de las plantas muertas, y como este proceso puede cambiar debido a cambios globales, como la pérdida de biodiversidad y el cambio climático. *joly.fx@gmail.com

JENS-ARNE SUBKE

Es un ecólogo de ecosistemas en la Universidad de Stirling y le interesan las interacciones de las plantas, el suelo y el ambiente. Intenta responder preguntas acerca de cómo el carbono tomado de la atmósfera por las plantas puede ser estabilizado en los suelos, para reducir las concentraciones atmosféricas de CO2 (dióxido de carbono).

TRADUCTORA

MARÍA A. MOREL REVETRIA

A María le han gustado las plantas desde que tiene memoria. Durante sus estudios de biología en la Universidad, descubrió su interés por la microbiología, y desde entonces, ha trabajado con plantas y bacterias sin parar. Sus principales intereses son las bacterias del suelo y su relación con la productividad vegetal y la salud del suelo. Además, le encanta la idea de llevar las ciencias al público no científico. Es miembro de ComicBacterias, un proyecto de divulgación de la Microbiología a través de caricaturas. El turismo en familia es una de sus aficiones favoritas. †orcid.org/0000-0002-9064-5675

FINANCIAMIENTO (DE LA TRADUCCIÓN)

El equipo Translating Soil Biodiversity agradece el apoyo al Centro alemán para la investigación integrativa en biodiversidad (iDiv) Halle-Jena-Leipzig financiado por la Fundación Alemana de Investigación (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: Joly F-X and Subke J-A (2025) The Bizarre Role of Soil Animals in the Decomposition of Dead Leaves. (Spanish translation: María A. Morel Revetria). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in 2022, doi: doi: 10.3389/frym.2022.638736

Figures

Figura 1: (A–C) Ejemplos de animales del suelo que comen hojas muertas y las transforman en excrementos. (D) Ejemplo de hoja muerta que esos animales pueden comer. (E) Ejemplos de excrementos de los animales que comen hojas muertas. (F) Los excrementos Figura 1: (A–C) Ejemplos de animales del suelo que comen hojas muertas y las transforman en excrementos. (D) Ejemplo de hoja muerta que esos animales pueden comer. (E) Ejemplos de excrementos de los animales que comen hojas muertas. (F) Los excrementos de los animales que comen hojas se componen de pequeños trozos de hojas.

Figura 2: Excrementos colectados de seis diferentes animales del suelo que fueron alimentados con seis tipos diferentes de hojas muertas. Los excrementos están dibujados a escala, pero no las hojas y los animales. Se puede observar que el color de los ex Figura 2: Excrementos colectados de seis diferentes animales del suelo que fueron alimentados con seis tipos diferentes de hojas muertas. Los excrementos están dibujados a escala, pero no las hojas y los animales. Se puede observar que el color de los excrementos depende de las hojas muertas que fueron consumidas, con colores claros cuando el animal comió hojas de haya, pero más oscuras cuando comieron hojas de tilo. En cambio, la forma de los excrementos depende del animal, con excrementos ovalados en milpiés, rectangulares en cochinillas, y cilíndricos en caracoles. (Crédito de la imagen: adaptada de [5]).

Figura 3: Al transformar las hojas muertas en excrementos, los animales del suelo afectan la velocidad a la cuál las hojas muertas se descomponen. En promedio, los excrementos de los animales del suelo se descomponen 38% más rápido que las hojas muerta Figura 3: Al transformar las hojas muertas en excrementos, los animales del suelo afectan la velocidad a la cuál las hojas muertas se descomponen. En promedio, los excrementos de los animales del suelo se descomponen 38% más rápido que las hojas muertas intactas. Este efecto depende del tipo de hoja muerta. Cuando los animales comieron hojas muertas que eran fáciles de descomponer por los microbios (mostrado en amarillo claro), sus excrementos no se descompusieron más rápido que las hojas muertas. Sin embargo, cuando comieron hojas muertas que eran difíciles de descomponer por los microbios (mostrado den marrón oscuro), los fragmentos de hoja resultantes en los excrementos se descompusieron más rápido.