Los Ecólogos de suelos actúan como detectives descubriendo quién come a quién o qué en el suelo
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Amandine Erktan 1, Melanie M. Pollierer 1 and Stefan Scheu 1,2*
1 J.F. Blumenbach Instituto de Zoología y Antropologia, Universidad de Gotinga, Gotinga, Alemania2 Centro de Biodiversidad y Uso Sostenible de la Tierra, Universidad de Gotinga, Gotinga, Alemania
¿Has notado alguna vez que las hojas muertas nunca se acumulan en los bosques? Ese servicio de reciclado se lo podemos agradecer a un equipo de pequeños recicladores que viven en el suelo. Se alimentan de organismos muertos, y los reciclan sólo con comérselos. Saber quién come qué o a quién en el suelo es esencial para entender como funciona esta máquina de reciclaje. Pero no es una tarea fácil porque muchos organismos de suelo son diminutos y viven escondidos en pequeños recovecos, ¡y no nos pueden decir qué comen! Para resolver este problema los ecólogos de suelo han desarrollado un método especial. Rastrean marcadores específicos de bacterias, hongos y plantas en la grasa de los animales y, por lo tanto, pueden identificar de qué se alimentaron. Algunos animales consumen una gran variedad de fuentes de alimento, otros son más específicos. Sorprendentemente, muchos organismos han desarrollado estrategias asombrosas para alimentarse en el suelo, ¡porque encontrar comida en un laberinto tan oscuro no es nada fácil!.
¿POR QUÉ ES IMPORTANTE ENTENDER QUIÉN COME A QUIÉN O QUÉ EN LOS SUELOS?
¿Alguna vez has notado que nunca vemos enormes montones de hojas muertas acumulándose en el bosque? También es muy raro encontrar un animal muerto en el suelo del bosque. Esto debería animarnos a preguntar, “¿Quién está limpiando el suelo del bosque?”. En las ciudades, trabajadores municipales retiran todas las hojas muertas. En el bosque, el trabajo lo realiza un equipo de pequeños recicladores que viven en el suelo. Para estos pequeños animales del suelo, los organismos muertos son una fuente de alimento y reciclan las hojas y otras cosas muertas simplemente comiéndolas. Cuando los animales del suelo defecan (es decir, hacen caca), liberan nutrientes que pueden ser utilizados por las plantas para crecer. O bien los animales pequeños del suelo son comidos por animales más grandes, lo que permite que los animales más grandes crezcan. También es muy importante para los humanos, ya que las plantas nos proporcionan muchos bienes, alimentos como las verduras, los cereales y las frutas, y también madera para construir muebles y casas. Entender quién consume qué en el suelo es esencial para comprender esta valiosa maquinaria de reciclaje.
QUÉ TIPO DE ALIMENTO HAY EN EL SUELO… ¿Y QUÉ ES LA RED ALIMENTARIA DEL SUELO?
¿Qué tipo de alimento hay en el suelo? Si excavas en el suelo del bosque, ¡no encontrarías un plato de espaguettis a la boloñesa! No estamos hablando de ese tipo de comida, por supuesto. En el suelo, las fuentes básicas de alimento son los tejidos muertos de plantas y otros organismos (hojas muertas u organismos muertos del suelo de cualquier tamaño), y las raíces de las plantas (Figura 1A). Estas fuentes básicas de alimento son consumidas principalmente por bacterias y hongos, que se denominan consumidores****primarios. Los hongos y las bacterias en sí mismos son la principal fuente de alimento para organismos más grandes como protistas, nematodos, colémbolos y ácaros (de un tamaño aproximado de 0,1 a 2 mm, Figura 1). Estos organismos, a su vez, son comidos por depredadores más grandes (de unos pocos milímetros de tamaño), como ciempiés y arañas (Figura 1B). Las lombrices de tierra también comen principalmente bacterias y hongos, pero de una manera especial: los comen junto con el suelo (Figura 1B). ¡Es un poco como si comieras la comida de tu planto junto con el plato!.
Aunque algunos animales del suelo, como los colémbolos o los nematodos, comen principalmenten diminutas criaturas vivas como bacterias y hongos, también pueden comer tejido vegetal, especialmente las raíces o el líquido nutritivo que liberan las raíces. En conjunto, hay muchas fuentes de alimento en el suelo, desde tejidos vegetales hasta animales, y desde organismos muertos hasta vivos, y la mayoría de los organismos del suelo consumen varias de estas fuentes de alimento. Todas las conexiones de quién come qué o a quién es lo que se denomina redalimentariadel****suelo (Figura 1A).
¿CÓMO ESTUDIAMOS LAS REDES ALIMENTARIAS DEL SUELO?
A pesar de toda la investigación que ha tenido lugar en las últimas décadas, los investigadores aún saben poco sobre quién come qué o a quién en el suelo. Esta falta de conocimiento se debe a que los animales del suelo son diminutos, están ocultos ¡y no pueden decirnos lo que comieron! Para saber quién consume qué en el suelo, los investigadores deben actuar como detectives. Han desarrollado un método curioso: estudian la grasa de los animales del suelo (Figura 2). Cuando comes algo, la comida sirve como fuente de energía para que puedas crecer y estar activo. Sin embargo, no puedes usar toda la energía de una vez, por lo que tu cuerpo debe almacenarla para usarla más tarde. ¿Cómo se almacena la energía? Cuando comemos más de los que necesitamos en ese momento, el cuerpo acumula grasa como tejido de almacenamiento de energía. La grasa se “quemará” más tarde para obtener energía cuando la necesitemos. Tanto para los humanos como animales, es incluso más fácil absorber y almacenar la grasa que ya está en los alimentos en lugar de producir grasa nueva. Ahora, el truco es que no toda la grasa es igual. Las bacterias, los hongos y las plantas tienen distintos tipos de grasa, y los investigadores pueden rastrear estos llamados marcadores****de ácidos grasos en los animales que consumieron estas fuentes de alimento [1]. Así, podemos identificar si la grasa almacenada en un animal proviene de bacterias, hongos o plantas, y por lo tanto saber qué comieron.
GENERALISTAS ALIMENTARIOS VERSUS ESPECIALISTAS ALIMENTARIOS
Estudiando la grasa de los animales del suelo, los investigadores descubrieron que muchos colémbolos prefieren alimentarse de hongos, pero también pueden comer bacterias o plantas. Como pueden alimentarse de distintas fuentes de alimento, se les considera generalistas****alimentarios [2]. ¡Esto quiere decir que no son difíciles de satisfacer si los invitas a cenar! Algunos organismos son especialistas****alimentarios y tienden a comer sólo una cosa. Por ejemplo, algunos nematodos prefieron comer bacterias, mientras que otros perfieren comer hongos. ¡Hay incluso nematodos depredadores que se comen a otros nematodos! Cada clase de nematodo tiene la forma de la boca distinta, específica para comer un cierto tipo de alimento.
¿POR QUÉ ES TAN ESPECIAL ALIMENTARSE EN EL SUELO?
En el suelo se está a oscuras. ¿Alguna vez has intentado comer tu cena en la oscuridad? No es tan fácil encontrar dónde está la comida. Los animales del suelo tienen el mismo problema. Los ojos no funcionan en el suelo, así que muchos animales del suelo ni siquiera tienen. En cambio, la mayoría de animales del suelo tienen “narices” muy sensibles. Por ejemplo, los nematodos, los colémbolos y las lombrices de tierra son my eficientes para oler su comida. Pueden detectar la ubicación de los alimentos y moverse hacia ellos. Los nematodos pueden “oler” bacterias hasta a 50 cm de distancia y alcanzarlas en 2 semanas [3]. Es una distancia considerable para un nematodo, ya que estos pequeños gusanos suelen medir solo unos cientos de micras de largo (1 micra = 0,001 mm; para comparar, el ancho de un cabello humano es de 100 micras). ¡Esto sería como si los humanos pudieran oler la comida desde unos 70km de distancia!.
El suelo no solo está a oscuras, sino que también es un laberinto a través del cual los organismos del suelo no se pueden mover libremente. El suelo es como una esponja con agujeros más grandes y más pequeños. Los organismos más pequeños, como las bacterias, típicamente miden 1.2 micras y pueden “esconderse” en agujeros pequeños. Por ejemplo, sabemos que los protistas (Figura 1) no pueden alcanzar a su presa, las bacterias, si se encuentran en agujeros de menos de 2-3 micras (Figura 3A). Lo mismo sucede con los nematodos, que no pueden comer bacterias ubicadas en agujeros con aperturas menores de 30 micras (Figura 3A). Cuanto más pequeños son los agujeros del suelo, más pueden esconderse las bacterias en ellos y evitar ser atrapadas y comidas por los depredadores. Pero los depredadores han desarrollado estrategias para alimentarse a pesar de estos problemas. Por ejemplo, las amebas son protistas de cuerpo blando que pueden adoptar cualquier forma (Figura 3B). Las amebas pueden extender un “brazo” muy fino y alargado por pequeños agujeros del suelo para atrapar bacterias escondidas. Los colémbolos tienen una estrategia diferente: simplemente no son muy exigentes con las fuentes de alimento que consumen, son generalistas alimentarios. Pueden comer bacterias y hongos, pero también hojas muertas y nematodos (Figura 3C). Dependiendo de lo que esté disponible en los pequeños agujeron del suelo por los que se arrastran, comen una fuente de alimento u otra. Esta flexibilidad les ayuda a tener algo que comer todos los días. Las lombrices de tierra se ven menos afectadas por las dificultades de acceder a los alimentos del suelo. Estos animales ingieren directamente el suelo, lo que les permite buscar y acceder fácilmente a los alimentos en el laberinto del suelo (Figura 3D). Además, pueden digerir bacterias y hongos, así como material vegetal muerto. Cuando las lombrices de tierra defecan, los restos no digeridos típicamente forman pequeños cuencos en el suelo.
UNA NUEVA MIRADA A LA ALIMENTACIÓN EN UN LABERINTO A OSCURAS
Alimentarse en el suelo es como encontrar comida en un laberinto a oscuras. Para entender quién come a quién en la oscuridad del suelo bajo nuestros pies, los ecólogos de suelos tienen que actuar como verdaderos detectives y usar todo tipo de técnicas complicadas, ya sea en el bosque o en el laboratorio. Ahora que sabes cómo es alimentarse en el suelo, ¡nunca volverás a ver a los animales del suelo de la misma manera!.
GLOSARIO
CONSUMIDOR PRIMARIO
Organismos que consumen directamente el material vegetal muerto.
RED ALIMENTARIA DEL SUELO
Todas las conexiones que indican quién consume a quién o qué en el suelo.
MARCADORES DE ÁCIDOS GRASOS
Moléculas de grasa que son específicas de una fuente de alimento, es decir, bacterias u hongos.
MARKERI MASNIH KISELINA
Molekule masti koje su specifične za izvor hrane, primjerice bakterije ili gljivice.
GENERALISTA ALIMENTARIO
Organismos del suelo que consumen muchos tipos de recursos alimenticios.
ESPECIALISTA ALIMENTARIO
Organismos del suelo que consumen específicamente solo uno o pocos tipos de recursos alimenticios.
AGRADECIMIENTOS
Esta investigación ha sido apoyada por la Comisión Europea – programa de investigación e innovaciónHorizon 2020, acciones Marie Skłodowska-Curie (subvención no. 750249). Agradecemos a Audrey Marville los dibujos de animales del suelo.
REFERENCIAS
[1] Ruess, L., and Chamberlain, P. M. 2010. The fat that matters: soil food web analysis using fatty acids and their carbon stable isotope signature. Soil Biol. Biochem. 42:1898–910. doi: 10.1016/j.soilbio.2010.07.020
[2] Digel, C., Curtsdotter, A., Riede, J., Klarner, B., and Brose, U. 2014. Unravelling the complex structure of forest soil food webs: higher omnivory and more trophic levels. Oikos 123:1157–72. doi: 10.1111/oik.00865
[3] Rasmann, S., Köllner, T. G., Degenhardt, J., Hiltpold, I., Toepfer, S., Kuhlmann, U., et al. 2005. Recruitment of entomopathogenic nematodes by insect-damaged maize roots. Nature 434:732. doi: 10.1038/nature03451
[4] Rønn, R., Vestergård, M., and Ekelund, F. 2012. Interactions between bacteria, protozoa and nematodes in soil. Acta Protozool. 51:223–35. doi: 10.4467/16890027AP.12.018.0764
[5] Foster, R. C., and Dormaar, J. F. 1991. Bacteria-grazing amoebae in situ in the rhizosphere. Biol. Fertil. Soils 11:83–7. doi: 10.1007/BF00336368
EDITADO POR: Rémy Beugnon
**MENTORES CIENTÍFICOS: **Daniel Garza
**CITA: **Erktan A, Pollierer MM and Scheu S (2020) Los ecólogos del suelo como detectives descubriendo quién come a quién o qué en el suelo. Front. Young Minds. 8:544803. doi: 10.3389/frym.2020.544803
**CONFLICTO DE INTERESES: **Los autores declaran que la investigación se realizó en ausencia de relaciones comerciales o financieras que pudieran interpretarse como un potencial conflicto de intereses.
DERECHOS DE AUTOR © 2020 Erktan, Pollierer and Scheu: Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la Licencia de Atribución Creative Commons (CC BY). Se permite el uso, distribución o reproducción en otros foros, siempre que se acredite al autor o autores originales y al propietario o propietarios de los derechos de autor, y que se cite la publicación original en esta revista, de acuerdo con la práctica académica aceptada. No se permite ningún uso, distribución o reproducción que no cumpla con estos términos.
JÓVENES REVISORES
CECILIA, EDAD: 9
Cecilia es una joven brillante que ama jugar al ajedrez y tiene mucha curiosidad por todo tipo de cosas aleatorias. Solo queire saber cómo functiona todo y le gusta luego presumir de todos los datos que su cerebro ha recopilado.
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AUTORES
AMANDINE ERKTAN
Soy una postdoctoranda en la Universidad de Gotinga en Alemania. Estoy interesada en entender cómo los organismos vivos moldean la estructura del suelo y viceversa. Primero trabajé con las raíces de las plantas y estudié cómo estructuran el suelo. Rápidamente me di cuenta de que las raíces no son los únicos ingenieros del suelo. Hay innumerables microbios y animales en el suelo cuyos roles son cruciales para determinar la estructura del suelo. Ahora estoy aprendiendo más sobre los animales del suelo y espero poder arrojar luz sobre cómo interactúan las raíces de las plantas, los microbios y los animales en la matriz del suelo. * aerktan@gwdg.de
MELANIE M. POLLIERER
Soy una postdoctoranda en la Universidad de Gotinga en Alemania. Mi interés principal son las redes alimentarias del suelo. Dado que es difícil observar lo que realmente comen los animales en el suelo, uso métodos indirectos para aprender más. En mi tesis de doctorado, analicé ácidos grasos en organismos del suelo y seguí el destino de la grasa utilizando carbono etiquetado de plantas a animales. Ahora uso un nuevo método: analizo formas estables de carbono y nitrógeno en aminoácidos, lo que permite obtener información aún más detallada sobre la dieta de los consumidores.
STEFAN SCHEU
Mientras estudiaba biología en Tubinga y Gotinga entre 1979 y 1986, me fascinaba la gran diversidad y la importancia de los invertebrados del suelo. Desde entonces, he investigado la estructura y funcionamiento de las comunidades de animales de suelo, durante my doctorado en la Universidad de Gotinga y luego en post-docs en Calgary y Gotinga. En 1997, establecí mi propio equipo de investigación como Catedrático de Zoología y Ecología en la Universidad Darmstadt de Tecnología, y en 2008 volví a la Universidad de Gotinga en la Cátedra de Ecología Animal. Aquí investigamos la estructura, función y evolución de las especies y comunidades de animales del suelo.
TRADUCTORA
AINOA PRAVIA
FINANCIACIÓN (TRADUCCIÓN)
El equipo de Traducción de la Biodiversidad del Suelo agradece el apoyo del Centro Alemán para la Investigación Integrativa de la Biodiversidad (iDiv) Halle-Jena-Leipzig, financiado por la Fundación Alemana de Investigación (DFG FZT 118, 202548816).
CITATION (TRADUCCIÓN)
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**Suggested citation: **Erktan A, Pollierer MM and Scheu S (2025) Soil Ecologists as Detectives Discovering Who Eats Whom or What in the Soil (Spanish translation: Ainoa Pravia). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in 2020. doi: 10.3389/frym.2020.544803
Figures
Figura 1: Organismos en una red alimentaria del suelo típica. (A) La red alimentaria contiene fuentes alimentarias básicas, como raíces de plantas y organismos muertos, así como consumidores primarios y secundarios y una selección de depredadores. Las flechas indican quién se come qué o a quién. Ten en cuenta que los consumidores primarios son una fuente de alimento para los consumidores secundarios, que a su vez son una fuente de alimento para los depredadores. (B) Aquí tienes ejemplos de consumidores primarios y secundarios, así como depredadores.
Figura 2: Determinando que comen los organismos del suelo a través de los marcadores de ácidos grasos. (A) Los animales del suelo tinen distintos tipos de grasas en sus cuerpos, dependiendo del tipo de alimento que comen, como bacteria, hongos u hojas muertas. (B) Las grasas se pueden extraer (sacar) de los animales en forma de ácidos grasos. (C) Esos ácidos grasos se pueden analizar usando un instrumento llamado cromatógrafo de gases. Los datos del cromatógrafo de gases permiten a los investigadores identificar qué alimentos consumieron los organismos del suelo.
Figura 3: Los animales han desarrollado formas de lidiar con la dificultad de alimentarse en el suelo oscuro. (A) Los pequeños agujeros en el suelo proporcionan un lugar para que los diminutos organismos del suelo (nematodos, protistas y bacterias) se escondan de los animales que los comen. (B) Para alcanzar a su presa, una ameba (un tipo de protista) puede extender un brazo de 20 micras de largo y 1 micra de grosor para atrapar bacterias escondidas en pequeños agujeros del suelo. (C) Los colémbolos son flexibles en las fuentes de alimento que consumen, lo que les permite tener algo que comer cada día. (D) Las lombrices de tierra ingieren suelo junto con su alimento y digieren las bacterias y hongos contenidos en el suelo ingerido. Esto también crea un camino a través del laberinto del suelo, facilitando su desplazamiento por él. Recuerda que 1 micra es 1,000 veces más pequeña que 1 mm.