Fongs diminuts al sòl que són medicinals per a la natura
Figura 1: Les petites criatures que habiten al sòl. (A) Fotografies microscòpiques de bactèries, fongs, àcars, nematodes, i col·lèmbols. Els nematodes son uns petits cucs cilíndrics, els àcars semblen unes aranyes petites, i els col·lèmbols són uns insectes molt petits que a vegades poden saltar (Crèdits de les fotografies: Mehdi Maaroufi, Nadia I. Maaroufi i Arne Fjellberg). (B) Fotografies de diversos tipus de fongs formadors de micorrizes i les seves plantes hostes. 1) Una orquídia i els fongs formadors de micorrizes a l’interior de les arrels de la planta. 2) Fongs formadors de micorrizes arbusculars a l’interior de l’arrel d’una planta. 3) Una bruguerola i els fongs formadors de micorrizes ericoides a l’interior de les seves arrels. 4) Un pi i els fongs formadors d’ectomicorrizes a la superfície de les seves arrels. (Crèdits de les fotografies: Lena Neuenkamp, Petr Kohout, Jane Oja, Javi Puy).
Figura 2: Exemples dels resultats de projectes per restaurar ecosistemes utilitzant fongs formadors de micorrizes. (A) Restauració de landa (un tipus de matollar) als Països Baixos, amb la finalitat de restablir landa en un camp de cultiu vell amb l’ajuda de plantes de landa i fongs formadors de micorrizes. (B) Restauració de pedrera en sòl calcari a Estònia, amb la intenció d’accelerar-ne la revegetació amb l’ajuda de llavors de prats, fenc, i fongs formadors de micorrizes arbusculars. (Crèdits de les fotografies: Jasper Wubs, Tanel Vahter).
Figura 3: Com fer el teu propi inòcul de fongs formadors de micorrizes. Els passos més importants per produir el teu propi inòcul. (Basat en les instruccions que es donen aquí: https://orgprints.org/id/eprint/35308/1/symanczik-etal-2018-Mycorrhizal-fungi-as-natural-biofertilizer_technical_note.pdf)
Open PDF in new window.
Lena Neuenkamp 1* and Nadia I. Maaroufi 1,2
1 Institute of Plant Sciences, University of Bern, Bern, Switzerland
2 Department of Forest Mycology and Plant Pathology, BioCenter, Swedish University of Agricultural Sciences (SLU), Uppsala, Sweden
Igual que els humans, les diferents espècies de plantes i animals tenen llocs específics on els hi agrada viure que anomenem ecosistemes. Si l’ecosistema canvia massa, algunes de les espècies que hi viuen desapareixeran, d’una forma semblant a la gent que evita viure als deserts perquè hi fa massa calor i l’ambient és massa eixut. Els humans modifiquem molts ecosistemes, a vegades de tal manera que només una petita part de plantes o animals hi poden continuar vivint. Per tal d’ajudar als ecosistemes a recuperar-se, sovint es comença plantant arbres o altres plantes. Els biòlegs han vist que els fongs formadors de micorrizes, uns fongs diminuts que viuen al sòl i a l’interior de les arrels de les plantes, poden ajudar a recuperar els ecosistemes de forma més accelerada, fent que les plantes creixin un altre cop més ràpidament i més fortes. En aquest article descrivim com els fongs formadors de micorrizes poden ajudar a la recuperació dels ecosistemes i en quines ocasions aquests fongs poden ser especialment útils.
ELS ECOSISTEMES DEGRADATS NECESSITEN LA NOSTRA AJUDA
Els ecosistemes naturals – com per exemple boscos, prats, o torberes – ofereixen moltes funcions i serveixen de casa per a plantes, animals i microorganismes diminuts que habiten al sòl. Alguns ecosistemes també filtren i emmagatzemen aigua, mantenen l’excés de carboni fora de l’atmosfera i donen una capa de terra saludable perquè les plantes que hi viuen puguin produir fruites i verdures per menjar. Els ecosistemes només poden oferir aquestes funcions si es troben intactes i saludables però a vegades, sofreixen pertorbacions i ja no poden continuar funcionant correctament. Algunes d’aquestes pertorbacions inclouen focs, inundacions o arbres que cauen després d’una tempesta. Per sort, els ecosistemes sans es recuperen fàcilment d’aquestes pertorbacions. Però si aquestes són freqüents o si són molt intenses, els ecosistemes troben més complicat recuperar-se i poder canviar. Per exemple, un bosc es podria convertir en un prat després que una tempesta molt forta arranqués tots els arbres. Un altre exemple el podem trobar després d’un període de sequera quan les plantes no troben prou aigua per sobreviure. Fins i tot, un cop l’aigua torna a estar disponible, algunes plantes ho tenen més difícil per recuperar-se. Si després de les pertorbacions els ecosistemes es fan menys complexes i contenen menys espècies, els anomenem ecosistemes degradats.
Els humans utilitzem els ecosistemes per crear espais per fer-hi ciutats, per produir menjar en camps de cultiu, o per buscar-hi minerals, sorra, o metalls per a la construcció o la fabricació d’altres materials. Sovint, aquestes activitats humanes pertorben els ecosistemes de forma tan severa i per un període de temps tan llarg, que els ecosistemes són llençats a un punt on no es poden recuperar sense ajuda. Els ecologistes (persones científiques que estudien com funcionen els ecosistemes) poden ajudar en la recuperació dels ecosistemes degradats, ajudant-los a recuperar la seva salut i funcions. Per tal de regenerar els ecosistemes, els ecologistes poden tornar a plantar nous arbres després de la seva tala per a la producció de fusta, o poden sembrar llavors per ajudar als prats a recuperar-se després que hagin sigut utilitzats com a camps de cultiu. Fins i tot amb aquesta ajuda, a vegades les plantes noves no creixen bé, o l’ecosistema acaba sent diferent al que era abans de la pertorbació. Per què la restauració funciona bé només a vegades? Fa poc que els ecologistes han començat a entendre que perquè una restauració tingui èxit cal tenir cura tant de les plantes com dels animals que habiten a la superfície del sòl, però també dels organismes que habiten sota terra, a l’interior del sòl.
PER QUÈ SÓN TANT IMPORTANTS LES CRIATURES QUE HABITEN A L’INTERIOR DEL SÒL?
Les plantes no es poden moure i per aquesta raó utilitzen les seves arrels per buscar nutrients i aigua al sòl. El sòl és un part important de l’ecosistema i és l’hàbitat de moltes petites criatures [1]. Hi ha més organismes presents en una cullereta de terra que persones en tot el planeta, al voltant de 7.5 bilions [2] (Figura 1A)! Totes aquestes petites criatures interactuen les unes amb les altres i contribueixen al bon funcionament de l’ecosistema. Per tant, l’estat de salut d’aquests organismes és important en la seva recuperació. Els organismes més abundants presents al sòl són les bactèries i els fongs. Alguns d’aquests, els anomenats descomponedors, s’alimenten de restes de plantes mortes i ajuden a trencar el material vegetal fins que es torna a convertir en sòl [3]. Alguns organismes del sòl, els anomenats patògens, poden atacar les arrels de les plantes i provocar-los malalties. Altres organismes del sòl, els anomenats mutualistes, cooperen amb les plantes mitjançant l’intercanvi de nutrients. Els fongs formadorsde micorrizes són un grup de simbionts mutualistes que els investigadors creuen que poden ajudar en la recuperació d’ecosistemes [4, 5] (Figura 1B).
ELS FONGS FORMADORS DE MICORRIZES ACTUEN COM A POTENTS MEDECINES PER A LES PLANTES
Els fongs formadors de micorrizes poden ajudar a les plantes en l’adquisició de més nutrients i aigua del sòl, de tal manera que les plantes poden créixer millor. Els anomenarem fongs ajudants a partir d’aquí. Aquests fongs ajudants també poden protegir les plantes contra els atacs de patògens que els hi causen malalties! A canvi dels beneficis que reben, les plantes donen part del seu carboni als fongs ajudants – un nutrient que les plantes produeixen amb l’ajuda de la llum durant un procés anomenat fotosíntesi. Per tant la relació entre plantes i aquests fongs és una situació en la qual les dues parts hi surten guanyant anomenada mutualisme. Els ecologistes han investigat quins efectes tenen els fongs ajudants durant la restauració d’ecosistemes (Figura 2). Anomenem inoculació del sòl al procés d’introduir fongs ajudants al sòl. Alguns estudis que han testat els efectes que té la inoculació del sòl en la recuperació dels ecosistemes han demostrat que els arbres i les herbes replantades creixien millor quan s’afegien fongs ajudants al sòl [4]. A més, aquests estudis van demostrar que els prats que eren restaurats afegint fongs ajudants contenien un major nombre d’espècies de plantes.
EL PODER DELS FONGS AJUDANTS ÉS VARIABLE
Existeixen diferents formes d’associació entre les plantes i els fongs ajudants depenent de quina espècie de fong és més abundant a l’ecosistema (Figura 1B). Les plantes i els fongs ajudants es diferencien en quina quantitat es necessiten els uns als altres i de quina manera intercanvien recursos i s’ajuden entre ells. Per tant, la restauració d’ecosistemes amb plantes que són molt dependents de fongs ajudants necessitarà fongs formadors de micorrizes com a medecina més que altres ecosistemes on les plantes siguin més independents dels fongs ajudants [5]. Quan els científics van mirar tots els experiments on van utilitzar fongs ajudants en la restauració d’ecosistemes van trobar que els beneficis d’afegir fongs ajudants variava entre els diferent estudis [4]. Per tant, els fongs ajudants són una bona medecina per a les plantes, però la seva importància depèn de quines plantes i quins ecosistemes estiguem considerant.
Els científics van concloure que els fongs ajudants eren més beneficiosos en aquestes tres condicions:
- Per a plantes que donen refugi a bactèries a les seves arrels, fent que les plantes tinguin prou gana per dos – per a elles mateixes i per les bactèries (per exemple el pèsol o la fava);
- per a plantes que tenen dificultats en trobar nutrients degut a la forma de les seves arrels, ja que són massa grans per accedir als espais del sòl on es troben els nutrients (per exemple algunes plantes herbàcies); i
- per a plantes que creixen en sòls que estan pertorbats de manera severa o que contenen pocs nutrients.
VOLS AJUDAR LES PLANTES DE CASA TEVA?
Al voltant del 80% de totes les plantes – incloent les que tens a casa en testos – desenvolupen una simbiosis amb un tipus de fongs ajudants anomenats fongs formadors de micorrizes arbusculars. Pots ajudar a mantenir la salut de les teves plantes a casa utilitzant el teu propi inòcul de fongs formadors de micorrizes arbusculars (Figura 4). Molts jardiners ja ho fan! Necessitaràs una pala, una galleda d’uns 10 litres per barrejar el sòl, uns 3-5 quilos de sorra, llavors de plantes herbàcies (gramínies) i trèvols i uns 4-6 testos.
Els passos a seguir són:
- Selecció de plantes: escull una o dues plantes del teu jardí que formin simbiosi amb fongs formadors de micorrizes arbusculars (com per exemple una gramínia i un trèvol) i desenterra-les amb una bona part del sòl que tenen al voltant de les arrels.
- Proveïment d’inòcul: treu les fulles i les tiges de les plantes, talla les seves arrels en petits trossos, i barreja bé els trossos d’arrels amb el sòl. Això serà la teva font principal d’inòcul que passarem a multiplicar, per evitar haver de desenterrar moltes plantes del teu jardí per fer l’inòcul.
- Multiplicació de l’inòcul: barreja la font d’inòcul amb la sorra (1 part d’inòcul amb 1 part de sorra, o fins i tot 1 part d’inòcul amb 2 parts de sorra) i fica’l als testos. Afegeix les llavors de gramínies i de trèvols als testos, rega els testos, i deixa créixer les plantes de dos a quatre mesos. Aquestes espècies de llavors que utilitzem les anomenen plantes esquer perquè atrauen els fongs formadors de micorrizes arbusculars. Quan les plantes esquer comencin a créixer, els fongs formadors de micorrizes arbusculars s’establiran a l’interior de les arrels i la població de fongs es multiplicarà. Quan més temps creixin les plantes, més fongs hi haurà al sòl.
- Collita d’inòcul: després de dos a quatre mesos, treu totes les fulles de les plantes esquer, talla les seves arrels en trossos petits, i barreja-ho amb el sòl. L’inòcul està llest per ser afegit en petites quantitats a les plantes que tens en testos a casa. Pots utilitzar-lo sec o barrejat amb aigua.
MISSATGE FINAL
Les activitats humanes poden degradar els ecosistemes de forma tan severa que aquestes poden necessitar ajuda per recuperar-se. Els fongs formadors de micorrizes són fongs que ajuden les plantes i que poden assistir també en la recuperació dels ecosistemes, perquè poden incrementar l’absorció de nutrients i donen protecció a les plantes davant de malalties o períodes de sequera. Existeixen diferents tipus de fongs ajudants, amb diferents propietats. Això vol dir que el tipus de plantes i ecosistemes que tinguem determinarà quan i quin fong ajudant serà millor utilitzar.
GLOSSARI
Plantes esquer
Plantes utilitzades per atraure els fongs formadors de micorrizes a les seves arrels, on els fongs formadors de micorrizes es reprodueixen i creixen. Podem utilitzar el material que es multiplica a les arrels i el sòl que les envolta per produir inòcul.
Ecosistemes degradats
Ecosistema que ha patit danys o ha sigut destruït, afectant també negativament als organismes que hi habiten, i obstaculitzant el bon funcionament de l’ecosistema.
Descomponedors
Organismes que s’alimenten de restes vegetals i animals morts, i que durant el procés trenquen el material i alliberen els diferent nutrients que el composen, fins que es torna sòl. Les plantes poden llavors agafar aquests nutrients i utilitzar-los com a font d’aliment. La majoria d’organismes descomponedors són fongs.
Ecologista
Científic o científica que estudia com funcionen els ecosistemes, les relacions entre organismes que el composen i la relació que tenen aquests organismes amb l’ambient que els envolta.
Ecosistema
Ambient habitat per un conjunt d’organismes que viuen junts i on es relacionen els uns amb els altres.
Fongs formadors de micorrizes arbusculars
Grup de fongs que viuen al sòl i a les arrels de les plantes. Els fongs formadors de micorrizes poden ajudar les plantes a absorbir nutrients i donant-los una millor protecció davant de períodes de sequera o de malalties causades per altres fongs. A canvi, els fongs reben aliment de les plantes.
Patògens/fongs patogènics
Organismes que causen malalties, per exemple un fong patogènic que fa que les fulles de les plantes es tornin de color marró i que no puguin fotosintetitzar.
Inoculació del sòl
Afegir organismes del terra al sòl (com per exemple fongs formadors de micorrizes o bactèries) per ajudar les plantes a créixer millor.
Mutualisme/fongs simbiòtics mutualistes
Organismes que viuen junts i que s’ajuden els uns als altres. Per exemple, fongs simbiòtics com els fongs formadors de micorrizes que viuen a les arrels de les plantes i que les ajuden a absorbir nutrients del sòl a canvi del carboni que les plantes produeixen a les seves fulles.
AUTHOR CONTRIBUTIONS
LN and NM conceived the original idea and wrote the first draft of the manuscript. All authors gave final approval for submission.
REFERENCES
- Maaroufi, N. I., and De Long, J. R. 2020. Global change impacts on forest soils: linkage between soil biota and carbon-nitrogen-phosphorus stoichiometry. Front. For. Glob. Change 3:16. doi: 10.3389/ffgc.2020.00016
- Available online at: www.soil-net.com (accessed November 06, 2020).
- Maaroufi, N. I., Nordin, A., Palmqvist, K., Hasselquist, N. J., Forsmark, B., Rosentstock, N. P., et al. 2019. Anthropogenic nitrogen enrichment enhances soil carbon accumulation by impacting saprotrophs rather than ectomycorrhizal fungal activity. Glob. Change Biol. 25:2900–14. doi: 10.1111/gcb.14722
- Neuenkamp, L., Prober, S. M., Price, J. N., Zobel, M., and Standish, R. J. 2019. Benefits of mycorrhizal inoculation to ecological restoration depend on plant functional type, restoration context and time. Fungal Ecol. 40:140–9. doi: 10.1016/j.funeco.2018.05.004
- Neuenkamp, L., Moora, M., Öpik, M., Davison, J., Gerz, M., Männistö, M., et al. 2018. The role of mycorrhizal type and status in modulating the relationship between plant and arbuscular mycorrhizal fungal communities. New Phytol. 220:1236–47. doi: 10.1111/nph.14995
EDITED BY: Helen Phillips, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germany
CITATION: Neuenkamp L and Maaroufi NI (2020) Tiny Fungi in the Soil Are Like Medicine for Nature. Front. Young Minds 8:557383. doi: 10.3389/frym.2020.557383
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 © 2020 Neuenkamp and Maaroufi. 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.
YOUNG REVIEWERS
JOVENA, AGE: 9
I like reading a lot. I usually read magical books like Harry Potter books. They are my favorite series to read. I also like to read mystery books. I love animals. I like playing Roblox. I enjoy playing with my friends. I like skate boarding and roller-skating. My dream is to 1 day be a pro skateboarder. Hasta Luego Baby!
KAVIN, AGE: 9
Science is important and interesting.
TANISHKAA, AGE: 8
I have been interested in learning science since my childhood. I would like to explore every part of science. My favorite part of science is learning about the human body. I like science very much because it is very very interesting. I want science to be a part of my whole life.
THUVISHA, AGE: 13
I like Science because it is something new and makes us discover a lot of things that are related to our daily life. It is always interesting. We need science in our world.
VETRIVEL, AGE: 12
I like to make paper airplanes and do simple experiments. I like to learn about scientists. I like to do many experiments and am exploring more and more ideas.
YUTHIGA, AGE: 8
I am interested in painting and playing chess. I won third prize and got trophy at district level chess tournament. My favorite subjects are English, Science, and Mathematics. I spend my holidays exploring new things.
AUTHORS
LENA NEUENKAMP
I am a plant ecologist, and I started to investigate the soil because it could help me to understand plants. Well, I then became fascinated by mycorrhizal fungi and how they interact with plant roots. I am working as a researcher at the University of Bern in Switzerland. I am interested in understanding how human disturbances and climate change influence plant and soil communities, as well as the interactions between plants and soil organisms. I would like to use that knowledge to predict how Neuenkamp and Maaroufi Mycorrhizal Fungal Medicine for Nature well ecosystems can function and provide services to humans, in the face of current human disturbances and climate change. *lena.neuenkamp@ips.unibe.ch
NADIA I. MAAROUFI
I am a soil ecologist interested in the small creatures inhabiting the soil. I am working both at the University of Bern in Switzerland and at the Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala in Sweden. I am particularly interested in understanding how soil organisms are impacted by human and natural disturbances, and how these disturbances affect forest and grassland ecosystem functioning.
TRANSLATORS
SANDRA VARGA
University of Lincoln
