La apariencia de los organismos del suelo puede ayudarnos a comprender su importancia

Figura 1: Métodos de muestreo y estudio de invertebrados del suelo. Pequeño los organismos son extraído de un pequeño núcleo de suelo al secarlo y colectando los individuos que quedan fuera de la muestra. Los organismos grandes y de rápido movimiento que viven en la hojarasca son recogidos cuando caen en las trampas. Los organismos menos móviles se extraen de un bloque de suelo con una pala y luego son clasificado a mano. Las lombrices de tierra que viven en las profundidades del suelo son extraídas por vertiendo solución de mostaza en sus madrigueras. Los organismos menos móviles que viven en la hojarasca pueden ser aislado usando un aparato Berlese, que seca la hojarasca y atrapa los organismos en un frasco (Créditos del dibujo: www.lesbullesdemo.fr. Créditos de las imágenes: Apolline Auclerc, laboratorio EcoBioDiv).

Figura 2: Diferencias en rasgos morfológicos entre nueve especies de invertebrados del suelo perteneciente a tres grupos: lombrices de tierra, escarabajos terrestres y colémbolos (Dibujo créditos: www.lesbullesdemo.fr).

Figura 3: Organismos del suelo en acción. (1) Lombriz de tierra que vive y se alimenta de hojas muertas. (2) Lombriz de tierra que llega a la superficie del suelo a través de su madriguera grande y profunda. (3) Lombrices de tierra que viven en el suelo y cavan muchas madrigueras. (4) Diferente especies de colémbolo transformándose hojas muertas en bolitas fecales. (5) Colémbolo escapando de un depredador saltando con su resorte-apéndice. (6) Escarabajo terrestre alimentándose de un caracol. (7) Escarabajo terrestre listo para volar (Créditos del dibujo: www.lesbullesdemo.fr).

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Pierre Ganault¹*, Léa Beaumelle², Apolline Auclerc³

¹ CEFE, Univ. Montpellier, CNRS, EPHE, IRD, Univ. Paul-Valéry Montpellier, Montpellier, France,
² INRAE, UMR SAVE, Villenave d’Ornon, France
³ Laboratoire des sols et Environnement, Université de Lorraine, INRAE, LSE, Nancy France

Hay una multitud de formas de vida en nuestro planeta. Esto es especialmente cierto debajo de nuestros pies, en el suelo. Lombrices de tierra, arañas y milpiés son solo unos pocos ejemplos del vasto número de organismos en el suelo. Una vez que miras lo que vive en el suelo te das cuenta de la tremenda diversidad de formas y colores. Pero ¿qué pasaría si nos tomáramos el tiempo de describir todas sus características: color, tamaño, forma, numero de patas, tipo de alas, tiempo de vida y preferencias de clima? Todas estas características llamadas rasgos nos ayudan a entender que tipo de organismos pueden ser encontrados en un ecosistema en particular, que comen y que tan lejos pueden viajar. Los científicos usan esa información para entender los diferentes roles de los organismos en el suelo y restaurar los suelos degradados. Analizar rasgos puede revelar la importancia de los organismos del suelo y los roles fundamentales que juegan en las sociedades humanas.

EL SUELO: UN MUNDO MARAVILLOSO, PERO POCO CONOCIDO

Debajo de nuestro pie millones de organismos viven en el suelo [1]. Estos organismos abarcan desde los microscópicos (llamados microorganismos) hasta los organismos invertebrados (como las lombrices de tierra) de más de un metro de largo. La variedad de organismos en el suelo se llama biodiversidad del suelo. La biodiversidad significa las variaciones de todas las formas de vida en este planeta.

Los ecólogos de suelo son científicos que estudian la diversidad de organismos del suelo. Ellos usualmente muestrean los organismos del suelo que viven en varios lugares, como selvas tropicales y campos de agricultura. Ellos usan palas, trampas y sondas para remover muestras de suelo dependiendo de si los organismos de interés viven en el suelo o en la superficie (Figura 1). Luego los científicos atrapan a los organismos que pueden ver en sus muestras a mano o con pinzas. Para atrapar a los más invertebrados del suelo más pequeños los ecólogos de suelo muy a menudo usan una técnica llamada el método Berlese. En el laboratorio ponen la muestra de suelo en un embudo con una lampara de calor encima de la muestra y un frasco debajo. La luz y el calor hacen que los pequeños organismos bajen por el embudo hacia el frasco. Después de unos días los científicos pueden estudiar los organismos en el frasco.

Cuando todos los organismos del suelo fueron colectados, trabajo largo y meticuloso empieza. Los científicos del suelo cuentan y observan cada organismo individualmente para identifica a que especie pertenecen. Par hacer esto usan varios tipos de microscopios, claves de identificación y libros. El numero total de especies encontradas en un ecosistema en particular representa la diversidad del ecosistema. Los científicos de suelo tienen mucho trabajo que hacer porque los suelos son de los ecosistemas en las Tierra con mayor diversidad y más impactados por el hombre. Además, muchos suelos en el mundo no han sido estudiados hasta ahora y por lo tanto muchas especies de organismos del suelo siguen sin descubrirse.

LOS ORGANISMOS DEL SUOLO SON EXTREMADAMENTE DIVERSOS

La biodiversidad es tan grande que es casi imposible describir todos los rasgos de todos los organismos del suelo al mismo tiempo. Te daremos una idea de la diversidad de suelo describiendo la apariencia y el comportamiento de tres organismos del suelo bien estudiados: las lombrices del suelo, los colémbolos y los escarabajos terrestres (Figura 2).

Tamaño corporal

Una importante diferencia estructural entre las lombrices del suelo, los colémbolos y los escarabajos terrestres y entre las especies de estos grupos es el tamaño corporal. El tamaño es un ejemplo de rasgo morfológico. La lombriz de suelo más chica mide varios centímetros de largo mientras que la más grande encontrada en una selva tropical puede medir 2 metros de largo. En Europa los escarabajos terrestres miden entre 2mm y 8 cm desde la punta de su cabeza hasta el último segmento de su abdomen. Los colémbolos son mucho más chicos, con un tamaño promedio de solo 2 mm, pero su tamaño puede variar dependiendo de dodne viva. Algunas especies de colémbolos viven en hojas secas y son mas grande que las especies que viven más profundo en el suelo.

Movimiento

Para encontrar un hábitat con suficiente comida, otros organismos con quienes reproducirse y un bajo número de depredadores, los organismos del suelo han desarrollado numerosas técnicas para moverse tanto en la superficie como dentro del suelo. Las lombrices del suelo no tienen patas, pero algunas especies tiene músculos fuertes y pequeños cabellos que usan para arrastrarse entre las partículas del suelo. Con sus seis patas los escarabajos terrestres pueden correr en la superficie del suelo para atrapar a sus presas. Muchas especies de escarabajos del suelo tiene alas que les permiten escaparse rápidamente de depredadores o de otros disturbios o moverse a un lugar donde puedan encontrar más presas o reproducirse. ¡Los colémbolos también se pueden mover con sus seis patas, pero gracias a un apéndice especial que funciona como resorte algunos colémbolos pueden saltan varios centímetros en el aire para escapar de sus depredadores!

Color

Los organismos del suelo con coloridos. Algunas lombrices de tierra que viven en unos pocos primeros centímetros de tierra, en las hojas muertas, o estiércol son de color marrón rojizo, lo que les permite camuflarse de sus depredadores contra las hojas muertas de color marrón anaranjado, pero que también protegerse de la luz ultravioleta [2]. Otras lombrices de tierra viven en lo profundo del suelo y a menudo tienen colores pálidos como rosa pálido, gris o verde. En el suelo obscuro la pigmentación no es necesaria porque a veces la luz ultravioleta no penetra. Como quiera otras lombrices de suelo viven casi siempre en el suelo, pero sacan sus cabezas del suelo para alimentarse de hojas secas; en consecuencia, solo sus cabezas están pigmentadas. Los colémbolos muestran los mismos patrones de colores que las lombrices de tierra, las especies pigmentadas viven en la superficie del suelo y las no pigmentadas vienen dentro del suelo [3]. Finalmente, los escarabajos pueden tener una gama de colores maravillosos, especialmente los del género Carabus. Los vividos colores podrían disuadir a las aves depredadoras o tal vez ayudarlos a camuflarse en sus entornos.

Tipos de boca

Otra diferencia entre nuestros tres grupos es su tipo boca. Los escarabajos terrestres tienen mandíbulas fuertes que pueden tener diferentes formas y tamaños dependiendo de lo que coman más. Por ejemplo, algunas especies tienen mandíbulas muy largas, proyectadas hacia adelante, para llegar al interior de las conchas de los caracoles. Los colémbolos tienen bocas pequeñas que les permiten comer hongos que crecen en hojas y pequeños trozos de las hojas mismas, creando hermosas hojas muertas esqueletizadas. Las lombrices de tierra no tienen mandíbulas, pero sus estómagos musculosos son lo suficientemente fuerte para aplastar la tierra y las hojas que comen.

LOS RASGOS DE LOS ORGANISMOS DEL SUELO SON PISTAS DE SU IMPORTANTE PAPEL

Las cuidadosas observaciones de las características de los organismos del suelo pueden indicar a los ecólogos del suelo mucho sobre lo que comen los organismos, dónde viven y cómo interactúan con sus entornos (Figura 3). Las acciones de los organismos del suelo son extremadamente importantes para mantener suelos sanos. Estos organismos pueden cambiar la organización física del suelo creando madrigueras, pueden agregar nutrientes al suelo a través de la descomposición de hojas muertas y puede ayudar a controlar las poblaciones de otros organismos del suelo [4]. Veamos los importantes papeles desempeñados por nuestros tres organismos ejemplo.

Las lombrices de tierra desempeñan un papel crucial en el mantenimiento de suelos sanos por su intensa actividad excavadora. Las especies de lombrices que viven en el suelo se mueven a través de él, comiendo alimentos que allí encuentran y mezclando partículas del suelo con trozos de hojas muertas. A medida que se mueven, crean madrigueras a través de las cuales el aire y el agua pueden circular más fácilmente [5], ayudando a otros organismos del suelo a beber y respirar, y ayudar a las raíces de las plantas a crecer. Algunas lombrices de tierra grandes crean madrigueras largas, anchas y verticales (muy parecidas a las chimeneas). Otras hacen madrigueras más delgadas, pero también contribuyen fuertemente a mezclar el suelo. Por lo tanto, las lombrices de tierra son muy importante para reducir las inundaciones y la erosión del suelo, y para mejorar salud del suelo.

Los colémbolos también desempeñan un papel crucial en los suelos, especialmente al reciclar los nutrientes de las hojas muertas, lo que ayuda al crecimiento de las plantas. ¡En algunos casos, los colémbolos pueden alcanzar densidades de 10 a 100 000 individuos por m2! Pueden comer grandes cantidades de hojarasca y microorganismos. (como hongos y bacterias). Después de comer, producen muchas pequeñas bolitas fecales compuestas de trozos muy pequeños de hojas muertas mezcladas con un poco de agua. Los gránulos fecales son el alimento perfecto para los microorganismos, que seguirá transformando las hojas muertas en nutrientes que las plantas puedan utilizar. Este reciclaje de nutrientes realizado por los colémbolos y microorganismos es extremadamente importante para los ecosistemas y el crecimiento de plantas.

Los escarabajos terrestres tienen dietas diversas, pero pueden ser depredadores alimentándose de una amplia gama de presas, desde pequeños pulgones hasta caracoles más grandes. Las especies de escarabajos terrestres están especializadas en las presas que comen; por ejemplo, la especie Cychrus caraboides sólo se alimenta de caracoles. Algunos escarabajos terrestres atrapan pequeños colémbolos gracias a sus bien desarrollados ojos (Figura 3). Los escarabajos terrestres son importantes para regular las poblaciones de otros animales. Por ejemplo, en los campos de cultivos se alimentan de las plagas que de lo contrario dañará las plantas de cultivo. Por tanto, los agricultores pueden utilizar escarabajos terrestres en lugar de productos químicos para luchar contra las plagas. Se llama control biológico, porque utiliza interacciones naturales depredador-presa entre organismos para controlar las plagas. Es importante mantener una alta diversidad de escarabajos terrestres en un ecosistema porque no todas las especies se alimentan de la misma presa. Los escarabajos terrestres varían en tamaño corporal y en su mayoría come presas que son más pequeñas que ellos. Por lo tanto, una alta diversidad de especies de escarabajos terrestres permite una mejor regulación de las plagas [6].

El tamaño del cuerpo, el tipo y tamaño de la boca, las estrategias de caza y el tipo de presa son rasgos importantes que los ecólogos del suelo comúnmente consideran importantes para comprender mejor las relaciones entre los invertebrados del suelo y sus entornos.

CONCLUSIÓN

Los organismos del suelo son increíblemente diversos en forma y comportamiento. Los ecólogos de suelo exploran el maravilloso mundo del suelo y tienen la oportunidad de descubrir nuevas especies y nuevos rasgos. Al observar las características de las especies que encuentran, los científicos del suelo pueden comprender mejor las interacciones entre organismos y ecosistemas. En conjunto, las numerosas funciones desempeñadas por la amplia variedad de organismos del suelo son complementarias y fundamentales para mantener suelos sanos. Por eso es muy importante para nosotros mantener y conservar la biodiversidad del suelo, que se enfrenta a los crecientes impactos de las actividades humanas, como la agricultura intensiva y el cambio climático. Aumentar la conciencia pública sobre la importancia de los organismos del suelo y mejorar nuestro conocimiento sobre la biodiversidad del suelo será clave para disminuir nuestros impactos en los asombrosos ecosistemas bajo nuestros pies.

GLOSSARIO

Biodiversidad del suelo
La variedad de formas de vida en los suelos. Se puede medir por el número de especies, rasgos o genes de estos organismos. n procedimiento para extraer organismos de tamaño pequeño de la hojarasca y de muestras suelo secándola y recogiendo los organismos que migran a través la muestra y que can en un frasco.

Método berlese
Un procedimiento para extraer organismos de tamaño pequeño de la hojarasca y de muestras suelo secándola y recogiendo los organismos que migran a través la muestra y que can en un frasco.

Especies
Organismos individuales que pertenecen a la misma especie pueden producir descendencia fértil. Es la unidad más comúnmente utilizada para describir la vida en Tierra. Todos los seres humanos pertenecen a la misma especie, pero hay muchísimas especies de organismos del suelo.

Invertebrado
Un animal pequeño sin esqueleto interno, como como insectos, gusanos, o moluscos.

Rasgo
Cualquier característica que se puede medir en un individuo para describir su forma, movimiento capacidad, dieta, comportamiento, o reproducción estrategia.

Luz ultravioleta
Parte de los rayos del sol que son invisibles para el ojo y puede causar quemaduras solares.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al consorcio TEBIS (http://www.reseau-tebis.fr/) y diferentes ONGs, como Les petits debrouillards (https://www.lespetitsdebrouillards.org) y CARABES (https://assocarabes.com) con el que los autores están trabajando para aumentar la conciencia ciudadana y fomentar la protección de los suelos y su biodiversidad. Los autores también agradecen a Morgane Arietta Ganault por la calidad de los dibujos detallados, al mentor y a los jóvenes revisores por sus sugerencias que mejoraron la calidad del manuscrito y a Susan Debad por su ayuda con la sintaxis del inglés que mejoró la claridad del manuscrito

REFERENCIAS

1. Orgiazzi, A., Bardgett, R. D., Barrios, E., Behan-Pelletier, V., Briones, M. J. I., Chotte, J. L., et al. 2016. Global Soil Diversity Atlas. Luxembourg: European Union. Available online at: esdac.jrc.ec.europa.eu/public_path/JRC_global_soilbio_atlas_online.pdf (accessed April 28, 2020).
2. Bottinelli, N., Hedde, M., Jouquet, P., and Capowiez, Y. 2020. An explicit definition of earthworm ecological categories–Marcel Bouché’s triangle revisited. Geoderma 372:114361. doi: 10.1016/j.geoderma.2020.114361
3. Potapov, A. A., Semenina, E. E., Korotkevich, A. Yu., Kuznetsova, N. A., and Tiunov, A. V. 2016. Connecting taxonomy and ecology: trophic niches of collembolans as related to taxonomic identity and life forms. Soil Biol. Biochem. 101:20–31. doi: 10.1016/j.soilbio.2016.07.002
4. Pey, B., Nahmani, J., Auclerc, A., Capowiez, Y., Cluzeau, D., Cortet, J., et al. 2014. Current use of and future needs for soil invertebrate functional traits in community ecology. Basic Appl. Ecol. 15:194–206. doi: 10.1016/j.baae.2014.03.007
5. Capowiez, Y., Bottinelli, N., Sammartino, S., Michel, E., and Jouquet, P. 2015. Morphological and functional characterisation of the burrow systems of six earthworm species (Lumbricidae). Biol. Fertil. Soils 51:869–77. doi: 10.1007/s00374-015-1036-x
6. Rusch, A., Birkhofer, K., Bommarco, R., Smith, H. G., and Ekbom, B. 2015. Predator body sizes and habitat preferences predict predation rates in an agroecosystem. Basic Appl. Ecology 16:250–9. doi: 10.1016/j.baae.2015.02.003

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

CITA: Ganault P, Beaumelle L and Auclerc A (2021) The Way Soil Organisms Look Can Help Us Understand Their Importance. Front. Young Minds 9:562430. doi: 10.3389/frym.2021.562430

Conflicto de intereses: Los autores declaran que la investigación se realizó en la ausencia de cualquier relación comercial o financiera que pueda ser interpretada como un posible conflicto de intereses.

COPYRIGHT © 2021 Ganault, Beaumelle and Auclerc. 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 a los autores originales y los propietarios de los derechos de autor y que la publicación original sea citada de acuerdo con la práctica académica aceptada. No se permite ningún uso, distribución o reproducción que no cumpla con estos términos.

JOVEN REVISOR

GIULIA, EDAD: 13
Soy Julia. Tengo 13 años de edad. Me gusta ir a la escuela y mi materia favorita es el inglés. En mi tiempo libre me encanta jugar con mi perro, jugar tenis y montar a caballo. En verano me gusta jugar en mi pequeña piscina con mis amigos e ir por mi ciudad, todos juntos, en bicicleta. En cambio, en invierno me gusta mucho esquiar con mis padres y nuestros vecinos.

AUTORES

PIERRE GANAULT
En cada paseo por la naturaleza, no puedo evitar voltear troncos y piedras o buscar entre las hojas muertas para ver qué maravilloso animal encontraré escondido allí. Esta curiosidad me llevó a estudiar la biodiversidad del suelo y hacer un doctorado. sobre la respuesta del árbol mezcla de especies de invertebrados del suelo y el papel de estos animales en los procesos del suelo. También trabajo con asociaciones para cerrar la brecha entre científico y ciudadano para que podamos podemos trabajar todos juntos para estudiar, comprender mejor y proteger a las criaturas que viven en la tierra. *pierre.ganault@gmail.com

LÉA BEAUMELLE
Hago un postdoctorado en el Instituto Nacional Francés de Agricultura de Burdeos. Mi investigación tiene como objetivo comprender mejor los impactos de las actividades humanas en la biodiversidad y el funcionamiento del suelo. Durante mi doctorado en Versalles estaba estudiando la respuesta de las lombrices de tierra a la contaminación por metales pesados. He ampliado mi investigación durante mis posdoctorados en Francia y Alemania, investigando los efectos de múltiples contaminantes, la respuesta de comunidades enteras del suelo y las consecuencias de cambios en la biodiversidad para los procesos ecosistémicos.

APOLLINE AUCLERC
Soy profesor asistente de ecología del suelo y biología en la Universidad de Lorena en Francia, Nancy. Mi investigación se centra en comprender cómo los ecosistemas del suelo urbano e industrial pueden albergar un nivel sorprendentemente alto de biodiversidad mediante la evaluación de cómo los invertebrados, como lombrices, insectos, arañas, milpiés… están adaptados a las características especiales de estos suelos impactados por el hombre. También desarrollo herramientas para ayudar a los ciudadanos a concientizarse sobre la calidad del suelo y su biodiversidad desconocida.

TRADUCTOR

EGLANTINA LÓPEZ ECHARTEA
Estoy haciendo un postdctorado en la Universidad Estatal de Dakota del Norte en Estados Unidos. Durante mi doctorado estudie los efectos de la contaminación en las comunidades de bacterias del suelo. Ahora hago investigación sobre el microbioma del suelo en agricultura para ayudar a las plantas a resistir el estrés por enfermedades o condiciones de clima adverso como sequia o salinidad.

FUNDING

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).