A diversidade na fauna do solo muda com o tempo
Figura 1 : Isolamento de invertebrados do solo para estudo. Uma típica armadilha de funil Tullgren ou Berlese, cujo nome vem de seus inventores. O solo é colocado em o topo de um funil, segurado por uma camada de malha. Uma lâmpada aquece e seca o solo, forçando os organismos do solo a descer. Quando eles caem da amostra, eles caem em um recipiente de coleta, geralmente cheio com uma substância que os mantém vivos. Os organismos podem então ser estudados.
Figura 2 : Migração vertical das larvas de besouro, dependendo da profundidade do solo e da estação do ano. No verão, as larvas são igualmente abundantes na superfície e nos níveis mais profundos do solo, mas no inverno eles são muito mais abundantes na superfície, onde podem se alimentar de detrito foliar e não ser prejudicados pelas condições quentes e secas do verão.
Figura 3 : Os ecossistemas mudam e crescem com o tempo. Nos anos 50 (topo), havia comunidades mais abundantes e ricas de oribatides na floresta do que em terras de cultivo. Após o abandono da cultura (meio), indivíduos de algumas espécies da floresta chegaram às terras de cultivo conectadas principalmente por dispersão passiva (setas). Finalmente, o desaparecimento (flecha tracejada) de algumas espécies, que provavelmente precisavam de um solo mais desenvolvido, criou as diferenças atuais entre os três tipos de florestas (inferior).
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Enrique Doblas-Miranda *1
1 CREAF, Bellaterra (Cerdanyola del Vallès), Barcelona, Spain
All Todos os animais que vivem abaixo de nossos pés não estão parados. Eles podem se mover (para muitos lugares porque o solo é um espaço 3D) e mudar (por exemplo, de um casulo para um adulto ativo). Portanto, o mesmo solo abaixo de um determinado lugar pode não conter as mesmas comunidades de animais no inverno e no verão, ou mesmo durante um dia ensolarado, em comparação com uma noite fria. Por exemplo, pesquisas sobre larvas de escaravelho (besouros-rola-bosta) do solo mostraram movimentos verticais sazonais, pois as larvas procuravam melhores condições de vida. Além disso, o solo varia muito durante sua formação e, consequentemente, seus habitantes também mudam. No caso dos oribatidas, um grupo minúsculo mas diverso de ácaros do solo, os cientistas observaram mudanças na comunidade ao longo de dezenas a centenas de anos! Muitos estudos mostraram um princípio básico, mas poderoso: os ecossistemas não são ainda fotografias, mas sim ambientes em constante mudança.
ECOSSISTEMAS NÃO SÃO FOTOGRAFIAS ESTÁTICAS
Quando imaginamos a diversidade dos ecossistemas, muitas vezes pensamos nos ecossistemas como sendo estáveis e imutáveis, como fotografias em um livro, com todas as plantas e animais existentes em um estado de equilíbrio congelado. Em nossas cabeças (e em muitas fotos de livros), as plantas estão sempre disponíveis para os herbívoros comerem, e os herbívoros estão esperando para serem comidos pelos carnívoros, todos num dia maravilhoso. Mas a realidade não é assim! A maioria dos animais em um ecossistema se move durante o dia e alguns deles só aparecem à noite. As plantas produzem diferentes partes comestíveis, dependendo da estação do ano. O ecossistema inteiro pode até mudar devido a catástrofes como incêndios florestais. Sem mencionar que raramente sequer imaginamos a diversidade que existe no solo debaixo nossos pés.
COMO A MUDANÇA FUNCIONA DEBAIXO DOS NOSSOS PÉS
Naturalmente, a biodiversidade do solo também muda com o tempo, embora não necessariamente do mesmo jeito que acontecem acima do solo. Primeiro, é certamente mais difícil se movimentar no solo. Minhocas, larvas de insetos, grilos (também toupeiras, mas vamos nos concentrar em pequenos invertebrados), e muitas outras criaturas minúsculas devem cavar com sua boca, garras ou pernas. Criaturas menores se movem pelo solo principalmente usando pequenos espaços cheios de ar, chamados poros do solo.
Quem vive no solo não está limitado aos movimentos horizontais típicos dos animais de superfície. Os invertebrados do solo também podem se mover para cima e para baixo, o que é chamado migração vertical. As migrações verticais podem ocorrer durante um único dia, ou através das estações do ano. Enchytraeids, vermes muito minúsculos, são um dos poucos tipos de animais que foram observados a migrar durante o dia. Os enchytraeids se movem mais profundamente no solo para escapar das condições de superfície seca ao meio-dia e retornar das profundezas da noite, quando suas condições de umidade favoritas são restabelecidas. Esta migração é a base de um dos métodos mais utilizados para estudar a mesofauna do solo. Este método consiste em secar uma amostra de solo em um funil com uma lâmpada no topo, de modo que as criaturas "escapam" ao cair em um recipiente de coleta na parte inferior (Figura 1).
Muitos invertebrados do solo podem existir em formas resistentes que lhes permitem sobreviver em condições adversas por um longo tempo. As cochonilhas, insetos pequenos e arredondados, são um exemplo perfeito. Elas podem criar uma cobertura perolada ao seu redor, formando uma cisto esférico ou estágio de "repouso", no qual eles podem permanecer por décadas! Mas quando deliciosas raízes estão disponíveis, os cistos se desenvolvem e se tornam adultos vorazes. Se as condições são realmente boas, muitas espécies de cochonilhas podem se clonar tirar mais proveito possível das condições favoráveis. Um produtor de uvas azarado pode não ver as minúsculas cochonilhas em um ano, mas no ano seguinte pode encontra suas colheitas infestadas de adultos.
Na superfície do solo, muitos pequenos animais podem ser transportados pelo vento, pela água e até mesmo por outros animais. Alguns animais de superfície também viajam desse jeito, mas a chamada dispersão passiva da fauna do solo tem ganhado muita atenção de pesquisadores ultimamente, pois pode explicar os movimentos dos organismos do solo através de grandes distâncias.
MUDANÇAS SAZONAIS
Durante meus primeiros anos como pesquisador, os movimentos dos organismos do solo não eram entendidos como são hoje e cada descoberta foi muito emocionante, incluindo a descoberta de que algumas larvas de insetos que vivem no solo realizam migrações verticais sazonais [3]! O solo foi coletado em vários locais todos os meses durante dois anos, em um tipo de deserto arbustivo no sul da Espanha. Amostras de solo foram coletadas em diferentes profundidades, a partir do de superfície até 50 cm de profundidade. Para cada amostra, todos os macroinvertebrados foram contados e identificados. Depois de analisar todas as amostras, de cada estação do ano e profundidade de solo, os cientistas descobriram que as larvas de uma abundante família de escaravelhos chamada Tenebrionidae, que comem detrito orgânico, faziam o mesmo movimento todos os anos. Eles eram mais abundantes na superfície do solo no inverno do que no verão (Figura 2). Na área estudada, os verões são muito quentes e secos. No entanto, o prato favorito de Tenebrionidae, detritos, é encontrado em "restaurantes" expostos na superfície do solo, como arbustos e montes de formigas. Portanto, estas larvas de besouro preferem devorar os detritos da superfície durante o clima suave do inverno, mas desfrutam de outros "restaurantes" mais profundos, como as raízes em decomposição, no verão. Quando as larvas realizam esta migração vertical, elas também estão fazendo um grande serviço para todo o ecossistema. Como minhocas em ecossistemas mais úmidos, estas larvas resistentes movimentam o solo em ambientes áridos, assim o ar, a água e os materiais orgânicos são misturados no solo, o que é altamente benéfico para a saúde do solo.
OS ECOSSISTEMAS PODEM CRESCER... E ATÉ ENVELHECER!
As mudanças nas condições climáticas e na disponibilidade de alimentos não são as únicas características que mudam dos ecossistemas. Na verdade, um ecossistema inteiro pode mudar durante um processo chamado sucessão ecológica. Os cientistas estudaram como a diversidade dos animais do solo muda durante a sucessão ecológica, concentrando-se em um grupo de ácaros do solo chamados oribatides. Os oribatides são minúsculos, abundantes e diversos, o que significa que você pode encontrar toda uma comunidade deles em uma pequena amostra de solo. Há também muitos recursos disponíveis para ajudar a identificar várias espécies de oribatides, de modo que eles são o tipo de organismo perfeito para estudar as mudanças na diversidade do ecossistema do solo. Além disso, a mobilidade dos oribatides é relativamente limitada, uma vez que existem no solo profundo, estão restritos a se mover através dos poros do solo e pode ocasionalmente se mover por dispersão passiva. Portanto, as comunidades oribatidas se desenvolvem principalmente através do processo de sucessão ecológica. Em um estudo recente, os cientistas realizaram em uma cronosequência de florestas que estão recrescendo após o abandono das terras de cultivo. Eles queriam saber se florestas semelhantes de idades diferentes têm as mesmas comunidades de solo. Os cientistas supõem que as terras de cultivo provavelmente tinha apenas algumas poucas espécies de oribatidos em baixa abundância, mas esse complexo comunidades com alta diversidade se desenvolveriam em florestas mais antigas. Comparando as atuais fotografias aéreas com outras da década de 1950, os cientistas determinaram quais as áreas que tinham foram florestas na década de 1950 (florestas há muito estabelecidas), e que tinham sido terras de cultivo (florestas recentes). Entre as florestas recentes, também distinguimos entre florestas isoladas florestas (cercadas principalmente por terras de cultivo e muito provavelmente mostrando comunidades oribati semelhantes às encontradas em terras de cultivo) e as ligadas a outras florestas (provavelmente com comunidades oribatidas semelhantes àquelas encontradas em florestas antigas).
Os cientistas observaram dois resultados importantes. Primeiro, há muito estabelecido e recente, mas florestas conectadas mostraram números semelhantes de oribatids e números semelhantes de espécies, que eram mais altas do que o que era visto nas florestas isoladas. Segundo, a oribatida comunidades em florestas recentes isoladas e conectadas compartilharam mais espécies do que elas com florestas há muito estabelecidas (Figura 3, fundo). Provavelmente, os oribatids chegam principalmente por dispersão passiva no início do desenvolvimento do ecossistema. É provavelmente por isso que as florestas recentes ligadas a florestas estabelecidas há muito tempo estabelecem rapidamente comunidades oribatidas semelhantes a os das florestas há muito estabelecidas. Mas como o recente ecossistema florestal continua a se desenvolver, a falta de disponibilidade de refúgio e de acesso a alimentos pode impedir que alguns oribati espécies de fixação permanente ali. Isto poderia explicar porque as comunidades oribatianas em florestas recentes e interligadas são mais parecidas com as de florestas isoladas e, portanto, com aquelas de terras de cultivo (Figura 3).
Os ecossistemas não apenas "crescem", mas também podem "envelhecer" se não ocorrerem grandes perturbações, tais como queimadas. Os cientistas estudaram o envelhecimento do ecossistema nas florestas boreais canadenses [4]. Eles observaram oribatides em uma cronosequência baseada no tempo desde o último incêndio florestal, que foi estimado a partir de mapas com 100 anos, anéis de árvores de árvores com até 200 anos de idade e datação química de solo profundo que tinha até 700 anos de idade! Embora a abundância de oribatides foi drasticamente reduzida durante os primeiros 200 anos de desenvolvimento florestal após o último incêndio, o número de espécies não foi realmente afetado até as etapas posteriores do envelhecimento da floresta. Isto significa que a diminuição progressiva dos nutrientes, como fósforo e nitrogênio, não poderia manter populações abundantes e, mais tarde, nem mesmo inteiras populações de algumas espécies. Os cientistas também estudaram amostras de solo debaixo de toras de árvores e solo exposto e descobriram que os oribatides abaixo dos troncos eram menos abundantes do que os que viviam em solo exposto, embora mantivessem suas populações estáveis. Isto levou os cientistas a concluirem que os oribatides que vivem em solo exposto foram mais afetados pelo envelhecimento, provavelmente devido a uma redução na disponibilidade de detrito foliar à medida que a floresta envelhecia.
OS ECOSSISTEMAS SÃO COMO FILMES VALIOSOS
Espero que agora, quando você imaginar a diversidade de ecossistemas em uma floresta, você tenha mais de apenas uma imagem estática em sua cabeça, já que todos esses seres vivos mudam e se movem, aparecem e desapareçam... e espero que você também imagine as criaturas que habitam o solo sob nossos pés! Os ecossistemas, como cenários vivos, não são estáticos, mas são altamente dinâmicos sobre tempo. As minúsculas e diversas criaturas que vivem no solo mudam com os ecossistemas, usando muitas estratégias diferentes e surpreendentes. Criaturas que vivem no solo são especialmente importantes para o ecossistema, pois eles mantêm a saúde do solo e são uma parte crítica da reciclagem de folhas e raízes mortas, um processo que realmente ajuda a reduzir o aquecimento global e contribui para a saúde de todo o nosso planeta.
GLOSSÁRIO
Biodiversidade do solo
A variedade de seres vivos que habitam os solos.
Invertebrados
Animais sem ossos. No solo, isso significa principalmente minhocas e artrópodes (centopéias, lenhosas, insetos, aranhas...).
Mesofauna do solo
Habitantes do solo, menores que 2 mm, tais como colembolos, ácaros, e vermes pequenos [1].
Poros do solo
Espaços extremamente pequenos (menos de 0,075 milímetros) na estrutura sólida do solo, cheio principalmente de ar e água [2].
Sucessão Ecológica
O processo pelo qual os ecossistemas "nascem" e "crescem" depois da criação de novas superfícies, como uma nova ilha de coral ou o solo revelado após derretimento de geleiras, ou florestas "rebrotam" após distúrbios como incêndios florestais.
Cronosequência
Um grupo de ecossistemas estudados ao mesmo tempo, que são semelhantes em origem, espécies vegetais e área geográfica, mas têm idades diferentes. Estudando ecossistemas em cronosequência é necessário porque não podemos esperar décadas para colher amostras um ecossistema ao longo de seu desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
[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: Publications Office of the European Union.
[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, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germany
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.
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RUTENDO, IDADE: 14
I was born in Zimbabwe and I have two brothers and one sister. I love maths, reading books, and listening to music. When I grow up I want to be either a doctor, scientist, psychologist, or archaeologist.
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My hobbies are mostly cooking and drawing (anime at most). I have my heart set on being a chef when I am older. I love creative arts. In my spare time I love drawing what my mind expresses. Other times I try and find the time to read a fiction fantasy novel.
AUTOR
ENRIQUE DOBLAS-MIRANDA
Enrique has a Ph.D. in biology and is a researcher at CREAF. He is also interested in international cooperation and was the head of the Euro-Mediterranean project called MENFRI, from which he founded an organization that forges partnerships to overcome complex challenges to development and the environment. Enrique has contributed to research on landscape resilience and management in the face of global change, and he also continues his principal line of research about variations in the biodiversity of ecosystems over time. Using several soil invertebrate communities, Enrique has studied the dynamics of forests and croplands in Spain, New Zealand, and Canada. *e.doblas@creaf.uab.cat
TRADUTOR
ANA ELIZABETH BONATO ASATO
Ana is a doctoral student at the German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv) Halle-Jena-Leipzig.
