LA VITA DEL SUOLO
di Ilaria Bagnulo
Introduzione
La terra su cui camminiamo senza pensarci abbastanza, è una delle risorse primarie e fondamentali per la nostra sopravvivenza e dimora di una complessa attività biologica.
Il suolo è considerato un organismo vivente, un ecosistema in cui abitano miliardi di organismi, molti dei quali ancora sconosciuti, che lo rendono il più grande contenitore di biodiversità che si possa trovare in natura. Alcune popolazioni di questi organismi sono di vitale importanza per il ciclo dei nutrienti all’interno del suolo, per la sua salute e fertilità.
La vita del suolo è uno degli anelli fondamentali della catena biologica e indispensabile per garantire lo sviluppo e la continuità della vita della maggior parte degli esseri vegetali e animali, incluso l’essere umano.
Indice dei contenuti
- Il ruolo degli organismi del suolo
- Il ciclo dei nutrienti
- Proprietà fisiche del suolo
- Principali organismi del suolo
Microflora
Microfauna
Mesofauna e Macrofauna
I primi due orizzonti superficiali (O e A) del profilo del suolo sono formati da un’intricata miscela di piccole particelle minerali, aria, acqua, materia organica, microorganismi e animali.
Il ruolo degli organismi del suolo
Gli organismi del suolo variano dai microscopici batteri monocellulari, funghi, alghe e protozoi, non visibili a occhio nudo, ai più grandi nematodi e complessi artropodi, come collemboli, acari, lombrichi, ragni, coleotteri, formiche e piccoli vertebrati.
Questa grande comunità di organismi viene definita rete alimentare del suolo o “soil food web” e nell’ambiente naturale le piante dipendono essenzialmente da questa rete.
La biodiversità del suolo è governata da questa complessa comunità di organismi che attraverso le loro relazioni e interazioni con l’ambiente apportano grandi benefici per tutte le forme di vita che utilizanno il suolo e la materia organica come risorsa primaria. La comunità biotica è fondamentale per la partecipazione al ciclo dei nutrienti e la loro ritenzione, l’accumulo e la soppressione di potenziali patogeni e malattie e il miglioramento delle proprietà fisiche del suolo. Ogni organismo ha una funzione specifica e funzionale, vivendo in una maggioranza di relazioni di collaborazione e solo in piccola parte di competizione.
Questa biodiversità ha un ruolo determinante nella regolazione dell’emissione dei gas serra e nell’immagazzinaggio di carbonio nel suolo.
La rete alimentare del suolo
Ciclo dei nutrienti
Molti di questi organismi ottengono la loro energia sotto forma di molecole di carbonio o azoto consumando materiale e composti delle piante e altri organismi. In questo modo i nutrienti vengono messi in circolo nel terreno diventando disponibili per la comunità biotica.
I microrganismi del suolo sono fondamentali per il ciclo del carbonio in quanto partecipano, insieme alle piante, alla fissazione dell’anidride carbonica presente nell’aria che viene poi trasformata in carbonio organico, diventando elemento costituente delle cellule batteriche o accumulandosi come sostanza organica nel suolo.
Durante questo ciclo, proteine complesse vengono convertite in composti più semplici che le radici delle piante possono assorbire, e i minerali come potassio e fosforo, vengono trasformati in composti solubili. Anche i prodotti di scarto di questi microorganismi, e loro stessi, sono parte della materia organica del terreno.
Le proprietà fisiche del suolo
La vita nel suolo ha anche il ruolo di migliorarne le proprietà fisiche quali la struttura, l’aggregazione delle particelle e la stabilità degli aggregati.
I funghi e gli essudati prodotti dai batteri provvedono a creare una sorta di collante che unisce le particelle del suolo. Sono gli unici microorganismi in grado di degradare il carbonio e i primi ad esseri responsabili della decomposizione della materia organica. Essi stessi sono fonte di alimentazione in quanto predati da organismi più grandi.
Insetti come vermi, lombrichi e formiche invece, muovendosi sottoterra, creano cunicoli e gallerie che aumentano l’infiltrazione dell’acqua piovana al suo interno. La presenza di questi insetti aiuta inoltre a migliorare la struttura del suolo e a incrementare la capacità del terreno di trattenere l’acqua, rendendola una risorsa più disponibile per le piante.
Principali organismi del suolo
Microflora
Batteri
Sono la percentuale più alta della popolazione che domina la vita del suolo. L’80% di questi batteri vive nei micropori degli aggregati, concentrati nella rizosfera, la zona immediamente adiacente alle radici delle piante. Possono essere eterotrofi (che utilizzano come fonte di energia la sostanza organica) e autotrofi (che utilizzano come fonte di energia molecole inorganiche semplici). I batteri autotrofi a loro volta possono essere fotoautotrofi (utilizzano l’energia luminosa) e chemioautotrofi (traggono l’energia dai processi di ossidazione di sostanze inorganiche). Questi organismi monocellulari sono i principali decompositori e consumatori di zuccheri semplici, di essudati delle radici e dei rifiuti freschi prodotti dalle piante.
I batteri cellulolitici, insieme a batteri specializzati e funghi, sono gli unici organismi capaci di decomporre complesse catene di composti di carbonio, la cellulosa ad esempio, in molecole semplici come il glucosio. In questo stato molecolare il glucosio può essere utilizzato da un vasto numero di microbi e altri organismi. Questi batteri ritengono i nutrienti nel loro corpo e sono predati da organismi più grandi, contribuendo alla catena alimentare della rete del suolo. Inoltre producono sostanze che legano le particelle del suolo formando aggregati che ne migliorano la struttura.
Un gruppo specifico di batteri azotofissatori è responsabile della conversione di azoto atmosferico in azoto organico che poi trasformano in forme che possono essere assorbite dalle piante o convertite nuovamente in azoto atmosferico.
Fluorescenza dei batteri del suolo
Photocredit – Engineering at Cambridge CC BY-NC-ND 2.0.
Funghi
I funghi sono organismi mono o pluricellulari non fotosintetici che crescendo con il loro micelio filamentoso sono capaci di penetrare tra il particolato del suolo e all’interno delle particelle rocciose sfruttando il materiale organico sia come sorgente di energia che come sorgente di carbonio. Insieme ai batteri dominano la biomassa del terreno.
I funghi saprofiti sono importanti decompositori e hanno un ruolo chiave nella scomposizione di composti di carbonio più resistenti e complessi, come l’emicellulosa e la lignina. Le loro ife contribuiscono inoltre a tenere insieme le particelle migliorando la stabilità degli aggregati.
I funghi micorrizici sono un gruppo speciale che vive in un rapporto simbiotico con le radici delle piante. Ad eccezione della famiglia delle Brassicaceae, la maggior parte di alberi e di colture agricole beneficiano di questa associazione. Le micorrize penetrano le cellule delle radici delle piante mentre con le loro ife si estendono all’interno del terreno per metri. Le piante beneficiano di questi funghi che provvedono a facilitare l’accesso all’acqua e ai nutrienti, in particolare il fosforo. In cambio le piante nutrono i funghi attraverso essudati di carbonio rilasciati dalle lore radici.
Alghe
Sono organismi autotrofi, costituiti da una o più cellule, presenti in quantità molto ridotte nel suolo rispetto a funghi e batteri. Si trovano soprattutto negli orizzonti più superficiali, dove alcune alghe possono fissare l’azoto atmosferico. Tra le attività più importanti che svolgono nel suolo vi è quella legata alla produzione ed emissione di sostanze stimolanti, quali auxine e vitamine, o viceversa inibitrici.
Il micelio e le ife filamentose di un fungo
Microfauna
Protozoi
Sono anche essi organismi unicellulari ma molto più grandi dei batteri di cui si nutrono, arrivando a consumarne più di 10,000 al giorno. Nel loro corpo contengono una più bassa concentrazione di azoto rispetto al consumo di batteri e l’azoto in eccesso viene rilasciato sotto forma di NH4+ vicino alle radici delle piante. Nutrendosi di batteri contribuiscono a stimolare la crescita della popolazione batterica, accelerando i processi di decomposizione della materia organica del suolo partecipando al ciclo dei nutrienti. La loro attività predatrice si ferma quando il numero dei batteri diminuisce sotto ad un certo valore.
I protozoi vivono all’interno delle porosità del suolo e si muovono nell’acqua.
Sono generalmente divisi in tre gruppi: ciliati, amebe e flagellati, di cui il gruppo dei ciliati è il più grande.
Protozoa ciliato
Photocredit – Bccoe CC BY-NC-ND 2.0.
Mesofauna e Macrofauna
Nematodi
Sono microscopici vermi non segmentati. La maggior parte sono predatori di batteri, funghi, protozoi, larve di insetti e di altri nematodi. In alcuni casi possono essere onnivori nutrendosi di una larga varietà di organismi. La gran parte dei nematodi ha un ruolo benefico per il suolo e nel rilascio di azoto, anche se alcune specie possono essere parassiti delle piante, nutrendosi delle loro radici, e provocare malattie.
Esiste una grande varietà di nematodi con diverse funzioni all’interno della catena alimentare del suolo.
I nematodi non sono solo parte del ciclo dei nutrienti, controllori della popolazione della rete del suolo e soppressori di possibili malattie ma partecipano anche alla distribuzione di microbi, batteri e funghi, trasportandoli sulla superficie del loro corpo e nel loro apparato digestivo.
Nematode
Photocredit – FWC Research
Lombrichi
Sono probabilmente i membri più conosciuti della rete alimentare del suolo e i principali decompositori di materiale organico. I lombrichi ottengono gran parte del loro nutrimento dai batteri e dai funghi che crescono e si nutrono sulla superficie della materia organica. Ingerendo notevoli quantità di suolo favoriscono le interazioni tra sostanza organica e componenti minerali e loro deiezioni sono ricche di elementi nutritivi e di microorganismi. L’azione sinergica dei lombrichi e dei microorganismi che abitano il loro tubo digerente è alla base del vermicompostaggio, che trasforma i rifiuti organici in un prodotto più ricco di nutrienti in forme più assimilabili dalle piante. Gli escrementi dei lombrichi contengono anche più microorganismi rispetto alla materia organica che consumano e aggregano il particellato del terreno incrementando la capacità di ritenzione idrica.
Muovendosi attraverso il suolo creano canali e gallerie che ne migliorano la struttura e l’infiltrazione dell’acqua. Questi canali posso restare intatti per lunghi periodi migliorando anche la porosità e il drenaggio. Aiutano inoltre lo sviluppo e la crescita delle radici delle piante nel terreno.
Esistono 7000 specie di lombrichi e la loro dimensione può variare da 2 cm a 3 m di lunghezza.
Photocredit – Goosmurf CC BY NC 2.0
Artropodi
Gli artropodi, dal greco arthron articolazione e podos piedi, nel senso di piedi articolati, sono una classe di animali invertebrati che variano di dimensioni, da grandezze microscopiche a diversi cm di lunghezza. Alcuni degli organismi inclusi in questo gruppo sono acari, formiche, termiti, insetti, ragni, collemboli, coelotteri, centopiedi e millepiedi.
La maggior parte degli artropodi vive nell’orizzonte superficiale del suolo a 10 cm di profondità. Stimolano l’attività biologica nutrendosi di batteri e funghi, mischiando microbi con il loro nutrimento. Triturando la materia organica permettono accesso ad aree superficiali più ampie ad altri microorganismi, mineralizzando i nutrienti e escretandoli in forme accessibili alle piante.
Come i lombrichi, quando si muovono scavano delle gallerie all’interno del terreno, creando canali che migliorano la porosità, l’infiltrazione dell’acqua e la stabilità degli aggregati del suolo.
Insieme ai lombrichi, le formiche e le termiti sono le più importanti responsabili nel miglioramento della struttura del suolo.
Fanno parte della catena alimentare del suolo anche i molluschi, ad esmpio le lumache, e gli animali vertebrati di piccole dimensioni, tra cui talpe, topi e uccelli.
Un termitaio
Photocredit – Biodiversity Western Ghats lonavala a CC BY NC 2.0
Un acaro Steganacarus magnus
Photocredit – Naturalengland CC BY-NC-ND 2.0
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