土壤中隐藏的超级英雄是谁,她们是做什么工作的?

很多动物生活在土壤,但…为什么我们没有看到他们吗?小动物生活在土壤被称为土壤无脊椎动物,他们的体型。一些物种甚至小于人类头发的直径!我们可以分类土壤无脊椎动物分成三个主要组根据他们的大小(1)(图1)。大型无脊椎动物是大型无脊椎动物如蚯蚓、木虱、蜘蛛、千足虫、蜈蚣,有些昆虫像甲虫。他们是大于2毫米,在土壤可以创建他们自己的生活空间。Mesoinvertebrates有一个中间尺寸(0.1 - 2毫米),住在充气在土壤孔隙空间。例子包括跳虫(2),螨虫,potworms。Microinvertebrates < 0.1毫米,所以小,我们不能看到他们没有显微镜的帮助。他们住在土壤颗粒周围的水存在。例子包括线虫、轮虫、水熊。

每个土壤无脊椎动物组喜欢不同的食物3]。一般来说,一些土壤无脊椎动物,如蜘蛛、以其他土壤无脊椎动物为食。其他人,像跳虫、饲料真菌和细菌等微生物;还有,像蚯蚓,以死去的植物为食。这些喂养关系是一个复杂的食物网,是由许多物种(图2)和许多交互。

所有土壤无脊椎动物对环境是很重要的。例如,水熊可以开拓新的环境和作为其他生物的食物。通过土壤线虫可以帮助营养物质循环,跳虫的帮助下,螨,潮虫、蚯蚓。木虱、跳虫和一些螨虫4)帮助分解土壤中的叶子和其他以前生活材料(5),他们还帮助捕获大气中的碳在土壤中。蚯蚓帮助雨水渗透进入土壤。一些土壤无脊椎动物以生物体可能导致植物疾病,保护植物免受这些害虫。每一个用自己的方式,这些生物帮助保持土壤健康,这也是必要的,以确保我们的食物的质量。

塑料微粒的威胁

不幸的是,许多土壤无脊椎动物的家园已经入侵等污染物塑料微粒。塑料微粒小颗粒(< 5毫米)是创建在许多方面(图3;箱1)。例如,汽车在路上行驶时,轮胎磨损和失去塑料微粒,可以被风和土壤。同样,当我们洗衣服、塑料纤维释放到水里的衣服。单独一个羊毛外套可以释放一百万纤维/清洗周期!许多这样的塑料纤维的污水,这是一个问题,因为污水可以用来施肥处理的土壤作物生长。塑料微粒还可以通过塑料垃圾进入土壤和雨水。

塑料微粒有广泛的化学和物理性质。塑料材料通常包含添加剂。这些添加剂可以使塑料微粒更对环境有害,尤其是一旦塑料微粒颗粒开始进行退化。由于阳光塑料粒子变得越来越脆弱,水,和周围的土壤颗粒摩擦。随着时间的推移,塑料微粒颗粒破碎成更小的粒子,称为nanoplastics。在降解过程中,添加剂慢慢开始浸出塑料微粒,进入土壤。的粒子也可以渗入组织生物如果他们吃。不幸的是,我们还不了解浸出的影响,从塑料添加剂对环境。

塑料微粒颗粒能明显影响土壤,但他们如何影响土壤无脊椎动物吗?(6]如果我们观察蚯蚓,他们不断对枯叶和强烈的挖掘活动,我们可以很容易想象,他们经常摄取塑料微粒颗粒和运输他们深入到土壤里去的。不仅通过喂养,而且在他们的皮肤,他们可以运输这些粒子。同样的,都已被证明。这是什么意思?一方面,塑料微粒颗粒将变得更加退化,因为他们通过土壤生物的勇气。但另一方面,一旦进行深入土壤颗粒,降解减缓由于缺乏阳光和减少微生物活动。换句话说,粒子进入土壤越深,时间越长对他们完全降解。

塑料微粒会影响土壤生物的健康

土壤生物吃塑料微粒时感觉不舒服,这是已经报道了蚯蚓和跳虫。在喂食后塑料微粒粒子,蚯蚓遭受一些健康问题,包括肠道炎症和损伤(7]。另外,摄入的塑料微粒把蚯蚓的免疫系统比以往更高的警惕。跳虫,摄取塑料微粒有益细菌生活在他们的消化系统的变化(8]。蚯蚓和跳虫生长较慢,有更少的后代,而死后经常摄取塑料微粒。

对线虫这听起来像是坏消息,但这是一个好消息:科学家们没有见过的塑料微粒粒子在生物随着时间的推移,这意味着他们可能不会遭受那么多的伤害。然而,很可能塑料微粒颗粒可以通过土壤食物网了,从微生物如真菌、跳虫,捕食螨;或从微生物到蚯蚓,然后鸡(9)——或许也对人类!我们仍然不知道如何塑料微粒穿过土壤食物网,但在该主题研究进展很快。尽管有这些问题,科学家们发现一线光!一个研究小组报告说,某些细菌在蚯蚓的内脏可以消化吸收塑料微粒,导致高降解率(10]。这意味着细菌可能会加速土壤中塑料微粒的破坏。其他土壤无脊椎动物可以做一样的吗?我们根本不知道。

我们能做什么来保护土壤无脊椎动物吗?

您可能想知道为什么科学家没有回答重要问题方面取得更大进展关于塑料微粒的影响土壤和住在那里的生物。不幸的是,这些研究面临许多困难。例如,我们还没有一个可靠的方法来测量所有类型的塑料微粒的数量在所有类型的土壤。同时,许多研究包括短期实验,在实验室里完成,而不是在户外长期研究在土壤中。巨大的塑料类型的多样性和添加剂让人无法测试在实际条件下的一切。实验室实验只有在某种程度上的信息。实验室的实验也是困难的,因为并不是所有的土壤生物将在实验室环境中生存。但是放心:科学家们正在尽最大努力解决这些问题。与此同时,有很多方法你可以帮助!

我们都应该尽力减少未来的任何类型的塑料和大小到环境中。你可能已经知道的一些最重要的方法!避免一次性塑料物品像塑料杯和吸管。选择你最喜欢的金属或可重复使用的塑料杯,和一个金属稻草,并且让他们方便的在你的午餐袋!同样重要的是把塑料垃圾放在正确的回收容器:这可以帮助减少塑料最终在水和土壤。此外,避免美容产品中塑料微粒成分,像一些护发素!有塑料微粒的替代产品是免费的,和一些智能手机应用程序可以帮助你选择最适合你。减少塑料纤维释放到环境中,尽量不要扔掉旧衣服仅仅因为你不希望他们了!相反,试着出售、捐赠或创造性地重用它们。让我们联合起来,拯救我们的小从进一步的塑料微粒污染土壤的超级英雄。 It is worth every effort!

术语表

土壤无脊椎动物:↑小,土壤动物没有脊骨或骨骨骼。

塑料微粒:↑小塑料粒子(< 5毫米),可以对土壤和水生生物有害。

添加剂:↑化学物质使塑料更多彩灵活,或不易燃。

退化:↑分解或分离成更简单的东西/更小的部分。

浸出:↑当液体物质释放远离其坚实的来源。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

确认

我们感谢弗兰克Ashwood(英国林业委员会),胫骨Woong金(柏林自由大学),和Devdutt Kamath(圭尔夫大学)请允许我们使用他们的土壤无脊椎动物的照片。我们感谢c·莱因哈特,d . Daphi和伊娃Leifheit(柏林自由大学)塑料的照片。我们感谢安德森de Souza亚伯马查多,爱丽丝a·霍顿和泰勒·戴维斯为他们的工作在本章在塑料微粒是本文的起点。格兰特先生承认资金从一个伦理委员会先进(694368)。这项工作也是部分由德国联邦教育和研究生物多样性合作项目内BMBF桥接Science-BIBS(第二阶段,融资数量01 lc1501b)。我们感谢海伦·菲利普斯,雷米Beugnon马尔特Jochum,土壤生物多样性的编辑器收集,对于这样一个伟大的和重要的倡议。最后,但并非最不重要的,我们要感谢我们年轻的评论家的意见。

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引用

[1]↑科尔曼,d . C。Callaham, m。克罗斯利,d . a . Jr .) 2018。土壤生态学原理,第三版。伦敦:学术出版社。p。376。

[2]↑Potapov, a . 2020。跳虫——全世界的跳投。前面。年轻人8:545370。doi: 10.3389 / frym.2020.545370

[3]↑Erktan,。Pollierer, M。Scheu, s . 2020。土壤生态学家侦探发现谁吃谁或土壤中。前面。年轻人8:544803。doi: 10.3389 / frym.2020.544803

[4]↑Barreto C。2020年,基于z。甲螨、虫螨或苔藓螨:oribatida的奇妙的世界。前面。年轻人8:545263。doi: 10.3389 / frym.2020.545263

[5]↑Barreto C。2020年,基于z。在泥炭地分解:球员和影响他们是谁?前面。年轻人8:107。doi: 10.3389 / frym.2020.00107

[6]↑de Souza Machado, A。霍顿,。戴维斯分校T。Maaß,s . 2020。塑料微粒及其对土壤的影响作为维持生命的系统。:环境化学的手册罗,eds d .他和y。可汗:施普林格。- 24页。

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[8]↑朱,D。Qing-Lin C。安娜,X。Yanga X。Christiec, P。绵羊蜱,X。,等。2018。接触虫土壤跳虫的塑料微粒扰乱他们的肠道微生物群和改变他们的同位素组成。土壤生物。物化学。116:302-10。doi: 10.1016 / j.soilbio.2017.10.027

[9]↑韦尔塔Lwanga, E。门多萨织女星,J。、Quej V.K.,洛杉矶Chi, J。桑切斯del Cid, L。气,C。,等。2017。现场的证据转移沿着陆地食物链的塑料碎片。科学。代表。7:14071。doi: 10.1038 / s41598 - 017 - 14588 - 2

[10]↑韦尔塔Lwanga, E。,Thapa B。杨,X。Gertsen, H。Salanki, T。Geissen, V。,等。2018。衰变的低密度聚乙烯由细菌从蚯蚓中提取的勇气:一个潜在的土壤修复。科学。总环境。624:753-7。doi: 10.1016 / j.scitotenv.2017.12.144