Mudanças na composição e características ecológicas do muco de minhocas sob diferentes estímulos elétricos

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 2332 (2023) Citar este artigo

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O muco de minhoca é rico em nutrientes que podem iniciar a mineralização e humificação da matéria orgânica e é de grande importância para a remediação de solos contaminados e reaproveitamento de lodo. Neste estudo, seis combinações de tensão e corrente foram utilizadas para promover a produção de muco de minhoca (5 V e 6 V a 10, 20 e 30 mA, respectivamente), para explorar as mudanças na composição do muco produzido sob diferentes estímulos elétricos e propor o melhor grupo de estimulação elétrica e fração de muco aplicável à remediação da poluição do solo por metais pesados ​​e reaproveitamento de lodo. Os resultados mostraram que o muco produzido pelos seis estímulos elétricos era composto principalmente por proteínas, aminoácidos, carboidratos, ácidos graxos e polissacarídeos, com pequenas quantidades de álcool, fenol e substâncias orgânicas éster. Sob diferentes estímulos elétricos, cada componente mudou significativamente (P < 0,05). O pH e a condutividade foram maiores em 6 V 20 mA, os teores totais de nitrogênio e fósforo atingiram seu máximo em 5 V 30 mA e o potássio total em 6 V 10 mA. Proteínas, aminoácidos e carboidratos foram mais abundantes no muco produzido em 5 V 10 mA, enquanto os oligoelementos metálicos atingiram seus valores mais baixos em 5 V 10 mA. Finalmente, com base na análise de componentes principais e combinado com estudos anteriores, concluiu-se que o muco produzido em 5 V 10 mA era fracamente alcalino, rico em aminoácidos e nutrientes e pobre em oligoelementos, e mais adequado para compostagem de lodo e palha experimentos, remediação de solo e experimentos de correção.

As minhocas são invertebrados que vivem no solo e muitas vezes funcionam como engenheiros ecológicos nos ecossistemas do solo1. De uma perspectiva macroscópica, as minhocas promovem a formação de agregados do solo através da escavação, forrageamento, movimentação e fundição e, assim, aumentam o nível de mineralização do solo, melhoram a permeabilidade do solo e aumentam a capacidade de retenção de água. As carcaças de minhocas também são ricas em húmus e nutrientes vegetais e um fertilizante orgânico livre de poluição, sustentável e eficiente2,3,4. No nível microscópico, as minhocas podem alterar a riqueza e a diversidade da comunidade microbiana, acelerando assim a utilização da matéria orgânica, e também têm a capacidade de absorver e enriquecer metais pesados5,6. As minhocas e seu ambiente circundante também são referidos coletivamente como o "círculo de contato das minhocas". Quando as minhocas estão ativas em um "círculo de contato com minhocas", elas liberam um muco amarelo claro com um odor pungente de sua epiderme, que é uma barreira protetora natural das minhocas. Além disso, esse muco contém proteínas, aminoácidos, carboidratos e outras substâncias essenciais para o crescimento, desenvolvimento, reprodução e resistência das minhocas7,8,9.

Estudos demonstraram que o muco das minhocas contém células imunológicas, peptídeos antimicrobianos, proteínas antimicrobianas e hemaglutinação que atuam como fagocíticos, fornecem resistência contra bactérias e protegem as minhocas de patógenos10; o muco também contém compostos como proteínas inseticidas, antifúngicas e antivirais e fitohormônios que inibem o crescimento de patógenos de plantas, como Fusarium oxysporum e Candida albicans, melhorando assim a germinação das sementes e promovendo o potencial de crescimento das plantas10,11. O muco de minhoca também é particularmente útil para o solo e para o cultivo de plantas. Os aminoácidos no muco são um fertilizante líquido de fácil absorção que fornece nutrientes abundantes às plantas, promove o crescimento e a tolerância ao Cd das mudas de tomate, aumenta o acúmulo de Cd nas plantas e também aumenta a atividade microbiana no substrato, aumentando assim o enriquecimento microbiano por 3,4–11 vezes4,5,12. Bityutskii et al.13 descobriram que o muco pode conduzir e acelerar o nível de mineralização e humificação dos resíduos vegetais, resultando em fortes mudanças qualitativas na composição do húmus. Da mesma forma, Pan et al.14 descobriram que o muco contém ligantes que efetivamente complexam contaminantes orgânicos, alteram a distribuição de contaminantes orgânicos no solo, melhoram a biodisponibilidade de contaminantes e promovem a biorremediação. Sizmur et al.15 também descobriram que o muco teve um efeito significativo no transporte e na morfologia do metal pesado arsênico em solos contaminados.