Per la maggior parte degli umani, il fuoco simboleggia la distruzione e la morte. Eppure la natura spesso si adatta al fuoco e può utilizzarlo come forza creativa. Per esempio, nelle savane di pini del sud-est degli Stati Uniti, il fuoco agisce come una crisalide da cui praterie e foreste diffondono nuovi fusti e dispiegano foglie fresche.

Jacob Hopkins, uno studente laureato presso il Kansas Biological Survey e il Dipartimento di ecologia e biologia evolutiva presso l'Università del Kansas, ricerca come un alleato nascosto aiuta le piante e gli alberi in questo ecosistema a prosperare con il fuoco:i funghi che vivono nel terreno e tra le foglie in decomposizione e la materia vegetale in cima al suolo, chiamato lettiera.

"Nelle savane di pini, pensiamo al fuoco come a un interruttore di reset, "Ha detto Hopkins. "Impedisce ai pini di prendere il sopravvento e può impedire l'ingresso di specie invasive. Ringiovanisce l'ecosistema, e dopo che l'ecosistema brucia vediamo una maggiore diversità di specie, in particolare specie di praterie".

Con una borsa di studio per la ricerca universitaria della National Science Foundation recentemente annunciata, Hopkins trascorrerà i prossimi anni a studiare la relazione tra il fuoco e il modo in cui funghi e piante nelle savane di pini si sostengono a vicenda, soprannominati "mutualismi". Le borse di ricerca per laureati della NSF pagano 34 dollari agli studenti cittadini statunitensi, 000 all'anno più $ 12, 000 indennità per spese scolastiche in tre anni.

"Un mutualismo pianta-fungo è quando una specie di funghi micorrizici forma un'associazione con le radici di una pianta ospite, " Hopkins ha detto. "Ci sarà spesso uno scambio di risorse tra i due. Con specie da pascolo, i funghi danno alle piante fosforo e ricevono in cambio carbonio o zucchero. Ma vediamo anche mutualismi negli alberi, dove gli alberi ottengono azoto da funghi e funghi, a sua volta, ricevere carbonio o zucchero. La formazione di queste associazioni può aiutare le piante a resistere agli attacchi di insetti o agenti patogeni, oppure può aumentare la capacità competitiva della pianta di crescere in un ecosistema".

Il lavoro di Hopkins includerà studi sul campo delle savane di pini nel sud-est americano, dove valuterà le comunità vegetali e del suolo prima e dopo la combustione, e vedere come i mutualismi pianta-fungo promuovono l'equilibrio e l'adattamento al fuoco nell'ecosistema.

"Sono andato in Georgia diverse volte, " ha detto. "Prendiamo carote di terreno da diversi appezzamenti che abbiamo preselezionato per monitorare la diversità batterica e fungina. Stiamo esaminando la decomposizione dei rifiuti vegetali da parte dei funghi, batteri, così come alcuni microrganismi. Con sacchetti di decomposizione, stiamo guardando bruciato contro incombusto, o come diverse frequenze di fuoco possono influenzare la capacità di decomposizione dei funghi e come quella stessa lettiera di piante agisce come combustibile per i siti futuri".

Lo studente laureato della KU ha affermato che le savane di pini non sono solo scientificamente profonde, ma bello da vedere.

"Vedrai questi alberi giganti, alcuni hanno più di 600 anni e hanno i tronchi più grandi che tu abbia mai visto su un albero alto più piani, " Hopkins ha detto. "Proprio accanto ad esso, ci sono piante da pascolo relativamente piccole. Troveremo spesso tane di tartaruga Gopher, una specie minacciata. Ci sono i picchi dalla coccarda rossa, un uccello davvero carino. Vedremo serpenti a sonagli là fuori a volte. C'è così tanta diversità floreale e faunistica che vedi sempre qualcosa di nuovo e impari qualcosa semplicemente osservando. È un buon posto dove andare per idee per esperimenti futuri. Tu dici, 'Oh, Non l'ho mai visto prima!' Puoi trovare un sacco di ispirazione scientifica là fuori."

Tornato a Lorenzo, Hopkins condurrà test su campioni per determinare cosa costituisce la comunità di microbi e piante delle savane di pini; scoprire se esistono mutualismi pianta-microbici adattati dopo l'incendio; per vedere se i mutualisti guidano i cambiamenti nella composizione dei rifiuti e dei combustibili prodotti; e scoprire se il fuoco favorisce i mutualismi pianta-fungo che inibiscono la decomposizione.

Parte del lavoro comprenderà l'analisi genetica del vasto numero di funghi presenti nel suolo, la maggior parte dei quali rimane non descritta dalla scienza. In un solo campione, Hopkins ha detto che potrebbero esserci migliaia di specie.

"Dal sequenziamento, hanno trovato circa 12, 000 taxa:alcuni potrebbero essere della stessa specie, ma c'è ancora un po' di diversità lì, " ha detto. "Potremmo identificare circa un migliaio di loro, a malapena 1/12 dei campioni potremmo dare un nome di specie. Nell'insieme, potremmo non essere mai in grado di raggiungere e dare un nome a ogni specie".

La nuova borsa di studio NSF di Hopkins consentirà alla ricerca, oltre ad aiutare con tasse scolastiche e spese mentre lavora verso un dottorato sotto la guida di Benjamin Sikes, KU Assistant Professor di ecologia e biologia evolutiva e scienziato senior presso il Biological Survey.

"Il mio laboratorio sta esplorando come il fuoco può spostare le comunità microbiche del suolo e alterare i tassi di decomposizione microbica di nuovi combustibili, " Ha detto Sikes. "Questi dati sembrano mostrare feedback positivi, con microbi post-incendio che rallentano la decomposizione, aumentando l'accumulo di nuovo combustibile e quindi il potenziale per gli incendi successivi. Il lavoro proposto da Jacob si concentra su feedback indiretti che possono essere ugualmente importanti. Il mio gruppo aveva pensato a feedback indiretti ma non si era concentrato esplicitamente sui mutualisti vegetali. La sua ipotesi è che il fuoco possa spostare mutualisti vegetali come funghi micorrizici e batteri che fissano l'azoto, alterando così la produzione e la composizione di nuovi combustibili. Questi effetti sono fondamentali da quantificare perché possono contrastare o esacerbare gli effetti di feedback diretto, migliorando così la nostra conoscenza dell'ecologia degli incendi e le previsioni per la gestione degli incendi".

Nell'esplorare domande sui mutualismi pianta-funghi e sulla savana di pini adattata al fuoco, Hopkins ha detto che sperava di conseguire il dottorato nei prossimi tre o quattro anni.

"Alla fine vorrei diventare professore e ricercatore, " ha detto. "Mi è piaciuto osservare come i diversi componenti degli ecosistemi possono lavorare insieme, e se il fuoco sta alterando le popolazioni microbiche. In che modo ciò influenzerà il modo in cui le piante stanno andando o influenzerà il modo in cui i rifiuti vegetali vengono decomposti? Qual è il quadro più ampio? Mi piacerebbe perseguire l'insegnamento e la divulgazione allo stesso tempo, è altrettanto importante".