Para la mayoría de los humanos, el fuego simboliza la destrucción y la muerte. Sin embargo, la naturaleza a menudo se adapta al fuego y puede manejarlo como fuerza creativa. Por ejemplo, en las sabanas de pinos del sureste de los Estados Unidos, el fuego actúa como una crisálida de la que las praderas y los bosques extienden nuevos tallos y despliegan hojas frescas.

Jacob Hopkins, estudiante de posgrado del Servicio Biológico de Kansas y del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Kansas, investiga cómo un aliado oculto ayuda a las plantas y los árboles de este ecosistema a prosperar con el fuego:los hongos que viven en el suelo y entre las hojas en descomposición y la materia vegetal sobre el suelo, llamado basura.

"En las sabanas de pinos, pensamos en el fuego como un interruptor de reinicio, ", Dijo Hopkins." Evita que los pinos se apoderen de ellos y puede evitar que entren especies invasoras. Rejuvenece el ecosistema, y después de que el ecosistema se quema, vemos una mayor diversidad de especies, particularmente especies de pastizales ".

Con una beca de investigación para graduados de la National Science Foundation recientemente anunciada, Hopkins pasará los próximos años investigando la relación entre el fuego y la forma en que los hongos y las plantas en las sabanas de pinos se apoyan entre sí. apodado "mutualismos". Las becas de investigación para graduados de la NSF pagan a los estudiantes ciudadanos estadounidenses $ 34, 000 por año más $ 12, 000 subsidio por costo de educación durante tres años.

"Un mutualismo planta-hongos es cuando una especie de hongos micorrízicos forma una asociación con las raíces de una planta huésped, "Hopkins dijo." A menudo habrá un intercambio de recursos entre los dos. Con especies de pastizales, los hongos dan fósforo a las plantas y obtienen carbono o azúcar a cambio. Pero también vemos mutualismos en los árboles, donde los árboles obtienen nitrógeno de hongos y hongos, Sucesivamente, recibir carbono o azúcar. La formación de estas asociaciones puede ayudar a las plantas a resistir los ataques de insectos o patógenos, o puede aumentar la capacidad competitiva de la planta para crecer en un ecosistema ".

El trabajo de Hopkins incluirá estudios de campo de las sabanas de pinos en el sureste de Estados Unidos, donde evaluará las comunidades de plantas y suelos antes y después de la quema, y vea cómo los mutualismos planta-hongos promueven el equilibrio y la adaptación al fuego en el ecosistema.

"He ido a Georgia varias veces, ", dijo." Tomamos núcleos de suelo de diferentes parcelas que hemos preseleccionado para monitorear la diversidad de bacterias y hongos. Estamos viendo la descomposición de la basura vegetal por hongos, bacterias así como algunos microorganismos. Con bolsas de descomposición, estamos viendo cómo quemados versus no quemados, o cómo diferentes frecuencias de fuego pueden afectar la capacidad de descomposición de los hongos y cómo esa misma hojarasca de plantas actúa como combustible para sitios futuros ".

El estudiante graduado de KU dijo que las sabanas de pinos no solo son científicamente profundas, pero hermoso para la vista.

"Verás estos árboles gigantes, algunos tienen más de 600 años y tienen los troncos más grandes que hayas visto en un árbol de varios pisos de altura. "Dijo Hopkins." Justo al lado, hay plantas de pastizales comparativamente pequeñas. A menudo encontraremos madrigueras de tortugas Gopher, una especie amenazada. Están los pájaros carpinteros de cresta roja, un pájaro realmente elegante. Veremos serpientes de cascabel a veces. Hay tanta diversidad de flora y fauna que siempre ves algo nuevo y aprendes algo con solo observar. Es un buen lugar para buscar ideas para experimentos futuros. Tu dices, 'Oh, ¡Nunca había visto eso antes! Puedes encontrar mucha inspiración científica ahí fuera ".

De vuelta en Lawrence, Hopkins realizará pruebas en muestras para determinar qué constituye la comunidad de microbios y plantas de las sabanas de pinos; para averiguar si existen mutualismos planta-microbianos adaptados post-incendio; para ver si los mutualistas impulsan cambios en la composición de la basura y los combustibles producidos; y descubrir si el fuego favorece los mutualismos fúngicos-vegetales inhibidores de la descomposición.

Parte del trabajo incluirá el análisis genético de la gran cantidad de hongos presentes en el suelo, la mayoría de los cuales no han sido descritos por la ciencia. En solo una muestra, Hopkins dijo que podría haber miles de especies.

"De la secuenciación, encontraron alrededor de 12, 000 taxones:algunos podrían ser de la misma especie, pero todavía hay bastante diversidad allí, ", dijo." Podríamos identificar alrededor de mil de ellos, apenas una doceava parte de las muestras podríamos dar un nombre de especie. En general, es posible que nunca podamos ponernos al día y poner un nombre a todas las especies ".

La nueva beca NSF de Hopkins permitirá la investigación, además de ayudar con la matrícula y los gastos mientras trabaja para obtener un doctorado bajo la tutoría de Benjamin Sikes, Profesor asistente de ecología y biología evolutiva de KU y científico principal del Biological Survey.

"Mi laboratorio está explorando cómo el fuego puede cambiar las comunidades microbianas del suelo y alterar las tasas de descomposición microbiana de nuevos combustibles, ", Dijo Sikes." Estos datos parecen mostrar retroalimentaciones positivas, con microbios posteriores al incendio que ralentizan la descomposición, aumentando la acumulación de combustible nuevo y, por lo tanto, la posibilidad de incendios posteriores. El trabajo propuesto por Jacob se enfoca en retroalimentaciones indirectas que pueden ser igualmente importantes. Mi grupo había pensado en retroalimentaciones indirectas pero no se había centrado explícitamente en los mutualistas de plantas. Su hipótesis es que el fuego puede cambiar a los mutualistas de las plantas, como los hongos micorrízicos y las bacterias fijadoras de nitrógeno, alterando así la producción y composición de nuevos combustibles. Es fundamental cuantificar estos efectos porque pueden contrarrestar o exacerbar los efectos de retroalimentación directa, mejorando así nuestro conocimiento de la ecología del fuego y las predicciones para el manejo del fuego ".

Al explorar preguntas sobre mutualismos planta-hongos y sabana de pinos adaptada al fuego, Hopkins dijo que esperaba obtener su doctorado en los próximos tres o cuatro años.

"Con el tiempo me gustaría convertirme en profesor e investigador, ", dijo." Disfruté viendo cómo los diferentes componentes de los ecosistemas pueden trabajar juntos, y si el fuego está alterando las poblaciones microbianas. ¿Cómo afectará eso el desempeño de las plantas o cómo se descompone la hojarasca de las plantas? ¿Cuál es el panorama general? Me gustaría dedicarme a la enseñanza y la divulgación al mismo tiempo, eso es igual de importante ".