Pour la plupart des humains, le feu symbolise la destruction et la mort. Pourtant, la nature s'adapte souvent au feu et peut l'utiliser comme une force créatrice. Par exemple, dans les savanes de pins du sud-est des États-Unis, le feu agit comme une chrysalide à partir de laquelle les prairies et les forêts répandent de nouvelles tiges et déploient des feuilles fraîches.

Jacob Hopkins, un étudiant diplômé du Kansas Biological Survey et du Département d'écologie et de biologie évolutive de l'Université du Kansas, étudie comment un allié caché aide les plantes et les arbres de cet écosystème à prospérer grâce au feu :les champignons qui vivent dans le sol et parmi les feuilles et la matière végétale en décomposition au sommet du sol, appelé litière.

« Dans les savanes de pins, nous considérons le feu comme un interrupteur de réinitialisation, " a déclaré Hopkins. " Il empêche les pins de prendre le relais et peut empêcher les espèces envahissantes d'entrer. Il rajeunit l'écosystème, et après que l'écosystème brûle, nous voyons une plus grande diversité d'espèces, en particulier les espèces des prairies. »

Avec une bourse de recherche d'études supérieures de la National Science Foundation récemment annoncée, Hopkins passera les prochaines années à étudier la relation entre le feu et la façon dont les champignons et les plantes des savanes de pins se soutiennent mutuellement, surnommés « mutualismes ». Les bourses de recherche d'études supérieures de la NSF paient 34 $ aux étudiants citoyens américains, 000 par an plus un 12 $, 000 allocation de frais de scolarité sur trois ans.

"Un mutualisme plante-fongique, c'est lorsqu'une espèce de champignon mycorhizien forme une association avec les racines d'une plante hôte, " Hopkins a déclaré. "Il y aura souvent un échange de ressources entre les deux. Avec des espèces de prairies, les champignons donnent du phosphore aux plantes et obtiennent en retour du carbone ou du sucre. Mais on voit aussi des mutualismes dans les arbres, où les arbres obtiennent l'azote des champignons et des champignons, à son tour, recevoir du carbone ou du sucre. La formation de ces associations peut aider les plantes à résister aux attaques d'insectes ou d'agents pathogènes, ou cela peut augmenter la capacité compétitive de la plante à pousser dans un écosystème. »

Le travail de Hopkins comprendra des études sur le terrain des savanes de pins dans le sud-est américain, où il évaluera les communautés végétales et du sol avant et après le brûlage, et voyez comment les mutualismes plantes-fongiques favorisent l'équilibre et l'adaptation au feu dans l'écosystème.

"Je suis allé plusieurs fois en Géorgie, ", a-t-il déclaré. "Nous prélevons des carottes de sol dans différentes parcelles que nous avons présélectionnées pour surveiller la diversité bactérienne et fongique. Nous examinons la décomposition de la litière végétale par les champignons, bactéries, ainsi que certains micro-organismes. Avec des sacs de décomposition, nous examinons les brûlés par rapport aux non brûlés, ou comment différentes fréquences de feu peuvent affecter la capacité de décomposition des champignons et comment cette même litière végétale agit comme combustible pour les futurs sites. »

L'étudiant diplômé de la KU a déclaré que les savanes de pins ne sont pas seulement scientifiquement profondes, mais beau à voir.

"Vous verrez ces arbres géants - certains ont plus de 600 ans et ont les plus gros troncs que vous ayez jamais vus sur un arbre de plusieurs étages, " dit Hopkins. " Juste à côté, il y a des plantes de prairie relativement petites. Nous trouverons souvent des terriers de tortues Gopher, une espèce menacée. Il y a les pics à cocardes rouges, un oiseau vraiment chouette. Nous verrons parfois des serpents à sonnettes. Il y a tellement de diversité florale et faunique que vous voyez toujours quelque chose de nouveau et que vous apprenez quelque chose simplement en observant. C'est un bon endroit pour trouver des idées pour de futures expériences. Vous dites, 'Oh, Je n'ai jamais vu ça avant !' Vous pouvez trouver beaucoup d'inspiration scientifique là-bas."

De retour à Laurent, Hopkins effectuera des tests sur des échantillons pour déterminer ce qui constitue la communauté microbienne et végétale des savanes de pins; savoir s'il existe des mutualismes végétaux-microbiens adaptés post-incendie; voir si les mutualistes induisent des changements dans la composition des déchets et des carburants produits; et découvrir si le feu favorise les mutualismes végétaux-fongiques inhibant la décomposition.

Une partie du travail inclura l'analyse génétique du grand nombre de champignons présents dans le sol, dont la plupart restent non décrits par la science. En un seul échantillon, Hopkins a dit qu'il pourrait y avoir des milliers d'espèces.

« A partir du séquençage, ils en ont trouvé environ 12, 000 taxons - certains pourraient être de la même espèce mais il y a quand même pas mal de diversité là-bas, " a-t-il dit. " Nous avons pu en identifier environ un millier, à peine 1/12ème des échantillons nous avons pu donner un nom d'espèce. Dans l'ensemble, nous ne pourrons peut-être jamais rattraper notre retard et donner un nom à chaque espèce. »

La nouvelle bourse NSF de Hopkins permettra la recherche, en plus d'aider avec les frais de scolarité et les dépenses alors qu'il prépare un doctorat sous le mentorat de Benjamin Sikes, Professeur adjoint d'écologie et de biologie évolutive à la KU et scientifique principal au Biological Survey.

"Mon laboratoire explore comment le feu peut déplacer les communautés microbiennes du sol et modifier les taux de décomposition microbienne de nouveaux carburants, " a déclaré Sikes. " Ces données semblent montrer des retours positifs, avec des microbes post-incendie ralentissant la décomposition, augmentant l'accumulation de nouveau combustible et donc le potentiel d'incendies ultérieurs. Le travail proposé par Jacob se concentre sur les rétroactions indirectes qui peuvent être tout aussi importantes. Mon groupe avait pensé aux retours d'expérience indirects mais ne s'était pas focalisé explicitement sur les mutualistes végétaux. Son hypothèse est que le feu peut déplacer les plantes mutualistes telles que les champignons mycorhiziens et les bactéries fixatrices d'azote, modifiant ainsi la production et la composition de nouveaux carburants. Ces effets sont essentiels à quantifier car ils peuvent contrecarrer ou exacerber les effets de rétroaction directs, améliorant ainsi notre connaissance de l'écologie des incendies et des prévisions pour la gestion des incendies."

En explorant des questions sur les mutualismes plantes-fongiques et la savane de pins adaptée au feu, Hopkins a déclaré qu'il espérait obtenir son doctorat dans les trois ou quatre prochaines années.

« J'aimerais à terme devenir professeur et chercheur, " a-t-il dit. " J'ai aimé regarder comment les différents composants des écosystèmes peuvent travailler ensemble, et si le feu altère les populations microbiennes. Comment cela va-t-il affecter le comportement des plantes ou la décomposition de la litière végétale? Quelle est la vue d'ensemble ? J'aimerais poursuivre l'enseignement et la sensibilisation en même temps, c'est tout aussi important."