Mega incendi e microrganismi pirofili

I mega incendi sono un fenomeno antropologico con effetti sconosciuti per i microrganismi del terreno e i processi ecosistemici in cui sono coinvolti. Nel tempo gli incendi boschivi sono passati dall’avere caratteristiche di bassa intensità e frequenza elevata all’essere talmente intensi dall’essere definiti mega incendi con frequenze però minori. Ma se vi dicessimo che esistono dei microrganismi – definiti pirofili – in grado di sopravvivere a questi fenomeni distruttutivi?

Mega incendi: cosa sono?

Cosa intendiamo per mega incendi? Innanzitutto, parliamo di eventi che colpiscono grandi aree, caratterizzati da intensità, durata e dimensioni incontrollabili, per cui non esiste una vera e propria definizione scientifica. Uno studio della NASA ha incluso, come caratteristica fondamentale di quest’ultimi, anche l’estrema resistenza all’estinzione.

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Figura 1 – Mega incendio denominato Zaca fire, California. [Fonte: U.S. Forest Service (John Newman) ]

Ma andando per gradi, essi vengono classificati nei diversi paesi in base al numero di ettari (o acri) interessati dalle fiamme. In Europa gli allarmi degli enti ambientali scattano a partire dai 1000 ettari. In America si è ben più tolleranti partendo da un valore 10 volte più grande, 10000 ettari o addirittura in alcuni stati da 40000 ettari.

Storia dei mega incendi

Seppur quasi scontato, che alla base del cambiamento climatico ci sia – principalmente – l’uomo, anche alcune delle cause dirette dei mega incendi sono imputabili ad un’origine antropica. Durante l’ultima meta dello scorso secolo fino ad oggi, infatti, l’attenzione ambientale nella popolazione mondiale è cresciuta a dismisura, mentre gli effetti delle scelte sbagliate – precedenti al periodo di elevata sensibilizzazione – continuavano ad aumentare ed assumere un ruolo preponderante.

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Figura 2 – Immagine del fronte del fuoco Black Fire Dragon in Cina. [Fonte: GFMC archive]

Tra i primi mega incendi ad essere ricordati ci sono quelli avvenuti alla fine degli anni ’80 tra Cina, Canada e Stati Uniti. Scene da film post-apocalittico furono osservate per la prima volta, lontano dalle sale cinematografiche, dall’essere umano. Uno di questi, che colpì la Cina nord-orientale fino alla taiga russa, fu chiamato Black Dragon Fire ed associato quindi a creature mitologiche dotate di un fuoco distruttivo; durante quest’incendio vennero bruciati più di 18 milioni di acri di terreno portando alla morte di 220 persone.

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Figura 3 – Ricostruzione del Black Fire Dragon avvenuto in Cina. [Fonte: GFMC archive]

Il cambiamento climatico e l’IPCC

I mega incendi sono sempre più frequenti, grazie ad un mix di fattori che non rende sicuramente il pianeta un posto privo di inneschi e preoccupazioni nei confronti di questi imponenti fenomeni. Tra questi c’è – il tanto discusso – cambiamento climatico che preoccupa gli scienziati di tutto il mondo, che una volta all’anno si riuniscono per discutere del clima basandosi su dati scientifici. Questi incontri, definiti IPCC (Intergovernment Panel on Climate Change), servono ad effettuare una relazione che chiarifichi lo stato delle conoscenze scientifiche, tecniche e socio-economiche del cambiamento climatico, il suo impatto e futuri rischi.

Il ruolo ecologico degli incendi

Tornando per un attimo agli incendi a bassa intensità ed elevata frequenza, sappiamo che questi servono – all’interno di un ciclo naturale ben definito – a ripulire sterpaglie (possibili punti di innesco per futuri e più grandi incendi), revitalizzare il terreno con la deposizione di nutrienti provenienti dal materiale di pirolisi, coadiuvare il ciclo riproduttivo di alcune piante e così via. In molti ecosistemi, piante e comunità batteriche si sono adattati per sopravvivere e sfruttare al meglio questi piccoli incendi (come, ad esempio, nel Mediterraneo) ma come potrebbero reagire a i più grandi mega incendi?

Le comunità microbiche, gli incendi e la terra

Il pericolo principale, derivante dai mega incendi, consiste nella possibilità che, comunità microbiche fondamentali per la diversità e produttività vegetale e per i cicli biogeochimici del terreno, possano essere completamente spazzate via. In assenza di alcuni microrganismi, in particolar modo funghi micorrizici simbionti, alcune piante potrebbero non rigenerarsi. Funghi ectomicorrizici (EMF) e funghi micorrizici arbuscolari ricoprono ruoli fondamentali per alcune piante, facilitando infatti l’accesso ai nutrienti del terreno in cambio di prodotti a base di carbonio derivanti dalla fotosintesi. Inutile aggiungere che, anche batteri e funghi non micorrizici, sono tra i maggiori responsabili della decomposizione della lettiera boschiva. Questi processi influenzano diversi cicli dei nutrienti oltre che processi di aggregazione del terreno stesso.

Shift di comunità e funghi pirofili

Tecnicamente parlando, è stato dimostrato che gli incendi non cancellano completamente le popolazioni microbiche di un terreno ma che provocano – invece – uno shift nelle comunità, in particolar modo quelle fungine dal phylum dei Basidiomiceti a quello degli Ascomiceti. Proprio nel phylum degli Ascomiceti, esistono specie in grado di crescere in abbondanza dopo un incendio. In alcuni studi non molto recenti, alcuni funghi vennero descritti come pirofili o amanti del fuoco, e classificati come appartenenti principalmente alla famiglia dei Pyronemataceae. Molto meno, invece, sappiamo riguardo la resistenza dei batteri ai mega-incendi o incendi.

I batteri pirofili

Uno studio, pubblicato nel 2019 da Whitman e colleghi, ha ipotizzato che le caratteristiche fondamentali di batteri pirofili (Fig.4) o più in generale microrganismi pirofili possano essere: crescita veloce, produzione di strutture termotolleranti e capacità di acquisizione di nutrienti post-incendio molto elevate. Un giusto approccio per comprendere se questi tratti effettivamente siano presenti in microrganismi incendio-tolleranti, potrebbe rivelarsi quello di effettuare studi filogenetici comparando organismi relativi fra loro osservando la corrispondenza di capacità di sopravvivenza in queste condizioni estreme. Questo perché molto spesso, tratti che governano le risposte fenotipiche, sono spesso conservati all’interno di un clade.

Figura 4 – Potenziali caratteristiche di microrganismi pirofili (batteri e funghi). [Fonte: Dylan J. Enright et al.,2022]

I mega incendi delle foreste di sequoie Americane

In un particolarissimo studio condotto da Enright e colleghi, in una foresta di sequoie, sono stati confermati diversi dati già presupposti in precedenti studi. I mega incendi riducono drasticamente le popolazioni microbiche del suolo, tra micorrize e batteri, con shift nelle loro composizioni. Questi effetti possono però variare da incendio ad incendio in base all’intensità delle fiamme. Quest’importante riduzione delle comunità microbiche porterebbe, nei casi più gravi, anche all’inabilità del ripristino di alcune specie vegetali chiave di questo tipo di ecosistemi. Gli shift nelle popolazioni batteriche portano ad una predominanza del phylum dei Firmicutes, spiegata dalla capacità di quest’ultimi di creare endospore. Inoltre, batteri termotolleranti e alcalino-tolleranti potrebbero essere favoriti dato l’aumento del pH del terreno post-incendio. Andando cosi a definire, in maniera non ancora ben chiara, un gruppo non molto ristretto di microrganismi pirofili.

Allarme incendi, microrganismi bioindicatori?

Viene da se che questo tipo di studi può risultare poco accurato, se non preso contestualizzato insieme ad altri studi. Ma se unito, insieme con dati proveniente da tutto il mondo, a fonti autorevoli in grado di fornire una situazione chiara ed aggiornata degli incendi, può portare ad una definizione ben più precisa di microrganismi pirofili. I mega incendi sono realtà ormai presenti in tutto il mondo, motivo per cui dovremmo cercare di combattere la diffusione di quest’ultimi. Lo studio delle comunità microbiche dei terreni boschivi potrebbe aiutare a comprendere il comportamento di ripresa di molte foreste e aiutare a combattere il disboscamento derivante da incendi. Essi infatti potrebbero essere degli ottimi bioindicatori per comprendere la qualità del terreno post-incendio. Tutto ciò grazie a comparazioni con dati pre-esistenti delle composizioni terrene pre-incendio. Ancora una volta ci chiediamo, siamo in grado di salvare il nostro pianeta?

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Luigi Gallucci

Sono laureato in Scienze biologiche e laureando in Marine Biology and Ecology presso il gruppo di ricerca Marine Symbiomes. Nel tempo libero NADD Diver e amante del mondo sommerso, che ha ancora tante meraviglie da rivelarci, dal mondo della microbiologia, di cui trattiamo, ai più svariati ambiti. Sono appassionato di simbiosi microbiche e profondità marine. D’altronde ”Ciò che sappiamo è una goccia, ciò che ignoriamo è un oceano”.

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