di Luigi Mariani
Ho l’impressione che se tutte le catastrofi che si sono paventate nell’ultimo dopoguerra si fossero realizzate il mondo sarebbe già sparito da tempo, per cui il fatto stesso che oggi siamo qui a scrivere avendo superato le piogge acide, l’olocausto nucleare, il cibo che uccide e ora la profezia dei Maya è senza dubbio da considerare un miracolo di resistenza umana.
Certo, la prima notizia tranquillizzante risiede nel fatto che la vita media delle nostre popolazioni sia in continuo aumento e che la stessa qualità della vita sia migliorata in modo abissale. Io ho 55 anni e sono nato nel 1957 in un paese del piacentino, Rivergaro, non molto diverso da tanti altri paesi della nostra dolce Italia. Quand’ero piccolo mi ricordo vecchi (e mi riferisco a persone di 60-70 anni) che erano veramente vecchi, cioè con tutti i sintomi di decrepitezza indotta dalle fatiche di una vita passata al freddo, mangiando quel che capitava e con un’assistenza medica che lasciava alquanto a desiderare. Io sono nato in casa e la levatrice si era dimenticata la forbice, per cui ho rischiato di lasciarci le penne per il fatto che avevo il cordone ombelicale avvolto attorno al collo per cui la vita la devo al medico condotto dottor Negri che è intervenuto risolvendo la cosa in modo magari poco democratico ma oltremodo efficace. L’acqua non arrivava in casa (ci si arrangiava alla fontanella) e il riscaldamento invernale era quel che era, per cui le malattie da raffreddamento picchiavano duro.
Questi miei ricordi (che sono l’altra faccia del “Mulino bianco”) li ho associati ad una considerazione che mi faceva mesi orsono l’amico Sergio Pinna, il quale scartabellando negli archivi comunali di Pisa ha scoperto che la mortalità invernale (da sempre assai più rilevante di quella estiva) è calata drasticamente da quando, negli anni ’70, si è diffuso il riscaldamento domestico.
In sintesi il messaggio è che questo mondo non è certo il migliore dei mondi possibili ma non è nemmeno uno dei peggiori e questo è una cosa che devo prima di tutto ricordare a me stesso, quando mi lamento del traffico e della confusione della grande città.
Fatta questa premessa veniamo ad una seconda notizia rasserenante che è la seguente: l’amico storico del’agricoltura professor Gaetano Forni mi ha segnalato il lavoro Growth, Yield, and Nutritional Responses of Chamber-Grown Sweet Potato to Elevated Carbon Dioxide Levels Expected Across the Next 200 Years a firma di Benjamin Czeck, Hope Jahren, Jonathan Deenik, Susan Crow, Brian Schubert e Maria Stewart, ricercatori che operano presso istituzioni scientifiche delle Haway. Tale lavoro è stato recentissimamente presentato al meeting d’autunno della American Geophysical Union (l’abstract ed il poster sono consultabili a questo link).
Dal lavoro emerge che l’aumento di CO2 può essere una manna in termini produttivi per una coltura a tutti nota come cibo esotico e cioè la patata dolce (Ipomoea batatas L.) una malvacea che appartiene al grande gruppo delle specie C3. In zona tropicale la patata dolce è coltivata moltissimo sia in pieno campo sia negli orti familiari e costituisce uno dei pilastri delle diete delle popolazioni povere della parte Sud del mondo.
Più nello specifico gli autori hanno operato in camere di crescita in cui i livelli di CO2 erano artificialmente portati a 760, 1140 e 1520 ppmv. In tali condizioni la produzione è aumentata sensibilmente tanto che dopo 3 mesi di crescita e nel caso di CO2 più elevata (1520 ppmv) la biomassa fresca epigea è aumentata del 31% mentre quella ipogea è cresciuta del 101%. Gli autori concludono che la risposta ipogea della patata dolce per livelli di CO2 elevata potrebbe avere un impatto significativo sulle disponibilità alimentari nei paesi in via di sviluppo.
Dobbiamo però domandarci se questi risultati costituiscano una vera novità. E qui la risposta è no, visto che le relazioni quantitative che intercorrono fra livelli di CO2 e livelli produttivi delle specie vegetali superiori (C3 o C4) sono note da decenni. Cito ad esempio l’equazione proposta a pagina 43 del bel libro del 1989 Simulation of ecophysiological processes of growth in several annual crops di Penning de Vries, Jansen, Ten Berge e Bakema (edito dal Pudoc di Wageningen):
Ax=A0*(1+ß*ln(Cx/C0))
Dove Ax è il livello produttivo di una pianta per una concentrazione atmosferica di CO2 espressa in ppmv e pari a Cx, A0 è il livello produttivo base per una concentrazione atmosferica base di CO2 pari a 340 ppmv e ß è un coefficiente pari a 0.8 per le piante C3 e 0.4 per le piante C4*.
Per inciso ricordo che le piante assorbono la CO2 atmosferica grazie ad un enzima (il Rubisco) che per tale ragione è la proteina più presente in natura. Il Rubisco tuttavia ha un problema nel senso che è poco selettivo, per cui a bassi livelli atmosferici di CO2 (come sono ad esempio quelli attuali), l’enzima confonde la CO2 con l’ossigeno. Quando, durante le fasi glaciali, CO2 scende dai già bassi livelli attuali a livelli ancora più bassi (180-200 ppmv) le piante C3 (la gran parte delle specie coltivate, fra cui frumento, orzo, segale, riso, barbabietola, patata, ecc.) rischiano dunque la “morte per fame”.
E’ per tale ragione che con la comparsa (avvenuta circa 2 milioni di anni orsono, nel pleistocene) di fasi glaciali periodiche abbiamo assistito alla comparsa delle piante C4 (es: mais, sorgo, canna da zucchero) le quali rispetto alle C3 hanno il grande vantaggio di possedere un meccanismo biochimico di concentrazione della CO2 che permette loro di lavorare anche per i bassi livelli atmosferici di tale molecola propri delle fasi glaciali. Più nello specifico le C4 assorbono la CO2 immagazzinandola in forma di acido malico. Quest’ultimo viene trasportato in tessuti specializzati ove dall’acido malico viene liberata CO2 la quale raggiunge concentrazioni tali da far si che il Rubisco non la confonda con l’ossigeno.
A questo punto è abbastanza immediato dedurre che le piante C3 saranno quelle che guadagneranno di più dall’incremento di CO2 atteso per i prossimi anni e infatti applicando l’equazione suddetta otteniamo il risultato in figura ove si mostra ad esempio che passando dalla concentrazione attuali di CO2 (390 ppmv) a quella attesa nel 2050 (560 ppmv) la produzione delle piante C3 aumenterà del 29% mentre quella delle C4 aumenterà del 15%. Insomma: frumento dovrebbe battere mais 2 a 1.
Per inciso rammento anche che l’aumento di CO2 dovrebbe produrre:
- Maggiore resistenza alla siccità per il semplice motivo che le piante avranno minor necessità di sviluppare gli stomi deputati ad acquisire CO2 dall’atmosfera e dunque avranno minori perdite idriche.
- Maggior accumulo di sostanza secca nelle parti ipogee (organi di riserva come tuberi, radici, rizomi) il che si spiega con il fatto che la pianta ha minor necessità di sviluppare l’apparato epigeo per intercettare CO2. Tale fenomeno è pienamente confermato dai dati di Czeck et al., 2012
A mio avviso varrebbe anche la pena di verificare l’ipotesi secondo cui con la riduzione del numero di stomi per unità di superficie fogliare si avrebbe una maggiore resistenza ai patogeni che attaccano le piante attraverso le aperture stomatiche (es. peronosporacee).
Questi gli schemi che si ritrovano sui testi di fisiologia su cui anch’io mi sono formato. Attualmente però tutto questo pare essere stato scordato per cui ho spesso a che vedere con persone che a fronte di tali dati rispondono con sufficienza che gli incrementi produttivi saranno vanificati dalla maggiore virulenza dei parassiti o dalla maggior incidenza delle siccità o … (e chi più ne ha più ne metta). Per questo lavori come quello presentato dai colleghi delle Haway sono una buona cosa, per lo meno per contenere i voli pindarici.
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* Vale la pena di segnalare che questa equazione ha una strana affinità formale con l’equazione di Mihre et al (1998) che descrive la relazione fra incremento del forcing radiativo rispetto a quello pre-industriale (anno 1750 con C0 pari a 280 ppmv) e livello atmosferico di CO2 deltaF=5.35 * ln (Cx/C0)).
“Maggiore resistenza alla siccità per il semplice motivo che le piante avranno minor necessità di sviluppare gli stomi deputati ad acquisire CO2 dall’atmosfera e dunque avranno minori perdite idriche.”
Qualcuno vuole anche pubblicazioni che dimostrano questo, purtroppo Luigi l’ignoranza è una brutta bestia…hai qualche pubblicazione esplicativa in merito per chi ha frequentato solo la scuola elementare? Grazie Luigi
Grazie a Luigi ed agli altri commentatori, per questo pregevole approfondimento.
Non è mai tardi leggere queste interessanti riflessioni e sarebbe proprio bello se venissero proposte al mondo della scuola, perchè ne discuterreso con i giovanissimi studenti, a cominciare dalle elementari!
Caro Rinaldo,
ti ringrazio moltissimo non solo per l’apprezzamento ma anche per avermi riportato alla mente un articolo che non ricordavo più di aver scritto. Circa il tema dell’educazione temo che la strada del mondo della scuola sia preclusa da tempo a chi è portatore di visioni improntate alla fiducia nella tecnologia e nel progresso. Molto più facile l’accesso per catastrofisti, neo-malthusiani ed “ambientalisti ideologici”. Lo stesso accade sempre più spesso anche sui media, a partire dalla radio-tv di stato. Sempre pronto comunque a dare una mano per cercare di affermare i valori in cui credo fermamente.
Ciao. Luigi
Anche a nome di Claudio ringrazio tutti voi per l’attenzione con cui ci seguite.
Al contempo mi permetto una piccola digressione su un aspetto che m’inquieta e cioè la fotografia che appare in testa a questo post.
Essa rappresenta, l’avrete tutti capito, una pianta di patata dolce, probabilmente ottenuta a partire da un tubero di quelli che si acquistano sul mercato da noi in autunno (e che per inciso sono tanto buoni lessati).
Il problema è che la povera pianta ha un colore verde-giallognolo che è davvero terribile, sintomo di carenza di luce e/o di nutrienti .
Insomma per empatia provo tristezza al solo guardarla.
E qui vi invito ad una riflessione “empatica” verso e piante: una pianta di colore verde pallido tendente al giallastro segnala povertà di clorofilla e di Rubisco.
Risolvete i suoi problemi di luce e di nutrienti e la farete felice (per inciso lei non fa differenza fra azoto “chimico” o “organico”).
PS: questo pensate ad una patata dolce vi pregherei invece di pensare a questa, bella e vigorosa: http://www.ntbg.org/plants/imageonly.php?rid=89&plantid=6530
Luigi, insomma si è capito che non ho il pollice verde neanche per le immagini. 🙂
Bé, credo tu sia in media nazionale. Tuttavia si può sempre migliorare… basta cercare di immedesimarsi con una pianta (che poi è quello che i nostri antenati agricoltori hanno fatto per miglaia di anni perfezionando sempre più quella simbiosi uomo-pianta che tanto bene ha portato alal nostra specie).
Luigi
Quello che mi piace in questo sito è che c’è davvero tanto da imparare. Luigi e Claudio sono per me due guide, due maestri.
@ Luigi
molto chiaro grazie
@ Gianluca
si ho postato su Climalteranti, lo stesso link: per ora nessuna replica ..sarà un periodo di vacanza
Cari Claudio e Gianluca,
vi ringrazio per gli interessanti spunti di approfondimento che si legano a due tematiche su cui qui di seguito cercherò di fornire qualche elemento di riflessione.
Rapporto fra parte aerea e parte radicale:
tale rapporto dipende moltissimo dalla specie (es: specie che vivono in ambienti estremi come l’alta montagna e i deserti, sviluppano moltissimi organi sotterranei e ridottissima parte aerea perchè debbono essere rapidissime nello svilupparsi e riprodursi nella brevissima stagione di crescita che l’ambiente riserva loro). A parità di specie il rapporto è strettamente legato ai livelli di CO2 e più nello specifico i vegetali con alta CO2 tendono a sviluppare maggiormente la parte radicale rispetto a quella aerea, il che si giustifica a mio avviso con il fatto che le chiome sono deputate a garantire in primis la nutrizione carbonica, per cui quando la limitazione carbonica si attenua le piante evitano questo “costo metabolico” e tendono più volentieri ad investire in radici (che oltre a fungere da riserve tendono a favorire l’assunzione di nutrienti dal terreno).
Per inciso tale fenomeno:
1. spiega la buona risposta della patata dolce (la cui parte edule sono degli organi sotterranei e cioè dei tuberi) ad alti livelli di CO2 e può essere colto guardando i grafici posti sulla destra della figura 2 di questo post -> limitandoci alla linea blu (quella frutto di agricoltura convenzionale), si nota che nel passaggio di CO2 da 300 a 1500 ppmv la parte sotterranea aumenta del 130% e quella aerea solo del 30%.
2. potrebbe essere alla base del grande seppellimento di CO2 (con conseguente formazione di combustibili fossili – carbone) avvenuto nelle fasi del fanerozoico in cui i livelli di CO2 erano di molto superiori a quelli attuali (mi riferisco in particolare a tutto il periodo che precede la grande glaciazione del carbonifero).
Gli stomi in regimi ad alta CO2:
i vegetali con alta CO2 tendono a a sviluppare foglie con minor numero di stomi per unità di superficie. In proposito ricordo che l’indice stomatico – numero stomi per unità di superficie – applicato a foglie fossili è da tempo utilizzato per stimare i livello di CO2 atmosferica nel corso del fanerozoico -> es: http://hol.sagepub.com/content/9/5/509.short)).
Pertanto non è questione di minore tempo di apertura (la fisiologia delle piante impone loro di non chiudere gli stomi finché c’è luce e finché l’acqua nel suolo non è limitante) ma questione di minor quantità di stomi prodotti. In ogni caso meno stomi significa meno consumo idrico e (forse) minore accessibilità per i parassiti che usano gli stomi per accedere all’interno delle foglie.
Come sempre preciso ed esaustivo! Grazie Luigi.
@ Fusillo
le risponderà meglio il Mariani ma penso che tutto dipende da quanto carbonio la pianta riesce ad assumere nell’unità di tempo. Ad una concentrazione doppia di CO2 nell’aria il tempo di apertura degli stomi è di molto inferiore, a parità di carbonio assunto, quindi le piante perdono meno acqua dagli stomi e potrebbero entrare meno patogeni sempre dagli stomi (l’ipotesi sui patogeni non l’ho mai sentita ma ha delle basi intuitive verosimili che effettivamente sarebbe da verificare)
@ Luigi
è un pò fuori tema ma ti segnalo questo
http://www.treccani.it/enciclopedia/clima-e-ambiente-nel-quaternario_(Il_Mondo_dell'Archeologia)/
lo studio del paleoclima ci dice che la minima estensione dei deserti coincide con i picchi delle massime temperature (e picchi di massima concnetrazione di CO2 nell’ultimo milione di anni) e coincide con la massima esplosione di vita e della biodiversità sulla terra e sui mari e viceversa la massima estensione dei deserti coincide con le temperature minime durante le glaciazioni.
(eco perchè a me la Solomon quando dice in base alle sue proiezioni/oroscopi che aumenteranno i deserti con l’aumento delle T non mi convince affatto)
cito “In Asia intorno a 9000 anni fa (periodo più caldo di ora ) la foresta arriva fino alla costa del Mar Glaciale Artico e simmetricamente si ha un’espansione di vegetazione temperata verso la zona dei deserti dell’Asia Centrale, dove il monsone estivo si spinge per 300 km verso l’interno della Mongolia rispetto ai limiti attuali.”.
“…In Africa …Il massimo dell’umidità si verifica fra 8500 e 7500 anni fa; (più caldo di ora) . Nell’Africa centrale, l’incremento di apporto idrico portò ad un enorme ampliamento del Lago Ciad che era probabilmente circondato da estesissime paludi di papiro; questo ampliamento iniziò a decrescere un po’ prima di 6000 anni fa. A queste condizioni climatiche ottimali corrisponde un grande sviluppo della foresta pluviale, che supera i limiti attuali, rimanendo in tali condizioni sino a 5000 anni fa, ……………………”
nel capitolo sulla fauna si dice che durante il picco di caldo eemiano in Europa c’erano tigri leoni iene elefanti rinoceronti ippopotami non solo in Italia ma anche in Germania e che scomparvero con l’inizio dlela glaciazione
Grazie Claudio per la tua risposta. Però ancora non mi son convinto. Perchè si da per certo che la pianta possa assumere una data quantità di CO2, fissa per entrambe le situazione di bassa e alta Pparziale. Secondo me invece, ammesso che tutti gli altri elementi necessari allo sviluppo siano presenti in quantità non limitanti, l’aumento di CO2 dovrebbe corrispondere ad un aumento di massa vegetale con le stesse caratteristiche fenotipiche attuali. A meno che, e questo potrà dircelo sicuramente il Prof. Mariani, ci siano altri fattori limitanti che non permetterebbero un completo sfruttamento della CO2 disponibile.
Interessante la correlazione fra periodi caldi e periodi più floridi….da diffondere fra i catastrofisti!
Caro Claudio,
ti ringrazio per l’utile riferimento bibliografico che conferma con indicazioni storiche quanto già analizzato in questa sede circa il trend in atto per le aree desertiche del pianeta che, secondo dati Modis citati in alcune pubblicazioni internazionali, sono in regresso.
Innanzitutto Buon Anno a tutti!
Iniziato riprendendo a leggere CM con questo interessantissimo articolo. Complimenti caro Luigi!
L’equazione quasi matematica del +CO2=+ESSERI FOTOSINTETICI, sembra davvero molto scontata, nonostante le particolarità dei vari meccanismi ed equilibri fotosintetici.
Però non mi torna una cosa di quanto scrivi, nel senso che non l’ho capita, non che ti voglia confutare…dici che:
“A mio avviso varrebbe anche la pena di verificare l’ipotesi secondo cui con la riduzione del numero di stomi per unità di superficie fogliare si avrebbe una maggiore resistenza ai patogeni che attaccano le piante attraverso le aperture stomatiche (es. peronosporacee).”
ed anche:
“passando dalla concentrazione attuali di CO2 (390 ppmv) a quella attesa nel 2050 (560 ppmv) la produzione delle piante C3 aumenterà del 29% mentre quella delle C4 aumenterà del 15%.”
Quindi mi chiedo, la maggior disponibilità di “cibo” (riprendendo la terminologia morirebbero “di fame”), perchè dovrebbe portare ad una riduzione di “bocche” invece che ad un maggior sviluppo della pianta con una stesso rapporto superficie/stomi?
Gianluca