Suolo e servizi ecosistemici: the “brown gold” sotto i nostri piedi

di Maria Chiara Rosace, Ciro Gardi ¹ | 26 Ottobre 2020

1. Scientific officer at European Food Safety Authority (EFSA).

Avere accesso a cibo sano e sicuro è un bene fondamentale per la salute umana. Un suolo correttamente gestito fornisce alimenti salubri e nutrienti, in grado non solo di assicurare il sostentamento alimentare dell’uomo, ma di garantirne anche il benessere. Appare evidente come affinché questi beni vengano garantiti, i nostri suoli devono essere altrettanto in salute (per approfondire: Proteggere il suolo per preservare la sicurezza alimentare). Il ruolo rivestito nella fornitura di alimenti non è però l’unico servizio che il suolo offre a nostro beneficio. Esistono innumerevoli altri servizi ecosistemici, altrettanto importanti, che meritano di essere approfonditi.

Biodiversità del suolo: risorsa o minaccia

Il suolo è uno degli ecosistemi più complessi e sicuramente tra gli habitat più variegati del pianeta. Spesso definito un hotspot di biodiversità, contiene un’enorme quantità e varietà di organismi, la maggior parte dei quali probabilmente ancora sconosciuti. Di questi, la stragrande maggioranza non è una minaccia per la salute umana, ma al contrario fornisce numerosi servizi ecosistemici che emergono attraverso la moltitudine di complesse interazioni tra il suolo stesso e gli organismi presenti al suo interno. È sicuramente vero che esistono microrganismi in grado di causare malattie nell’uomo. Un’ampia panoramica di questi patogeni è fornita nel rapporto pubblicato dal JRC (Joint Research Center – Centro Comune di Ricerca) nel 2011 (Jeffery e van der Putten, 2011). Ad esempio, varie specie di batteri appartenenti al genere Salmonella possono essere introdotte nel suolo tramite i concimi utilizzati sui terreni agricoli. La salmonellosi è una delle forme più comuni di infezione causata da Salmonella, e può essere facilmente contratta dall’uomo attraverso il consumo di verdure coltivate in suoli contaminati (Jeffery e van der Putten, 2011).

Nonostante la presenza di organismi nocivi, il suolo è casa di molti organismi “buoni” non patogeni ed essenziali per la vita. Alcuni sono una fondamentale risorsa per la produzione di farmaci, tra cui importanti e noti antibiotici (Oliver e Gregory, 2014) mentre altri giocano un ruolo essenziale per il corretto funzionamento del suolo.

Chiariamo per prima cosa il concetto di servizi ecosistemici (dall’inglese ecosystem services). Secondo la definizione data dal Millennium Ecosystem Assessment, per servizi ecosistemici si intendono “i benefici multipli forniti dagli ecosistemi al genere umano” (Millennium Ecosystem Assessment, 2005). Questi includono dunque servizi di approvvigionamento, come il cibo e l’acqua o servizi di regolamentazione, come il controllo delle inondazioni e delle malattie. Gli organismi del suolo sono coinvolti direttamente nella decomposizione della materia organica e nella disgregazione della lettiera (Schmidt et al., 2011; Van Veen e Kuiman, 1990). Cos’è la lettiera? Beh, si tratta dello strato più esterno del suolo, costituita da rami, foglie, organismi in decomposizione. Uno dei principali risultati della disgregazione è che le foglie intere, per esempio, vengono convertite in particelle fini che vengono poi ridistribuite nel suolo da vari altri organismi e utilizzate come fonte di energia. Queste funzioni servono alle piante per crescere e sono di conseguenza fondamentali per la produzione di cibo. Ma non si limitano a questo. Batteri, funghi e altri organismi, hanno un’importanza essenziale nei processi di aggregazione e frammentazione del suolo, nel trasporto di residui vegetali e materia organica, nel ciclo dei nutrienti e nella fissazione dell’azoto nei suoli, rendendoli disponibili per le colture e riducendo così la necessità di utilizzare fertilizzanti inorganici. Sono inoltre coinvolti:

• nella formazione di micorrize (cioè associazioni simbiotiche tra funghi e radici delle piante, come mostrato in figura 2);
• alterazioni della struttura del suolo attraverso la formazione di sistemi di pori e aggregati;
•  aumento della porosità del suolo (che facilita l’infiltrazione dell’acqua riducendo così l’erosione);
• controllo dei parassiti delle piante.

Microrganismi come batteri e funghi sono molto importanti per il loro ruolo nella decomposizione di composti sintetici (cioè pesticidi) e di altri prodotti chimici ampiamente utilizzati nell’agricoltura convenzionale. Questa attività essenziale garantisce che queste sostanze tossiche non si accumulino nel suolo (Orgiazzi et al., 2016).
Lo schema riportato in figura 3 fornisce una panoramica dei principali servizi ecosistemici offerti dagli organismi del suolo. 

Preservare il suolo e la sua biodiversità ha dunque un’importanza vitale per l’uomo. Gli organismi che vivono nel suolo sono piccoli, magistralmente adattati e specializzati per vivere in condizioni molto diverse dall’ambiente di superficie. Sono pertanto molto più suscettibili ai cambiamenti e allo stress rispetto ad altri animali. Il manifestarsi di eventi definiti stressanti, come per esempio l’aratura su un suolo agricolo (Gardi et al., 2013), può portare alcuni organismi a estinguersi totalmente dal sistema. Alla scomparsa di alcune specie o gruppi consegue la perdita di importanti servizi ecosistemici (Jeffery et Gardi, 2010) e funzionalità dell’intero ecosistema, con successive ripercussioni sia sull’ambiente nel suo complesso che sull’uomo.

Il suolo come regolatore e depuratore del ciclo dell’acqua

I suoli hanno l’insostituibile capacità di rimuovere i contaminanti dall’acqua. I contaminanti vengono rimossi dal suolo attraverso la cattura fisica (quando l’acqua attraversa i pori del suolo), attraverso l’assorbimento chimico e attraverso la biodegradazione effettuata dai microrganismi che vivono nel suolo (Helmke e Losco, 2013). Facciamo un esempio. I costituenti chimici presenti nell’acqua possono essere attratti dalle particelle di suolo attraverso il processo di adsorbimento. I minerali di argilla presenti nella maggior parte dei suoli presentano una carica superficiale negativa netta che provoca l’adsorbimento dei cationi (positivi) disciolti nella matrice del terreno (come si suol dire, gli opposti si attraggono!). E i metalli pesanti hanno proprio una carica positiva e vengono quindi trattenuti dalle cariche negative del suolo.

Non solo il suolo gioca un ruolo importante come depuratore naturale, ma è anche un fondamentale serbatoio di acqua. L’acqua scorre sopra e attraverso il suolo. Oltre a trattenerla nel terreno e renderla disponibile per gli organismi vegetali, il suolo ha l’importante funzione di moderarne il flusso verso le falde. Quando l’acqua viene assorbita o si infiltra nel suolo, impiega più tempo per raggiungere i corsi d’acqua, i cui picchi di deflusso vengono attenuati, con conseguente riduzione del rischio di inondazioni. Il consumo di suolo tramite l’edilizia è una delle prime cause di degrado e comporta un crescente rischio di inondazioni e di scarsità idrica (Unione Europea, 2012). Quando il suolo viene coperto con materiali impermeabili artificiali, come per esempio cemento o asfalto, si parla di impermeabilizzazione del suolo. L’impermeabilizzazione del suolo ha effetti sui servizi ecosistemici essenziali, come la produzione alimentare, l’assorbimento idrico, la capacità di filtraggio del suolo e sulla biodiversità (Unione Europea, 2012). In che modo? Costituisce una vera e propria barriera verticale tra il suolo, l’atmosfera e l’idrosfera.  L’ISPRA, ovvero l’Istituto superiore per la protezione e la ricerca ambientale, realizza la Carta di Copertura del Suolo ad alta risoluzione spaziale che può essere consultata accedendo ai link disponibili su questa pagina. 

Suolo, sostanza organica e climate change

Suoli in salute costituiscono il più grande deposito di carbonio terrestre. Ma come può il suolo contenere così tanto carbonio (C)?

I livelli di carbonio nel suolo sono il risultato delle interazioni di diversi processi ecosistemici, tra cui la fotosintesi, la respirazione e la decomposizione. Il carbonio è il costituente fondamentale di tutti i composti organici (ciò significa che carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici, sono costituiti primariamente da carbonio). Viene rilasciato nel suolo tramite le radici delle piante o attraverso la decomposizione di materiale vegetale da parte dei microorganismi.  Durante i processi di decomposizione e respirazione, il carbonio viene reimmesso in atmosfera sotto forma di anidride carbonica (CO₂). La CO₂ è di fondamentale importanza per molti processi vitali di animali e piante ma è anche il principale gas serra nell’atmosfera del nostro pianeta. Se gestiti in modo sostenibile, i suoli possono avere un ruolo fondamentale nella  mitigazione dei cambiamenti climatici proprio per la loro capacità di immagazzinare e stoccare carbonio sotto forma di sostanza organica. Per comprendere questo punto è necessario dare uno sguardo al processo noto come ciclo del carbonio, riportato in maniera dettagliata in Figura 4. D’altro canto, suoli non correttamente gestiti rilasciano una maggiore quantità di carbonio in atmosfera, proprio sottoforma di anidride carbonica, e questo contribuisce ulteriormente ai cambiamenti climatici.

Considerazioni finali: why soil matters

Al di là dell’enfasi posta sugli aspetti negativi, è necessario acquisire consapevolezza dell’importanza delle diverse funzioni svolte dal suolo, tutte in qualche misura vitali per il benessere dell’uomo. Che si tratti di sostegno all’alimentazione e all’agricoltura, di supporto a piante e animali, dell’influenza sulla qualità e disponibilità di acqua o degli effetti sui cambiamenti climatici, è chiaro che il suolo gioca un ruolo fondamentale per la conservazione e il progresso della vita umana su questo pianeta. Che cosa accadrebbe se non ci fosse più suolo fertile sulla Terra? Come potremmo produrre gli alimenti di cui abbiamo bisogno? E soprattutto, come potremmo gestire il crescente fabbisogno alimentare in relazione al costante aumento della popolazione umana? Domande lecite dalle risposte preoccupanti, che devono indurre a prendere nuove decisioni volte a mettere in atto interventi necessari per tutelare e salvaguardare i nostri suoli. In questo senso la Commissione Europea si sta già muovendo, proponendo nuove leggi a protezione dei suoli e ad un loro utilizzo sostenibile e sostenendo la ricerca della comunità scientifica per portare alla luce i misteri che ancora si celano sotto i nostri piedi. Da scienziati è inoltre fondamentale condividere queste conoscenze con tutti e trasmettere la consapevolezza della necessità di difendere il suolo, e non solo, a partire dalle azioni quotidiane.

Bibliografia:

1. Bonfante P and Genre A, 2010. Mechanisms underlying beneficial plant–fungus interactions in mycorrhizal symbiosis. Nature communications, 1, 48. doi: 10.1038/ncomms1046
2. FAO (Food and Agriculture Organisation of the United Nations), 2015. Soils help to combat and adapt to climate change by playing a key role in the carbon cycle. Disponibile online, http://www.fao.org/3/a-i4737e.pdf?utm_source=infographics&utm_medium=qrcode&utm_campaign=i4737 [Accesso: 15 Settembre 2020]
3. Gardi C, Jeffery S, Saltelli A, 2013. An estimate of potential threats levels to soil biodiversity in EU. Global Change Biology, 19,1538–1548. Doi:10.1111/gcb.12159.
4. Helmke MF and Losco RL, 2013. Soil’s influence on water quality and human health. In Soils and Human Health. Brevik EC and Burgess LC (eds.). Boca Raton: CRC Press, 55-176.
5. Jeffery S and Gardi C, 2010. Soil biodiversity under threat – a review. Acta Societatis Zoologicae Bohemicae, 74, 7–12.
6. Jeffery S and van der Putten WH, 2011. Soil Borne Human Diseases. JRC Scientific and Technical Reports. European Commission, 56 pp. Disponibile online: https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC65787/lbna24893enc.pdf [Accesso: 12 Settembre 2020]
7. Millennium Ecosystem Assessment, 2005. Ecosystems and Human Well-being: Synthesis. Island Press, Washington, DC.
8. Oliver MA and Gregory PJ, 2014. Soil, food security and human health: a review. European journal of Soil Science, 1-14. doi: 10.1111/ejss.12216
9. Orgiazzi A, Bardgett RD and Barrios E, 2016. Global soil biodiversity atlas. European Commission, 176 pp.
10. Schmidt MW, Torn MS, Abiven S, Dittmar T, Guggenberger G, Janssens IA, … and Nannipieri P, 2011. Persistence of soil organic matter as an ecosystem property. Nature, 478(7367), 49-56.
11. Unione Europea, 2012. Orientamenti in materia di buone pratiche per limitare, mitigare e compensare l’impermeabilizzazione del suolo. Lussemburgo, 68 pp. doi: 10.2779/81286
12. Van Veen J A and Kuiman PJ, 1990. Soil structural aspects of decomposition of organic matter by micro-organism. Biogeochemistry, 11, pp. 213–333. Retrieved from https://sci-hub.tw/10.2307/1468641