La Nasa ne monitora le emissioni da anni, senza lanciare allarmi. Fino ad ora però i lanci effettuati erano pochi e dilazionati nel tempo. Ma l'era dei voli commerciali che partono da Usa, Cina, Russia e anche Europa cambia tutto.
Sotto la terra che calpestiamo, in ogni momento, succede qualcosa. Una radice spacca un centimetro di roccia. Un batterio libera un atomo di fosforo rimasto intrappolato per millenni. Una goccia di pioggia, che ha catturato anidride carbonica in atmosfera, corrode minerali come calcite o silicati, trasformandoli. Nessuno di questi eventi è visibile, eppure ognuno di essi è critico e, messi insieme, sono la base della vita sulla Terra.
Quando pensiamo al nostro pianeta, immaginiamo oceani, catene montuose, foreste, deserti – è come se li vedessimo dall’alto, da lontano. Ma c’è una porzione della Terra che si può davvero comprendere solo attraverso uno sguardo “da dentro”. È la Zona Critica, termine che cominciò a circolare nella comunità scientifica alla fine degli anni Ottanta, prevalentemente su spinta della geologa Gail Ashley, ma che acquisì una definizione condivisa solo più tardi, nei primi anni Duemila, con la nascita, negli Stati Uniti, della rete di Osservatori sulla Zona Critica. Con quel termine si indica la fascia compresa tra la cima delle chiome degli alberi e le acque sotterranee più profonde, nella quale interagiscono roccia, suolo, acqua, aria e organismi viventi. Quasi tutta la vita sul pianeta dipende dai processi che avvengono nella Zona Critica, e che contribuiscono a regolare il clima, la produttività degli ecosistemi e la disponibilità di risorse, prima fra tutte l’acqua dolce.
Una buona parte della Zona Critica si sviluppa sotto i nostri piedi ed è costituita da diversi strati, proprio come la nostra pelle, anche se la transizione da uno all’altro è quasi sempre graduale e continua. Quello più superficiale è il suolo, ricco di sostanza organica e di organismi viventi, sul quale si sviluppa la vegetazione. È qui che avviene uno scambio continuo di energia, acqua e gas (come l’anidride carbonica) con l’atmosfera. Sotto il suolo si estende la regolite, uno strato di materiale roccioso alterato e frammentato, costituito prevalentemente da minerali. Suolo e regolite si formano attraverso i processi di alterazione della roccia sottostante, che costituisce il substrato geologico della Zona Critica. Più in profondità si trova infatti la roccia attraversata da fratture che possono essere raggiunte dalle radici più profonde delle piante e percorse dall’acqua in infiltrazione.
L’acqua si distribuisce in modo diverso nei vari strati. Nel suolo superficiale, i pori del terreno sono riempiti in parte di acqua e in parte di aria: è la cosiddetta zona insatura. Più in profondità l’acqua infiltrata per gravità riempie completamente gli spazi tra i sedimenti e le fratture della roccia, formando le acque sotterranee. Queste forniscono circa la metà dell’acqua prelevata per uso domestico e il 25% di tutta l’acqua utilizzata per l’irrigazione. Le acque sotterranee sono generalmente meno monitorate rispetto alle acque superficiali, nonostante svolgano un ruolo cruciale per la disponibilità di acqua dolce e il funzionamento degli ecosistemi.
L’acqua piovana, arricchita di anidride carbonica atmosferica e di CO₂ prodotta dalla respirazione di radici e microrganismi nel suolo, si infiltra nel terreno e attraverso le crepe della roccia dando origine a una serie di reazioni note come weathering chimico, o alterazione chimica. Attraverso processi di dissoluzione, idrolisi, ossidazione e carbonatazione, i minerali vengono progressivamente trasformati o dissolti, liberando elementi come calcio, magnesio, potassio, sodio e silicio che alimentano la fertilità del suolo e la composizione chimica delle acque superficiali e sotterranee.
Esiste anche un’alterazione fisica – provocata dal gelo e dal disgelo, dalle variazioni stagionali di temperatura, dall’acqua corrente, dalla crescita delle radici – che frammenta progressivamente la roccia, aumentando la superficie esposta alle reazioni chimiche e creando nuovi percorsi per l’acqua e per le radici. Funghi, batteri e altri microrganismi accelerano l’alterazione dei minerali producendo acidi organici, modificando le condizioni chimiche del suolo e favorendo il rilascio di nutrienti. Nel loro insieme, tutti questi processi contribuiscono a fabbricare il suolo e consumano lentamente anidride carbonica atmosferica attraverso l’alterazione dei silicati. Le stime indicano che ogni anno vengono sottratte all’atmosfera circa 0.1-0.3 gigatonnellate (Gt, miliardi di tonnellate) di carbonio: una quantità piccola rispetto alle emissioni prodotte dalle attività umane (circa 40 Gt/anno) ma sufficiente, nell’arco di milioni di anni, a contribuire alla stabilità del clima terrestre. Il suolo è, in un certo senso, il termostato più lento del pianeta, che lavora pazientemente sotto i nostri piedi.
Si stima che circa il 33% dei suoli del mondo sia già degradato in misura moderata o grave, e che questo contribuisca fino a circa 4.4 miliardi di tonnellate di CO₂ riemesse all’anno, pari a circa un decimo delle attuali emissioni antropiche globali.
La Zona Critica, dunque, svolge un ruolo fondamentale nella regolazione del clima globale, perché è un magazzino di carbonio sotterraneo. Secondo le stime della FAO, solo il primo metro di suolo custodisce circa 1500 Gt di carbonio – quasi il doppio dell’intera atmosfera – ma stime più recenti indicano valori maggiori, fino a 2400-2800 Gt. Questo incremento rispetto alla stima storicamente accettata probabilmente non indica un aumento reale del carbonio nei suoli, ma un effetto dell’utilizzo più recente di tecnologie di mappatura ad altissima risoluzione e di algoritmi di analisi basati sul machine learning applicati ai singoli biomi.
Quando i suoli vengono perturbati – da agricoltura intensiva, incendi, espansione urbana o inquinamento delle falde – il carbonio immagazzinato torna in atmosfera. Non è uno scenario astratto: si stima che circa il 33% dei suoli del mondo sia già degradato in misura moderata o grave, e che questo contribuisca fino a circa 4.4 miliardi di tonnellate di CO₂ riemesse all’anno, pari a circa un decimo delle attuali emissioni antropiche globali.
Negli ultimi vent’anni, la rete degli Osservatori della zona Critica istituita tra il 2003 e il 2007 dalla National Science Foundation americana si è espansa con la creazione di molti siti distribuiti in tutto il mondo. Qui, ricercatori di diverse discipline – geologi, chimici, biologi, ecologi, idrologi e climatologi – condividono dati e metodi per costruire una comprensione integrata di come funziona la Zona Critica e di come risponde ai cambiamenti climatici e ambientali, anche in funzione dell’ambiente in cui si trova – aree agricole, montagne, zone umide, deserti, Artico. Lo spessore della zona critica, infatti, varia molto tra un luogo e l’altro: pochi centimetri nelle regioni artiche e in alta montagna, centinaia di metri nelle aree tropicali, caratterizzate da suoli molto evoluti. Questa variabilità riflette il fatto che il “volume” del pianeta in cui avvengono i processi di alterazione della roccia, formazione del suolo, circolazione dell’acqua e attività biologica può variare notevolmente da un luogo all’altro del pianeta.
Dal 2017, uno degli osservatori europei della Zona Critica opera all’interno del Parco Nazionale del Gran Paradiso, tra Piemonte e Valle d’Aosta. Qui, nel giro di pochi chilometri, cambiano rapidamente quota, clima, durata dell’innevamento, vegetazione e tipo di substrato roccioso. Questa forte variabilità rende il Parco un laboratorio naturale ideale per osservare come i processi della Zona Critica in ambiente alpino rispondano ai cambiamenti ambientali. L’osservatorio del Gran Paradiso comprende tre siti di monitoraggio posti tra i 1500 e 2700 metri situati in valli differenti e scelti appositamente per capire quanto il contesto geologico, il regime idrico e la pressione del pascolo condizionino gli scambi di carbonio tra suolo e atmosfera. Un primo risultato pubblicato da un gruppo di ricerca del CNR ha portato a una scoperta in parte inattesa: confrontando quattro anni di misure su siti con substrati molto diversi – rocce carbonatiche, gneiss e depositi glaciali e alluvionali –, la variabilità dei flussi di CO₂ da un anno all’altro è risultata più marcata di quella tra un sito e l’altro. Cosa questo significhi l’ho chiesto a Marta Magnani, del Consiglio Nazionale delle Ricerche, esperta di Zona Critica montana e artica.
“Quello che abbiamo trovato all’interno del Parco del Gran Paradiso sembra indicare che, mentre la geologia contribuisce a definire il contesto in cui si sviluppano le praterie alpine, i flussi di carbonio sono guidati principalmente da fattori meteorologici più immediati – in particolare la temperatura che governa la respirazione del suolo, e la luce disponibile che governa la fotosintesi, entrambe modificate dall’acqua disponibile”. Le chiedo allora se i prati di montagna complessivamente assorbano o emettano CO2. “Uno studio successivo ha mostrato che nonostante la variabilità tra un anno e l’altro, durante la stagione vegetativa i prati d’alta quota si comportano come pozzi di carbonio, perché l’assorbimento di CO2 supera le emissioni”.
La Zona Critica può essere una vittima del cambiamento climatico ma allo stesso tempo uno degli strumenti più potenti che abbiamo per affrontarlo. Pratiche agricole sostenibili, il ripristino delle foreste e la protezione delle torbiere possono aumentare la capacità del suolo di sequestrare carbonio, contribuendo a mitigare i cambiamenti climatici e i loro effetti sugli ecosistemi.
In altre parole, la quantità di carbonio fissato dalle piante attraverso la fotosintesi – la cosiddetta produzione primaria – supera quella rilasciata dalla respirazione di tutti gli organismi dell’ecosistema. “Ma è un equilibrio sottile”, sottolinea Magnani, “e particolarmente esposto al riscaldamento più rapido che le montagne sperimentano rispetto alle quote più basse”. Il fenomeno si chiama elevation-dependent warming (EDW), cioè riscaldamento dipendente dalla quota: in molte regioni montane l’aumento di temperatura registrato negli ultimi decenni non è uniforme con l’altitudine, e spesso le quote più elevate si scaldano più rapidamente delle aree a bassa quota, con molte conseguenze per l’ecosistema di alta quota oltre che a valle. Non è scontato, quindi, che i prati alpini rimangano in futuro pozzi di carbonio: la loro capacità di assorbimento potrebbe diminuire in favore della respirazione.
Un simile scenario potrebbe verificarsi anche in Artico. Qui il permafrost – più esteso e continuo che in montagna – è un’enorme riserva di carbonio organico. L’attuale scongelamento indotto dal riscaldamento globale, tuttavia, sta portando a una rapida decomposizione della sostanza organica rimasta congelata per migliaia di anni, con conseguente emissione di CO₂ e CH₄ (metano), entrambi gas serra in grado di amplificare il riscaldamento.
La Zona Critica può essere una vittima del cambiamento climatico ma allo stesso tempo uno degli strumenti più potenti che abbiamo per affrontarlo. Pratiche agricole sostenibili, il ripristino delle foreste e la protezione delle torbiere possono aumentare la capacità del suolo di sequestrare carbonio, contribuendo a mitigare i cambiamenti climatici e i loro effetti sugli ecosistemi. Studiarla e proteggerla non è compito solo degli scienziati, però. È una sfida che riguarda agricoltori, urbanisti, politici, cittadini, e chiunque decida come usare il suolo, gestire l’acqua, pianificare le città. Significa dare valore a qualcosa che troppo spesso diamo per scontato, forse perché sta sotto i nostri piedi, è invisibile e silenzioso. Prenderci cura della pelle della Terra non è solo una questione ambientale. È una questione di sopravvivenza.
