Scienza

CO2 e vegetali: quasi amici

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Negli ultimi anni, attivisti di tutto il mondo, sotto l’onda di successo riscossa dai Fridays for Future, sono scesi nelle maggiori piazze di tutto il mondo per poter manifestare contro un fenomeno di cui sempre più si sente parlare: il cambiamento climatico. Questo fenomeno, da un punto di vista climatologico, interessa la temperatura, la nuvolosità e la distribuzione di piante ed animali sul pianeta Terra. Alcune delle cause dei cambiamenti sopracitati sono il riscaldamento e il raffreddamento globale e la modifica dei regimi delle precipitazioni.
Dagli studi di paleoclimatologia è possibile osservare (grazie a dei ritrovamenti fossili) che, nel corso dei millenni, il clima non è stato sempre statico, ma ha subito delle variazioni. Nulla di preoccupante, se si pensa al naturale decorso della vita su questo pianeta; tuttavia negli ultimi secoli, con le innovazioni in campo industriale strettamente legate ai combustibili fossili, le variazioni sul clima sono state molto più repentine e non hanno seguito il tradizionale trend stabilitosi nel corso dei millenni. In particolare, quando si parla di industria e combustibili fossili ci si riferisce a ciò che viene comunemente chiamato inquinamento, ovvero una alterazione dell’ambiente causata dalla sua antropizzazione.

Andando indietro nella storia, fenomeni di inquinamento ad opera degli umani si possono riscontrare già nel XIII secolo in Inghilterra, molto prima della rivoluzione industriale della fine del ‘700: diversi storici parlano infatti dell’editto di Londra del 1272, emanato dal re Edoardo I d’Inghilterra (1239-1307), secondo il quale si vietava di bruciare il carbone bituminoso, chiamato anche ‘carbone di mare’ poiché i resti derivanti dalla sua combustione venivano ritrovati su molte spiagge inglesi. Questo provvedimento non ebbe molto impatto sull’industria tanto che la situazione inglese continuò a peggiorare nel corso dei secoli: alcuni esempi eclatanti sono quello del ‘Great Stink’ del Tamigi del 1858 e il più recente ‘Grande smog’ di Londra del 1952, che causò la morte di circa 4.000 persone con oltre 100.000 malati in condizioni gravi per ipossia, bronchite acuta, polmonite ed insufficienza respiratoria. L’emergere di grandi fabbriche, con il consumo di ingenti quantità di carbone, ha portato la popolazione mondiale a conoscere questo fenomeno che, tuttavia, solo dopo la seconda guerra mondiale e a causa della ricaduta radioattiva, è diventato un tema di forte interesse sociale.

Il tema dell’inquinamento è molto complesso da analizzare, in quanto non solo influenza molti degli aspetti della vita di tutti i giorni, ma anche perchè non dipende da un solo fattore: esso è causato da agenti chimici, fisici e biologici che diventano agenti inquinanti solo se analizzati nella specificità dell’evento.

Ma quali sono le caratteristiche che una sostanza deve avere per essere classificata fra le sostanze inquinanti?

È considerabile inquinante tutto ciò che, in opportune quantità, è in grado di alterare in maniera significativa le caratteristiche fisico-chimiche dell’acqua, del suolo e dell’aria. danneggiando l’ecosistema generale della Terra.

Se ci si focalizza sull’inquinamento del suolo e dell’aria, è immediato il collegamento con le piante, gli esseri viventi e quindi con tutto ciò che rientra nella catena alimentare: in questo ambito l’inquinamento dovuto all’aumento di CO2 nell’aria interagisce con la fotosintesi delle piante.

Ma se le piante si nutrono di CO2 per poi rilasciare O2, di cosa dovremmo preoccuparci?

L’aumento di CO2 dovrebbe essere una notizia positiva per le piante, visto che potrebbero crescere più velocemente (ricavando carbonio dall’anidride carbonica), fornendo cibo a sufficienza per tutti gli abitanti della Terra. Tuttavia, nonostante la CO2 sia passata da 280ppm dai tempi della Rivoluzione Industriale, a 410ppm odierni, nel mondo ci sono 820 milioni di persone che ancora non hanno cibo a sufficienza.

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Se concettualmente applichiamo il principio di stechiometria (che regola i rapporti dei reagenti e dei prodotti in una reazione chimica) al mondo delle piante e di conseguenza all’alimentazione umana, l’aumento di CO2 dovrebbe alterare la composizione elementare delle piante e quindi influenzare la qualità della nutrizione umana. La stessa anidride carbonica che permette alle piante di crescere ha però altre conseguenze: è stato notato che aumentando la concentrazione di CO2 che può essere assorbita dalle piante, aumenta la sintesi di carboidrati ma diminuisce la produzione di proteine, vitamine e minerali. Se pensiamo ai micronutrienti, la maggior parte di essi risentono delle concentrazioni di CO2: fra i principali notiamo una carenza di ferro (il che, fra i sintomi più conosciuti, si ripercuote sulla salute con anemia sideropenica, affaticamento e fiato corto) e una carenza di zinco (elemento fondamentale per la salute materna e del bambino). Si riscontra anche una ridotta percentuale di Vitamine del gruppo B, le quali vengono associate generalmente alla trasformazione dei cibi in energia e ad altre importanti attività fisiologiche del nostro organismo. Tutti questi aspetti non interessano solo gli umani che mangiano piante, ma anche il bestiame degli allevamenti intensivi che si nutrono di foraggio e conseguentemente gli esseri umani che si nutrono della loro carne.

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Studi sul campo hanno inoltre evidenziato che, se si fanno crescere delle piante con i livelli di CO2 che ci si aspetta di avere nei prossimi decenni, si rileva un calo del 10% nella produzione delle proteine, 8% di ferro, 5% di zinco, si arriva ad una carenza del 17% per la Vitamina B1 e per la Vitamina B2 arrivando ad un calo del 30% nella produzione di acido folico (collegato a malattie congenite nello sviluppo fetale).

Da un punto di vista globale, nel 2050, questo fenomeno interesserà maggiormente le popolazioni che più si nutrono di piante: quelle stanziate in Africa e Asia e in maniera minore anche in Nord America ed Europa.

Ma in che modo la CO2 influisce sui valori nutrizionali di una pianta?

Questo meccanismo non è ancora del tutto chiaro, visto che la CO2 è coinvolta non solo nella fotosintesi delle piante ma anche nella traslocazione del soluto attraverso il suolo (interagendo soprattutto con la capacità di acquisire selettivamente i nutrienti). I mezzi attraverso i quali i nutrienti sono trasportati dalla rizosfera (porzione di suolo che circonda le radici) alla pianta sono due: il flusso di massa e la diffusione. Il flusso di massa si riferisce al movimento dell’acqua che viene prelevata dal suolo a causa delle differenze di potenziale idrico (il tutto è guidato dalla traspirazione, dalla quantità d’acqua e dalla solubilità del nutriente trasportato). La diffusione invece è il movimento di una molecola da un’area ad alta concentrazione di soluto verso un’area a bassa concentrazione di soluto. Per soluto s’intendono particelle o molecole (in questo caso micronutrienti), disciolti in un solvente: l’acqua. L’elevato aumento di CO2 riduce sia la conduttanza stomatica, ovvero il tasso di passaggio di anidride carbonica nel vapore acqueo attraverso gli stomi di una foglia (piccole aperture della pagina inferiore di una pianta) che la traspirazione sulla scala fogliare.

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Le ipotesi che sembrano spiegare la riduzione dei valori nutrizionali delle piante sono due:

          1. l’elevata concentrazione di CO2, riducendo la conduttanza stomatica e la traspirazione su scala fogliare, riduce il flusso d’acqua all’interno della pianta e con esso anche la quantità di nutrienti assorbiti;

    2. i cambiamenti ad opera della CO2 nei processi fisiologici influenzano in modo differenziato le proteine, andando ad alterare la produzione di vari composti e di conseguenza la richiesta di nutrienti, assorbibili dalla rizosfera, necessari per tali processi.

Il dibattito resta ancora aperto, in quanto è stato notato che i nutrienti acquisiti tramite il flusso di massa sono diminuiti significativamente (andando quindi ad avvalorare la prima ipotesi); tuttavia, l’abbassamento delle concentrazioni di ioni Magnesio (essenziali per la fotosintesi) negli steli e nelle foglie (le zone in cui avviene la fotosintesi) avvalora la seconda ipotesi secondo la quale la pianta, una volta che la CO2 ha interferito con i substrati fisiologici, non ha le stesse necessità di assorbimento di certi micronutrienti dal terreno rispetto ad una situazione di normalità.


Fonti:

https://www.cell.com/trends/ecology-evolution/fulltext/S0169-5347(02)02587-9?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0169534702025879%3Fshowall%3Dtrue

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pce.12007

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