Una molecola fondamentale per la vita.
Proviene da alcuni organismi, che stiamo distruggendo a un ritmo insostenibile.
Fortunatamente il nostro respiro non è in pericolo, ma gli ecosistemi sì.
La gran parte degli esseri viventi sul
pianeta dipende dalla presenza di ossigeno: lo introducono nel corpo con la respirazione e lo
utilizzano nel complesso insieme di reazioni chimiche che sfruttano al meglio
il cibo. Letteralmente, con l'ossigeno bruciano il materiale
ingerito fino a estrarne l’ultima stilla di energia.
Perché c'è ossigeno nell'atmosfera della Terra? Come
ci è arrivato? Chi lo produce? L'atmosfera è sempre stata uguale a oggi?
L’ossigeno è usato non solo dagli uomini,
dalle balene, dagli insetti e da tutti gli altri animali: anche le piante verdi
respirano, così come i funghi, molti batteri e alcuni archea. I
biologi chiamano questi viventi aerobi.
A loro disposizione c’è in atmosfera una
grandissima quantità di ossigeno in forma molecolare (O2) o di ozono (O3): è il
secondo gas più presente, con una percentuale del 21% (il primo è l’azoto, un
gas per noi inerte, con il 78%).
L’attuale percentuale corrisponde a una
quantità estremamente elevata: ci sono circa 1.200.000 gigatonnellate (miliardi
di tonnellate) di O2 nell'atmosfera, derivate dalla storia geologica e
biologica del pianeta.
UNA STORIA
TORMENTATA.La situazione sul pianeta non è sempre
stata così. La storia dell’ossigeno sulla Terra è molto complessa, ma si può
riassumere in pochi passi.
La prima atmosfera terrestre, circa 3
miliardi e mezzo di anni fa, era composta da azoto e alcuni gas serra, non è
chiaro se CO2 e/o metano o altro. Le specie viventi al tempo non avevano
ovviamente bisogno dell’ossigeno per vivere (queste forme di vita sono
chiamate anaerobi):
erano batteri e archea,
due domini della vita completamente diversi tra loro, anche se in
apparenza simili - entrambi a loro volta molto lontani dall’altro dominio della
vita, gli eucarioti, cui appartiene l’uomo.
ARRIVA LA
FOTOSINTESI. Solo circa 2,5 miliardi di anni fa
in un gruppo di batteri particolare (i cosiddetti cianobatteri)
comparve un processo che sfruttava la più importante fonte di energia del
nostro sistema, il Sole. Il processo, definito fotosintesi ossigenica (esistono altre fotosintesi, ma qui non ci
interessano), aveva come sottoprodotto proprio la molecola dell’ossigeno (O2).
Per mezzo miliardo di anni si legò ad altri atomi e venne in questo modo, come
si dice tecnicamente, sequestrato.
Poi, attorno a due miliardi di anni fa,
l’ossigeno cominciò ad accumularsi nell’atmosfera. Come conseguenza, moltissimi
esseri anaerobi che a quel tempo abitavano la Terra scomparvero o si
rifugiarono in zone prive di ossigeno. Il periodo, definito grande
evento ossidativo o catastrofe
dell’ossigeno, sconvolse totalmente gli ecosistemi
marini estinguendo innumerevoli specie; fu la prima grande estinzione del
pianeta.
ARRIVANO LE PIANTE. Nel giro
di alcune centinaia di milioni di anni il livello dell'ossigeno in atmosfera si
innalzò lentamente, accumulandosi. Con l’arrivo delle piante verdi (eucariote)
più complesse ed efficienti dei cianobatteri, l’ossigeno aumentò ancora di più
e più velocemente in percentuale, con un andamento altalenante. È stato
recentemente chiarito, per esempio, che un importante, ma temporaneo, aumento
dell'O2 atmosferico si è verificato circa 400 milioni di anni fa e che i
livelli di ossigeno hanno subito un cambiamento graduale verso valori quasi
moderni circa 200 milioni di anni fa.
E OGGI? Anche ai
giorni nostri l’ossigeno viene prodotto dalle piante verdi sulla terraferma,
dai cianobatteri e dalle alghe marine, e utilizzato come combustibile per
estrarre energia dal cibo da moltissimi esseri viventi. Sulla Terra, da
centinaia di milioni di anni si è così instaurato il cosiddetto ciclo
dell’ossigeno, intimamente legato al ciclo del
carbonio.
Funziona così:
durante la produzione del cibo con la fotosintesi, costituito da molecole di
anidride carbonica (CO2) unite assieme dall’energia del Sole, le piante verdi e
i cianobatteri emettono ossigeno molecolare (O2) come materiale di scarto.
Animali, funghi, batteri e piante verdi
(anche loro) usano poi l’ossigeno nelle reazioni che scompongono il cibo per
estrarne energia, e come materiale di scarto emettono CO2. Che a sua volta è
riassorbita dalle piante. Così il ciclo ricomincia, e sembra essere in
equilibrio.
CHI PRODUCE COSA. Le fonti di ossigeno sulla Terra sono divise tra
oceani (alghe e cianobatteri) e terraferma (piante verdi). Una valutazione
precisa del peso delle varie fonti nella produzione del gas è
estremamente complessa, perché le stagioni di crescita (e quindi di
assorbimento della CO2 ed emissione di O2) variano, e i cicli del pianeta
influenzano la fotosintesi. Per esempio, negli anni in cui si presenta il
fenomeno di El Niño, una zona di caldo anomalo nell’Oceano Pacifico al largo
del Sud America, l’assorbimento di CO2 e quindi l’emissione di ossigeno è
leggermente inferiore. Inoltre le zone oceaniche produttive variano moltissimo
secondo le correnti, la temperatura e la presenza di nutrienti.
Il Terzo Rapporto dell’Ipcc (2001) riporta
studi che calcolano che sulla terraferma la produzione di ossigeno è 8
gigatonnellate l’anno, mentre in mare è di circa 6,1 gigatonnellate. Altri dati
indicano invece che sono gli oceani a produrre più ossigeno della terraferma
(per un approfondimento vedi The Carbon Cycle and Atmospheric Carbon Dioxide).
Queste quantità però sono quasi del tutto
assorbite dalla respirazione di animali, piante e funghi, e dalla degradazione
da parte dei batteri, che consumano ossigeno anch’essi. Come afferma il
climatologo Wallace Broecker, recentemente scomparso, «gli ecosistemi terrestri
hanno raggiunto nel corso degli eoni un equilibrio tra produzione fotosintetica
e consumo respiratorio di O2; la tendenza alla variazione della riserva
atmosferica di O2 è piuttosto ridotta».
BILANCIO ZERO. In breve, quello che gli ecosistemi producono,
lo riassorbono, e il 21% dell’ossigeno atmosferico, a meno di catastrofi
imprevedibili, non cambierà. Le preoccupazione che la deforestazione e gli
incendi possano privarci dell'ossigeno è infondata. La quantità di ossigeno in
atmosfera è così elevata che potrebbe bastare per centinaia, forse migliaia di
anni.
L'abbattimento delle foreste tropicali (in
Amazzonia come in Africa o nel sud-est asiatico), ha però un doppio effetto,
sull’ossigeno terrestre e sull’anidride carbonica: da una parte impedisce alle
piante (abbattute) di assorbire la CO2 in atmosfera, anche quella prodotta
dall’uomo, e allo stesso tempo di emettere ossigeno. Dall’altra emette a sua
volta altra CO2, fino a quel momento "sequestrata" nelle piante:
quando vengono degradate dai batteri o bruciate dall’uomo, le piante verdi
(come quelle dell’Amazzonia) contribuiscono perciò ad aumentare l’effetto
serra.
Un'altra conseguenza della scomparsa delle
aree verdi ai tropici è la drastica diminuzione di biodiversità, cioè di specie di piante, animali e funghi che
potrebbero essere utili all'uomo. E che, in ogni caso, hanno una loro dignità
di esistenza.
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