Suolo

Il suolo è costituito da particelle solide, acqua e aria miscelate tra loro. Le particelle solide possono avere natura inorganica od organica. I costituenti inorganici sono in massima parte dei minerali: silicati, ossidi e idrossidi di ferro, alluminio, manganese, ecc., che secondo la loro dimensione si classificano in scheletro e terra fina, a sua volta suddivisa in sabbia, limo ed argilla. Questi derivano dall’alterazione della roccia in materiale più piccolo e incoerente che si accumula a formare i depositi superficiali. L’accumulo del materiale incoerente può avvenire nel luogo dove è stata disgregata la roccia o in altri luoghi se viene trasportato dai fiumi, dal vento, dai ghiacciai e dalla forza di gravità.

Dai processi di degradazione cui vanno incontro i residui di vegetali (foglie, frutti, rami secchi o intere piante) ed animali morti deriva, invece, la frazione organica del suolo. I composti organici possono mantenersi inalterati per lunghi periodi (composti non-umici) o andare incontro a profonde e veloci trasformazioni della loro struttura chimica originaria (composti umici o humus).

L’acqua e l’aria occupano gli spazi liberi tra le particelle solide (pori), collegati fra loro a formare una fitta ed estesa rete che rende possibile il movimento dell’acqua nel suolo.

La struttura

In condizioni ambientale dove non avviene la rimozione dei componenti di un suolo, si sviluppa quello che viene chiamato suolo maturo, la pedogenesi il nome del processo che porta alla sua formazione. Il suolo maturo è caratterizzato da una successione di strati chiamati orizzonti che sono differenti tra di loro per la struttura del terreno e per la composizione dei costituenti organici ed inorganici. L’insieme di questi strati distinti prende il nome di profilo del suolo.

Una risorsa naturale

Il suolo è parte importante del paesaggio e contribuisce a determinare il modo in cui la vegetazione naturale, le coltivazioni e gli insediamenti umani si distribuiscono sul territorio. Ma l’importanza del suolo risiede soprattutto nella sua duplice funzione di riserva degli elementi nutritivi e dell’acqua e di supporto meccanico (come farebbero a stare in piedi le piante se non avessero il suolo in cui affondare le radici?) per la vegetazione, consentendo la formazione di boschi, foreste ed aree protette.

Una risorsa agricola e alimentare

L’agricoltura è quella che determina una trasformazione del suolo maggiore e costituisce la forma più imponente di sfruttamento delle risorse rinnovabili (acqua, suolo, flora, fauna e atmosfera) del nostro pianeta. Essa rappresenta, infatti, l’attività produttiva principale, addirittura quasi esclusiva, di moltissimi paesi in particolare di quelli delle regioni tropicali e subtropicali. L’agricoltura utilizza il terreno per ottenere alimenti (frutta, verdura, radici e altri parti di piante che costituiscono il nutrimento quotidiano di base per più di nove decimi dell’umanità), fibre ed altri beni utili all’uomo.

La formazione del suolo è frutto di lunghi processi (pedogenesi) che prevedono, in generale, l’alterazione (cioè la trasformazione) dei composti inorganici (minerali e rocce) e dei composti organici (piante e animali morti o sostanze da loro rilasciate, come foglie ed escrementi) presenti nella zona, la loro deposizione e la successiva formazione di nuovi minerali e nuove molecole organiche.

La composizione e la struttura finale di un suolo dipendono dai seguenti fattori:

• la roccia madre (o matrice litologica), ossia il materiale di origine (rocce, argille, calcari, ecc.) del suolo;
• il clima, che è considerato il maggiore responsabile della formazione e della definizione delle caratteristiche e delle proprietà del suolo;
• l’acqua e la temperatura, che influenzano la maggior parte dei processi fisici, chimici e biochimici importanti nel corso della formazione del suolo maturo;
• l’esposizione al sole;
• l’attività delle entità biotiche (vegetazione, micro e macro fauna e flora);
• il rilievo, definito dall’altitudine e dalla pendenza del terreno;
• il tempo, in quanto i diversi prodotti dell’alterazione e la definizione delle caratteristiche del suolo si verificano in tempi più o meno lunghi;
• l’attività umana.

L’azione degli organismi

Gli organismi possono contribuire alla disgregazione della roccia madre: le radici delle piante che si insinuano nelle fessure della roccia e possono produrre sostanze acide che aiutano la disgregazione; alcuni molluschi marini scavano fori nella roccia che utilizzano da rifugio aiutati da sostanze acide che producono; i licheni riescono a penetrare tra i granuli di minerale della roccia con le loro propaggini microscopiche; alcuni batteri producono anidride carbonica, ammoniaca, acido nitrico e acido solforoso, tutte sostanze che reagiscono con i minerali e ne favoriscono l’alterazione…

Tanti suoli diversi

Lo spessore del suolo dipende dalla pendenza del terreno. Se il terreno è in pendenza i detriti di roccia non si accumulano sul posto perché, per azione della forza di gravità, rotolano verso il basso. Se il terreno è molto ripido, il suolo è del tutto assente come si può osservare sulle pareti rocciose in montagna. Il fattore più attivo nella genesi del suolo è indubbiamente il clima: gli elementi maggiormente coinvolti sono l’intensità e la frequenza delle piogge, l’evaporazione, la temperatura ed i venti.

Classificazione

Il suolo copre circa un terzo dell’intera superficie terrestre, con uno strato di spessore variabile da una decina di metri, ad un minimo di pochi centimetri, a seconda dell’intensità e della durata dei processi di trasformazione subiti dalle rocce dalle quali deriva. I fattori responsabili della formazione del suolo agiscono in modo tale da portare a suoli di tipo diverso sia a livello di grandi aree geografiche, sia all’interno di piccole regioni. Il suolo, infatti, non è per nulla uguale in tutto il mondo: ogni zona, più o meno ampia, del nostro pianeta possiede clima, rocce e vegetazione diversi e quindi possiede anche un suolo con caratteristiche proprie e uniche.

Il suolo è il “luogo” in cui si formano e vengono scomposti materiali essenziali per gli equilibri ecologici, ma anche la sede fisica in cui vengono prodotti i nostri alimenti e, purtroppo, l’anticamera di una lunga serie di guasti ambientali che in esso cominciano per finire altrove. Ciononostante, gli studi sulla biologia del suolo (pedobiologia), rispetto per esempio a quelli sull’aria e sull’acqua, sono ancora piuttosto indietro: perché? La ragione fondamentale è che lo scienziato spesso percepisce la natura alla stessa maniera di tutte le altre persone, il che non corrisponde sempre al modo giusto per poterla comprendere. Per capire bene la natura, insomma, bisogna andare al di là di quello che si riesce a vedere (o a sentire) e a comprendere con ragionamenti semplici. Si pensi per esempio alla nostra difficoltà di immaginare i molti processi che si verificano a livello microscopico o sub-microscopico, come quelli che si verificano nell’ambiente cellulare; oppure alla difficoltà di adattare il nostro modo di percepire lo scorrere del tempo alla scala dell’evoluzione biologica, che si misura in centinaia di milioni di anni. Ebbene, questi limiti hanno rappresentato uno dei fattori più importanti nell’indirizzare la ricerca scientifica, in qualche caso con esiti abbastanza negativi per la conoscenza: è il caso della biologia del suolo.

Un ambiente ricco di vita

Anche se sugli organismi del suolo non si sa molto, è certo che esso non è un ambiente inerte e sterile, ma è invece un ambiente dinamico e ricchissimo di vita. La maggior parte degli organismi vive entro il primo metro di profondità e, in generale, gli spazi biologici che essi occupano e le loro attività biologiche sono di scala molto piccola. La crescita delle piante coltivate, per esempio, dipende dal modo in cui le particelle solide del suolo si organizzano per permettere che si formino spazi di circa 0,2 mm di diametro.

Vita e materia organica

La frazione organica del suolo proviene dagli organismi che vivono sopra e sotto la sua superficie. La molteplicità di tali organismi e l’esorbitante numero di sostanze che essi sintetizzano, che vanno dai semplici aminoacidi ai grandi polimeri naturali come la lignina, spiegano la grande varietà di materia organica presente nel terreno. Nel suolo i residui degli organismi vegetali e animali non sono tutti biodegradabili alla stessa maniera. Buona parte di questi residui rimane pressoché immutata per periodi anche piuttosto lunghi, accumulandosi nel tempo.

Biologia della terra

Nel suolo il ruolo biologico principale, in termini puramente quantitativi, è giocato dai microrganismi. Tuttavia, se è vero che i microrganismi rappresentano gli esseri viventi più “presenti” nell’ambiente ipogeo, è vero anche che da soli non possono spiegare tutti i fenomeni ecologici che hanno luogo nel suolo. Molti fenomeni che, per esempio, sono collegati con il ciclo dei nutrienti, di fatto riguardano organismi che occupano posizioni molto diverse nelle reti ecologiche del suolo.

Vari fattori

Un suolo che dal punto di vista della pedogenesi viene considerato maturo può essere definito come lo strato della roccia sedimentaria che viene abitato dagli organismi viventi. Alla fine della pedogenesi (processo che in realtà non finisce mai perché tutti i suoli sono in lento e continuo cambiamento) il suolo si trasforma in un serbatoio pressoché illimitato di organismi. La biodiversità che ne consegue è di altissimo valore ecologico, e di grande utilità anche per l’uomo.

Biologia degli animali ipogei

Un primo importante concetto da comprendere prima di affrontare un excursus sulla fauna del suolo, è che le conoscenze attuali non permettono di elencare con certezza tutti i tipi di animali che abitano questo ambiente naturale così importante. Di fatto, i dati disponibili ai giorni nostri riguardano gli animali che già sono stati studiati nella gran parte degli ecosistemi del pianeta. Ma nessuno può dire se questi dati sono effettivamente completi di tutte le specie ipogee, perché ancora oggi molte zone del globo non sono state esplorate a fondo per quanto riguarda la componente biologica residente nel suolo.

Protozoi e nematodi

I protozoi possono essere considerati animali unicellulari (formati da una singola cellula) e hanno dimensioni comprese fra i 2 e diverse centinaia di µm (ricordiamo che: 1.000 µm = 1 mm). Essi sono estremamente abbondanti e ben distribuiti in tutto lo spessore dei primi centimetri del suolo, e la loro diffusione geografica contempla climi che vanno dalle aree calde e siccitose tipiche dei deserti a quelle fredde e umide tipiche della tundra. I flagellati e le amebe rappresentano la maggior parte dei protozoi del terreno, soprattutto nel contesto di quelle comunità biologiche molto particolari che si formano a ridosso delle radici delle piante (rizosfera).

Anellidi e molluschi

È bene anzitutto fare mente locale sul fatto che, a differenza dei nematodi, gli anellidi sono vermi dotati di un vero celoma, e che filogeneticamente occupano una posizione molto differente rispetto ai primi. I principali rappresentanti di questa particolare componente della pedofauna sono gli oligocheti, vale a dire i comuni lombrichi a sezione circolare caratterizzati da una metameria corporea (la ripetizione di strutture anatomiche identiche lungo l’asse principale del corpo) molto accentuata e da una lunghezza che supera facilmente i 10 mm.

Artropodi

Con gli artropodi si entra certamente nel gruppo tassonomico quantitativamente più rappresentativo della fauna ipogea. Anche sul piano della variazione dimensionale, comunque, gli artropodi che vivono nel suolo detengono un primato non indifferente, come documentato dal fatto che la loro lunghezza passa dalle poche decine di µm degli acari più minuscoli, alle svariate decine di mm dei miriapodi più lunghi. In linea generale, i gruppi di artropodi più rilevanti sono individuabili nei già citati acari, nei collemboli (insetti apterigoti), nei miriapodi e negli araneidi.

Vertebrati

Negli studi sulla biologia del suolo, ai vertebrati è stata riconosciuta l’importanza che meritano soltanto negli anni recenti. Il fatto che questi animali siano dotati in media di una mobilità molto più pronunciata rispetto agli invertebrati probabilmente ha fatto passare in secondo piano alcuni loro adattamenti alla vita ipogea di cui oggi viene riscoperta l’importanza. Con il tempo, in pratica, i biologi si sono resi conto che, pur essendo dotati di una grande flessibilità ecologica, molti vertebrati intrattengono con gli ambienti di suolo rapporti molto stretti.

Il suolo è un sistema dinamico in equilibrio con gli altri elementi dell’ambiente circostante, che l’uomo può compromettere attraverso le sue attività e comportamenti. Lo sviluppo urbano delle città, l’espansione industriale, la costruzione di infrastrutture quali ferrovie, strade, ponti, l’agricoltura, sono tutte attività che hanno modificato la destinazione del suolo nel corso del tempo e ne hanno in alcuni casi determinato il degrado. Il degrado del suolo si manifesta, in tempi più o meno lunghi, attraverso alcuni fenomeni: la desertificazione, l’erosione dello strato superficiale, l’aumento anomalo del contenuto in sali (salinizzazione), l’acidificazione e la presenza di inquinanti. L’inquinamento del suolo è un fenomeno particolarmente grave poiché ha ripercussioni, oltre che sulla sua produttività, anche sulla composizione delle acque con cui viene in contatto (specialmente quelle potabili delle falde acquifere) e, sia pure in minor misura, dell’atmosfera. È pertanto importante che l’uomo svolga le proprie attività in modo compatibile con il mantenimento di un livello elevato di qualità ambientale del suolo, intervenendo, dove necessario, per eliminare l’inquinamento prodotto negli anni passati (attività di ripristino), e soprattutto evitando un suo sfruttamento eccessivo o errato.

L’erosione

Il termine erosione identifica il lento sgretolamento del suolo per azione di agenti come la pioggia battente, le acque di ruscellamento (acqua che proviene dalle precipitazioni e che scorre sulla superficie del terreno) e il vento. L’erosione è un processo naturale che dipende da numerosi fattori quali la conformazione topografica dell’area considerata, la composizione e la struttura del suolo (in particolare, la sua granulometria), il clima (soprattutto come regime delle precipitazioni) e lo stato della copertura vegetale.

La salinizzazione

La formazione di terreni salini è un processo che si sviluppa quando l’acqua si allontana dal terreno prevalentemente per evaporazione e traspirazione, anziché per percolazione. Ciò si verifica in modo particolare nelle zone aride, ove le precipitazioni non sono sufficienti ad eliminare i sali presenti nel terreno. La salinizzazione è però frequente anche nei terreni agricoli irrigati. L’irrigazione, indispensabile nelle regioni con clima arido, se è effettuata in modo non razionale o con acque non idonee, può causare un accumulo di sali tale da ridurre la capacità delle piante di assorbire attraverso le radici gli elementi nutritivi, rendendo pertanto sterile il suolo.

La desertificazione

La desertificazione è un fenomeno complesso a cui vanno incontro tutte quelle zone nelle quali le condizioni sfavorevoli di temperatura e di umidità, le due componenti fondamentali del clima, rendono impossibile o precaria la crescita vegetale. Come in molti altri casi che riguardano i processi naturali, l’uomo può influenzare in parte l’andamento della desertificazione, a volte in maniera del tutto negativa. L’incendio e la distruzione della savana ai limiti della foresta tropicale, ai fini di liberare nuovo terreno per la coltivazione dei cereali o del foraggio, sono tra i peggiori esempi di eliminazione forse irreversibile di un delicato ecosistema favorendo l’avanzamento del deserto.

L’inquinamento del suolo

Tra i vari inquinanti atmosferici che agiscono negativamente sull’equilibrio dei suoli vi sono i composti gassosi di origine fotochimica, come l’ozono e i radicali liberi, e tutti i composti solforati e azotati responsabili dell’aumento dell’acidità delle piogge. In particolare, le piogge acide determinano un abbassamento del pH del suolo (acidificazione) che, per i suoli agrari, può tradursi in un apporto utile, perché va a soddisfare i fabbisogni nutritivi di molte colture tolleranti l’acidità del terreno…

L’agricoltura sostenibile

Come abbiamo visto, il suolo è un elemento essenziale per la sopravvivenza dell’intera umanità. L’uomo ha sviluppato nel tempo modi di coltivare che consentono di ottenere buone produzioni a costi contenuti. L’agricoltura sostenibile nasce dall’integrazione di pratiche colturali tradizionali, che fanno uso di prodotti chimici come fertilizzanti e fitofarmaci, con quelle biologiche, ossia pratiche a minore impatto ambientale che richiedono una conoscenza profonda delle complesse interazioni tra suolo, acqua, vegetazione e animali.

Metalli pesanti

I metalli pesanti (cadmio, cobalto, cromo, rame, mercurio, manganese, nichel, piombo, zinco, molibdeno, stagno) sono tra i più importanti inquinanti del suolo. Sono, infatti, molto diffusi, tossici e persistenti, ovvero hanno la caratteristica di rimanere in circolo nell’ambiente (attraverso la catena alimentare, ad esempio) per molto tempo. Questi inquinanti, se superano determinate quantità, possono causare danni agli organismi con cui vengono in contatto o che li assorbono. Di norma il metallo presente nei terreni è assorbito dalle radici delle piante e quindi trasportato nelle foglie e nei frutti.

Suolo acido

Normalmente l’acidità dei suoli è da attribuire alla presenza di elevate quantità di idrogeno e alluminio. Sebbene alcuni suoli acidi derivino direttamente da rocce acide, la maggior parte di essi si forma in aree caratterizzate da elevata piovosità o coltivate. . Infatti, la velocità di acidificazione dipende dalla velocità con la quale la maggior parte degli elementi nutritivi presenti vengono allontanati dal suolo (dalle piogge o, dopo essere stati assimilati dalle colture, con i raccolti) lasciando spazio agli elementi che conferiscono acidità.

Trattamento e recupero

Per il suo potere assorbente, la sua capacità tampone, l’intensa attività biotica che in esso si svolge, il suolo è incline all’autodepurazione o, quanto meno, è in grado di smorzare gli effetti negativi derivanti dall’immissione di sostanze inquinanti. È evidente che la capacità auto depurante del suolo ha un limite. Se l’inquinamento supera questo limite il suolo può perdere la sua funzione di “filtro” in modo irreversibile, causando notevoli danni. A differenza dell’atmosfera e delle acque che, una volta rimosse le fonti di inquinamento, si decontaminano in tempi relativamente brevi, il terreno, pur possedendo un elevato potere di autodepurazione mediante meccanismi chimici, fisici e biologici, resta contaminato per tempi assai lunghi.