La decarbonizzazione infelice

Premessa

«Torneremo alle caverne» disse l’emiro aprendo la COP28 a Dubai. In quel caso intendeva che senza vendere petrolio il suo paese non sarebbe mai stato così ricco ma, senza saperlo, stava prevedendo quel che comunque accadrà. Magari non così disastrosi, giacché le posizioni legate a catastrofismo ed ecoansia vanno evitate a prescindere, ma gli scenari che si profilano in tempi tutto sommato molto brevi, non sono affatto da sottovalutare, perché nascono da posizioni ben precise, quelle del cosiddetto realismo energetico, un approccio pragmatico alla transizione ecologica che cerca di bilanciare gli obiettivi di sostenibilità con la sicurezza energetica, quel che obiettivamente sarà possibile avere, l'economicità e la fattibilità sociale.

Più volte su queste pagine ho messo in evidenza come, ancora oggi, in piena indiscutibile crisi climatica, col termine decarbonizzazione che appare ovunque e comunque, l’analisi della situazione attuale mette chiaramente in luce una gestione politica carente, come sottolineato dai più recenti rapporti dell’IPCC (AR5 del 2014 e AR6 del 2021-22), che denunciano con forza l’inazione dei governi e la loro incapacità di assumersi la responsabilità di un cambiamento concreto: una gestione che ho definito fallimentare. Le promesse fatte durante le conferenze internazionali, come le varie COP, restano spesso lettera morta, evidenziando un divario drammatico tra la realtà fattuale e la percezione dei politici, che dovrebbero invece essere i primi a vigilare sul futuro dei paesi di appartenenza ma con un approccio globalista, e a possedere una conoscenza approfondita delle problematiche ecologiche e climatiche. Un futuro plasmato insieme dal riscaldamento globale e dal rapido declino geologico di petrolio, gas e carbone, più che da scelte politiche graduali e reversibili, affiancato a mancanza di volontà e di sapere: riflesse nelle campagne elettorali, dove il tema dell’emergenza climatica è quasi del tutto assente, e nelle scelte tecnologiche, come la fiducia riposta nella mobilità elettrica di massa, nell’idrogeno, nella biomassa e nei biocarburanti, senza una reale comprensione dei limiti e delle lacune di tali soluzioni.

Anche se studi autorevoli dimostrano che persino un paese come il nostro può decarbonizzare e rendersi indipendente dalle fonti fossili, la domanda è: ma quanta energia potenziale sarà disponibile? Potremo, ad esempio, elettrificare tutto il parco veicoli, trasporto pesante compreso? (spoiler: no). Cosa potremo tenere acceso e cosa dovremo necessariamente spegnere o ridurre? Insomma, la decarbonizzazione non è affatto felice e guarda un po’, tutti i discorsi fatti a proposito della crisi climatica e delle sue conseguenze passano, apparentemente, in secondo piano; perché, se da una parte gli scenari climatici saranno meno impattanti di quel che è stato modellato, dall’altra le fonti fossili di energia (a iniziare dal petrolio, seguito a ruota da gas naturale e carbone) diventeranno via via sempre meno disponibili. Non perché si esauriranno completamente (cosa che comunque accadrà), quanto perché da un lato le pressioni sul fronte della indispensabile e necessaria riduzione delle emissioni di gas serra spingeranno affinché se ne brucino sempre meno, e dall’altro sarà sempre meno redditizio estrarle e trasportarle, anche in conseguenza della domanda in costante calo. In altre parole, comparato a quel che accadrà alla temperatura media del pianeta da qui a 50 o anche 100 anni, quello delle fonti energetiche è il problema più serio[1].

In questo contesto, è fondamentale respingere l’inazione, il fatalismo e promuovere un’azione concreta e consapevole, anche nel proprio piccolo, come suggerito dalla spinta gentile descritta da Irene Ivoi nel suo libro “La cerniera. La spinta gentile al servizio della sostenibilità”. Solo una conoscenza totale può generare la coscienza necessaria per affrontare gli anni a venire, preparandoci a scenari che potrebbero vederci disorientati e privi di beni essenziali se non si agisce per tempo. Con prudenza però, perché se c’è qualcosa di davvero complesso, gli scenari climatici sono in testa alla classifica: riscaldamento globale ed esaurimento dei combustibili fossili sono problemi interconnessi, nessuno può prevedere con certezza gli effetti delle crisi multiple. Resta comunque indispensabile cambiare, perché ormai non è solo auspicabile, ma necessario.

L’acclarato (quanto negato) declino del petrolio, e sua fine,  (a seguire gas e carbone), signore e padrone del funzionamento delle nostre società, porterà una lunga serie, per usare un eufemismo, di…problematiche. Secondo qualcuno siamo appena all’inizio del cosiddetto picco del petrolio, che indica il momento in cui l'estrazione mondiale di petrolio raggiunge il massimo livello storico, per poi iniziare un declino definitivo: non l’esaurimento totale come predetto, ma la fine della produzione a basso costo. Ed è sulla base di ciò che prenderò in considerazione come esempio, soltanto uno degli aspetti di queste problematiche future: l’elettronica e il digitale, che appaiono ancora, nella mente dei politici e non solo,  come un’evidenza eterna, allineato ai rimedi miracolosi con cui immaginano si risolverà il tutto.

Elettronica ovunque
Ognuno di noi conosce ciò che è necessario per produrre degli strumenti digitali, e la lista a seguire non è completa. Che si tratti di un personal computer, portatile o meno, uno smartphone, una macchina fotografica o una video camera, un display per qualsiasi scopo, anche riportare arrivi e partenze dei treni alla stazione, o ancora un dispositivo diagnostico come un ecografo, tutto ciò necessita di microprocessori, chip, schede madri, magneti, schermi, pannelli di vetro, saldature, connessioni elettriche, diodi elettroluminescenti, optoelettronica come le fibre ottiche, alluminio rinforzato e altro ancora (altra lista incompleta). A cui aggiungere i prodotti derivati e a corollario:  batterie, hard disk, modem di collegamento a Internet, dispositivi touch screen, carte di credito, lampadine a LED, nonché i già citati strumenti diagnostici medici come scanner, per risonanze magnetiche, elettrocardiogrammi, tomografie ed ecografi.

Tra i materiali necessari alla produzione, distinti in minerali vari, metalli puri e persino gas, figurano circa trenta metalli differenti, tra cui diciassette terre rare: questi ultimi, fondamentali per tutta l’industria elettronica, saranno in stato di scarsità o criticità entro la prima metà di questo XXI secolo o poco dopo, tanto da aver richiesto la creazione di un apposito regolamento da parte del Consiglio Europeo. A questi si aggiungano altri metalli, minerali e un gas (l’elio). L’unico per il quale si prevede una data di esaurimento più lontana (2064) è il platino.  Faccio notare che per esaurimento non si intende solo la possibilità che in assoluto questo o quello vengano a mancare, ma anche che i costi di estrazione e produzione diventino insostenibili, anche in presenza di sovvenzioni e finanziamenti statali. E già qui vi si dovrebbe accendere una lampadina.

Tutto questo porta immediatamente a mettere in discussione il mondo del digitale: qualcosa che è data come eternamente scontata, pensata e utilizzata come non ci fosse un domani. Di dimensioni gigantesche e di cui si parla poco. Su tale ambito abbiamo basato, anno dopo anno, l’intero nostro sistema globalizzato di informazioni e comunicazioni, di lavoro e scambi, di studio e ricerca, in qualsiasi settore, primario, secondario e terziario, fino al settore sanitario e alla sfera privata. Sì, anche primario: pensate al supporto che l’elettronica e l’informatica forniscono oggi anche, un esempio, alla corretta gestione di un moderno trattore agricolo! Un’organizzazione, questa, che verrebbe del tutto distrutta se tale sistema, che ha ormai invaso ogni ambito, dovesse scomparire. E alla fine di questa gigantesca catena tutti gli apparecchi informatici sostenuti dalla onnipresente elettronica.

Un pianeta finito ha risorse finite
La criticità o la scarsità di una ventina di elementi[2] necessari all’elettronica-informatica riguarda prevalentemente il periodo che qualcuno ritiene ormai imminente, prima del 2040 addirittura, con elementi ad alto rischio come lo stagno, l’argento, l’oro, l’antimonio, il gallio, l’indio e il terbio, e il periodo a cavallo della metà del secolo per altri quattro elementi, tra cui il rame.

Anche se le quantità di tali elementi utilizzate in un singolo apparecchio informatico sono generalmente minime, occorre considerare che appena dieci anni fa c’erano 2,4 miliardi di computer in uso nel mondo e 3,3 miliardi di smartphone, che oggi sono 7,5 miliardi, di cui circa 7 attivi! Nel 2018 c’erano 20 milioni di fotocamere digitali, e nel 2021 un miliardo di telecamere di sorveglianza, senza contare quelle private, per un totale di quasi sette miliardi di dispositivi digitali, in crescita continua, cosa che rende tutt’altro che irrilevante il consumo di materie prime.

Altre fonti di consumo esponenziale di metalli e minerali preziosi sono quelle delle marmitte catalitiche, che contengono oro, argento, palladio, platino e cerio; i pannelli solari, che consumano argento e grandi quantità di silicio, estratto principalmente dalla sabbia: siamo riusciti a rendere critico un materiale che credevamo infinito.

A tale proposito va detto che fra tutti i materiali che estraiamo dalla Terra (minerali grezzi e petrolio, rame e argilla, gemme e carbone, bauxite e scisto) soltanto l’acqua supera la sabbia e la ghiaia quanto a volume prelevato. Per sabbia e ghiaia si tratta di 50 miliardi di tonnellate all’anno, destinate per lo più alla produzione del cemento. Usandole per costruire un muro attorno all’equatore, esso sarebbe alto 27 metri e largo altrettanto[3].

E l’elenco procede con turbine eoliche, che pure richiedono silicio, zinco, manganese, rame, piombo e cobalto; ma anche la produzione esponenziale di fibra ottica, ottenuta dalla preziosa silice (per non parlare dei semplici vetri delle nostre abitazioni), o dei fili di plastica che le contengono, prodotti del petrolio. Per quanto riguarda la scarsità di fibra ottica, è già qui. Utilizzata prevalentemente nelle telecomunicazioni, è impiegata anche nell’illuminazione a LED ed è indispensabile nella medicina e nella chirurgia endoscopiche. C’è stata un’esplosione della domanda di fibra ottica. Nel 2017 il consumo mondiale ha superato i cinquecento milioni di chilometri ed è la Cina, che sta rapidamente ampliando le sue infrastrutture di telecomunicazione, il paese che consuma più della metà delle scorte. C’è già qualcuno che sta pensando di mitigare la cosa mantenendo o reinstallando i vecchi sistemi di comunicazione laddove la fibra ottica non sia necessaria, e qualcun altro maledice la dismissione e l’abbandono delle linee di comunicazione telefoniche analogiche via cavo, fax compresi. Un aneddoto. Un mio anziano parente non volle passare alla fibra ottica per Internet quando lo avvisai che, in caso di mancanza di energia elettrica, avrebbe perso anche la possibilità di telefonare.

L’86% della produzione mondiale d’oro è usato dalle industrie della gioielleria e dell’oreficeria, con un riciclo in costante aumento. Considerando che se questi settori dovessero subire una battuta d’arresto, visto che si tratta di prodotti piuttosto superflui, la scarsità di questo metallo potrebbe rallentare o arrestarsi.

E il riciclo? Purtroppo non sarà in grado di soddisfare l’aumento della domanda mondiale e resterà inferiore al 20-30% degli approvvigionamenti necessari. Per quanto riguarda i componenti elettrici ed elettronici, secondo un recente rapporto dell’ONU, meno del 25% del materiale elettronico dismesso viene correttamente raccolto e riciclato, a fronte dei 62 milioni di tonnellate di rifiuti elettronici prodotti nel 2022: un triste record, con un aumento dell'82% rispetto al 2010. Il fenomeno è aggravato dal malcostume della cosiddetta obsolescenza programmata.

Tutti medici di campagna, e a dorso di mulo

Tornando all’elettronica e al digitale come sorgente di soluzioni e strumentazioni, in questo contesto il settore medico, pur non essendo ai primi posti come consumi, è chiaramente il primo a dover essere preservato: tutte le apparecchiature di rilevazione e controllo pre e postoperatorio necessitano di un computer o di uno schermo, come minimo, che si tratti di scanner, risonanze magnetiche, ecografi, fibroscopi o endoscopi (che devono anche disporre di una microcamera digitale), o di apparecchi per la radiografia. Inoltre, qualunque referto, prescrizione, cartella clinica, comunicazione e condivisione di diagnosi e prognosi oggi viaggia in formato digitale. Gli scanner e le risonanze magnetiche hanno anche bisogno di componenti come l’elio, utilizzato come gas refrigerante per i magneti, e insostituibile per tale scopo. Questo settore consuma diversi milioni di metri cubi di elio all’anno. Il terbio e il selenio sono necessari per la radiografia, mentre il silicio è essenziale per la fibra ottica utilizzata nell’endoscopia. 

L'industria elettronica si troverà quindi in seria difficoltà entro un paio di decadi: diventa fondamentale quindi migliorare e potenziare il riciclo, la sostituzione, il risparmio di materiali in altri settori e confidare nelle innovazioni che verranno da ricerca e tecnologia. Ma sarà molto probabilmente soltanto un modo per posticipare la cosa perché c’è una serie di ostacoli che minacciano seriamente la possibilità di continuare la tecnologia digitale già a partire dalla seconda metà di questo secolo. Il resto del mondo è ad oggi strettamente dipendente dalla Cina per la maggior parte della produzione delle terre rare: così, mentre la Cina dipende dagli Stati Uniti per l’importazione di chip di ultima generazione, la maggior parte dei paesi dipende dalla Cina per le proprie apparecchiature digitali, che si tratti di magneti, batterie o elettronica. In secondo luogo nulla e nessuno possono assicurare la necessaria stabilità geopolitica e finanziaria tali da garantire che offerta e domanda restino stabili.

Che dire poi del declino petrolifero (e di gas e carbone) ormai all’orizzonte che metterà a repentaglio il settore dei trasporti portandolo rapidamente al collasso? Ovvero il crollo delle importazioni di materie prime verso i paesi produttori, poi verso le fabbriche e, infine, dai prodotti finiti verso i paesi importatori e fino ai centri di distribuzione. Infine, l’obsolescenza degli impianti minerari e di estrazione in genere: più la miniera è vecchia, minore è la concentrazione di metalli al suo interno e maggiore è l’energia richiesta (petrolio, gas, carbone) per isolarli dal minerale. La riduzione energetica accelera quindi quella minerale, perché disporremo di sempre meno energia per estrarre metalli che, a loro volta, saranno sempre più rari. In un mondo dove il potenziale energetico è in calo non c’è spazio per scenari di incremento della domanda di energia.

Dopo aver vissuto a lungo nell’illusione di un’eterna disponibilità di petrolio e altri idrocarburi, oggi ci culliamo, senza porci domande, nell’illusione dell’eternità dei veicoli elettrici e dell’elettronica. Ma ciò non accadrà.

La crisi. Quale delle due?
La crisi climatica, il riscaldamento globale? Non sembra siano più un gran problema, l’aumento di temperatura non sarà poi così disastroso, per lo meno non per il nord del mondo, e il motivo è che già a partire dalla seconda metà del XXI secolo le emissioni di gas serra diminuiranno, dapprima perché non ci sarà più tutto il petrolio attuale da bruciare, poi il gas, e infine il carbone. E non tanto perché le riserve saranno state prosciugate, quanto perché (e la corsa a non investire da parte delle banche è già iniziata) estrarlo e trasportarlo sarà sempre meno lucrativo.

La rarefazione e poi la scomparsa del petrolio, del gas e del carbone, rallentando il riscaldamento globale, ci manterranno in uno scenario tutto sommato…sostenibile. A quale prezzo? Con un bel salto all’indietro nel passato, soprattutto in termini di tecnologia e fabbisogno energetico.

La deflazione degli idrocarburi, e in particolare la fine prematura dello sfruttamento del petrolio, provocherà una gravissima crisi economica, con conseguenze molto pesanti sui nostri mezzi di sussistenza e sulla loro precarietà. Allo stesso tempo sarà evidentemente benefica, perché affosserà un gran numero di industrie che smetteranno così di emettere CO₂ e altri inquinanti, rallenterà l’acidificazione degli oceani, metterà fine all’agro-allevamento industriale[4] e al suo ingente consumo e inquinamento delle acque, alla degradazione qualitativa dei suoli, al loro compattamento che ostacola l’attività biologica e alla conseguente riduzione dei nutrienti, pulirà gradualmente le acque fluviali a vantaggio di una pioggia più pura che le rinvigorirà. Tutti questi vantaggi cumulati salveranno miliardi di vite, che non sarebbero sopravvissute con altri scenari di emissioni fuori controllo, o che ne avrebbero sofferto molto.

Un destino migliore che non dobbiamo in alcun modo all’intervento dei governi, i quali anno dopo anno non fanno che peggiorare lo stato del mondo, bensì esclusivamente ai vincoli geologici che la natura ci impone. Un destino migliore ma molto difficile.

I più penalizzati? Ovviamente noi occidentali, i ricchi del mondo, quei pochi punti percentuali di umanità che inquina, consuma e spreca tanto quanto la stragrande maggioranza degli umani di questo pianeta.

Questa interruzione, che bisogna assolutamente rendere provvisoria, è già in corso in Europa e si estenderà al resto del mondo.

Un altro mondo

Un esempio tra tanti, che ci mette concretamente di fronte all’enorme cantiere che si apre davanti a noi e davanti al quale potremmo stare a guardare, rassegnati, impotenti e piegati in attesa delle tempeste, dal momento che non ci aspettiamo nulla di risolutivo da parte dei nostri responsabili politici attuali e futuri, un’inazione governativa, questa, che IPCC osserva e denuncia molto fermamente nei suoi ultimi due rapporti globali, AR5 del 2014 e AR6 del 2021-22. 

Quando in realtà ora più che mai è importante agire, respingere la negazione, non cedere al fatalismo ed esortare i nostri responsabili a pensare e concepire realmente questo futuro – anziché limitarsi a rivolgergli uno sguardo rapido e senza seguito –, e prevederne poi le conseguenze per poter lavorare a mitigare i traumi che ne deriveranno, che si tratti di preparare le nostre nuove mobilità, ricomporre i nostri territori e le nostre culture, rilanciare l’artigianato, difendere i mezzi di comunicazione e l’illuminazione del passato. Spingere all’azione concreta.

Manca una volontà politica, sottolinea IPCC, che veda come noi, COP dopo COP, i governi del mondo fare promesse che poi non mantengono. Governi che mancano non solo di questa volontà, ma anche di una conoscenza approfondita della situazione e delle gravi carenze delle soluzioni proposte, sulle quali si appoggiano senza ulteriori riflessioni. Una gestione, finora, che appare piuttosto fallimentare.

Governi che per primi ripongono la propria fiducia nella mobilità elettrica di massa, nell’idrogeno, nella biomassa, nei biocarburanti, senza però informarsi sui limiti e sulle lacune di questi mezzi e comprendere che tutto questo non ci salverà. Peccato che senza conoscenza, conoscenza totale e non superficiale, non possa esistere la coscienza chiara del futuro, la coscienza di dover agire al più presto. Nella stragrande maggioranza dei paesi europei, nelle loro ultime campagne elettorali il tema dell’emergenza ecologica è stato quasi del tutto assente, ad emblema del drammatico divario tra la realtà fattuale e lo stato d’animo dei politici, teoricamente deputati a vigilare sul futuro del paese. E in quanto tali, a conoscere tutto sullo sconvolgimento che sta arrivando.

Questo sconvolgimento ci proietterà inevitabilmente in un altro mondo, dopo un secolo trascorso, per quanto riguarda i paesi più avvantaggiati, in una condizione di comfort e crescita quasi eccessivi. Un nuovo mondo e uno stile di vita di fronte ai quali saremo disorientati, impreparati, inadatti, persino minacciati, se non avremo compiuto gli sforzi di previsione necessari, ma essenzialmente vivi. Vivi, ma in mancanza di beni di prima necessità, a cominciare dagli alimenti e dall’acqua, che scarseggeranno in molte parti del mondo. Per non parlare della scarsità o assenza di qualsiasi altro tipo di bene non essenziale.

E se…
Ma quanto sono realistiche queste analisi?

Il climatologo Luca Mercalli cerca di mediare: «Condivido gli inviti volti a un aumento della resilienza per un futuro con diminuzione dei combustibili fossili. Tuttavia non prenderei gli scenari dell’IPCC con la precisione del decimo di grado, visto che sono ordini di grandezza, ma anche 2-3 gradi in più rischiano di consegnarci a un pianeta ostile; e soprattutto sottolineo il fatto che nessuno conosce la possibilità di attivazione dei punti di non ritorno, quindi potrebbe verificarsi uno ‘scenario peggiore’ inedito anche con aumenti termici più limitati. Insomma», continua Mercalli, «è vero che probabilmente non c’è abbastanza materiale fossile per far aumentare il CO₂ fino al limite del caso peggiore, come afferma IPCC, ma nessuno conosce l’effetto di combinazione multipla di varie crisi, se non che porterebbero a conseguenze mai viste. Tutto suggerisce la prudenza nell’interagire con i delicati meccanismi planetari, indipendentemente dal sindacare su un decimo di grado in più o in meno». Molti scenari inoltre sono stati ipotizzati prima della retromarcia sul clima di Trump. In sintesi, conclude il climatologo, «avremo tutti e due i problemi: riscaldamento globale ed esaurimento dei combustibili fossili. Uno non deve coprire l’altro, ma non possiamo non ricordare che risolvendone uno (con le energie rinnovabili), si risolve anche l’altro».

Posizione quest’ultima, per me, forse troppo ottimistica. Per dirla come raccomanda un altro famoso climatologo italiano, Antonello Pasini, nel suo recente libro “La sfida climatica. Dalla scienza alla politica: ragioni per il cambiamento”, la climatologia è scienza assai complessa: prudenza dunque.

Di fronte a questi scenari di realismo energetico quindi, ripeto, cambiare comunque non è solo auspicabile, ma necessario.

In definitiva, è fondamentale sottolineare questo aspetto spesso trascurato nel dibattito pubblico: non saranno soltanto le politiche ambientali o le innovazioni tecnologiche a frenare la crescita delle emissioni di gas serra, ma piuttosto la stessa scarsità dei combustibili fossili. È proprio il progressivo esaurimento di queste risorse, pilastro della nostra economia e società, a rappresentare il vero limite fisico alla corsa dei modelli climatici verso scenari sempre più drammatici. Questo dato di realtà, tuttavia, pone di fronte a un paradosso: se da un lato la diminuzione forzata delle emissioni potrebbe mitigare alcuni effetti del cambiamento climatico, dall’altro la crisi economica globale che deriverà dalla fine dell’era fossile rischia di essere ancora più devastante e dirompente per le nostre società. In altre parole, la soluzione naturale al problema delle emissioni potrebbe portare con sé conseguenze economiche e sociali ben più gravi di quelle generate dalla crisi climatica stessa.

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[1] A corollario di tutto ciò va detto che la necessaria ed auspicata riduzione delle emissioni di gas serra sarà coadiuvata, paradossalmente, proprio dalla diminuzione delle materie prime che li generano
[2] piombo, parzialmente riciclabile; stagno, non sostituibile; zinco; argento, non sostituibile; antimonio; ittrio; arsenico; gallio: già critico oggi; indio; palladio, sostituibile con rame e nichel; oro, sostituibile con il platino; lantanio: a criticità alta; terbio; gadolinio; stronzio; silicio; elio. A tutto ciò si aggiungano rame, selenio, tantalio e disprosio.
[3] È un processo geologico su scala globale: vengono scavati grossi buchi poi riempiti d’acqua, altrove si innalzano città, ponti e fabbricati di numerosi piani. Con il passare del tempo questi edifici crolleranno e i granelli di cemento saranno dilavati verso il mare, finendo sul fondo dei fiumi verranno arrotondati, frantumati nuovamente nei materiali che li compongono e schiacciati in sedimenti.
[4] Senza trattori, impensabile come potrebbe essere possibile gestire appezzamenti estesi per dozzine e centianaia di ettari? L'elettrificazione dei motori dei trattori è oggi un settore d'avanguardia, e per il futuro potrebbero comunque esserci carenze di potenza disponibile. Solo l'Italia possiede circa 2 milioni di trattori, a cui affiancare decine di migliaia di altre macchine agricole.

Terra!

Nel corso della storia della vita sulla Terra, la diversificazione degli organismi ha seguito percorsi sorprendenti, intrecciando evoluzione, adattamento e innovazione. Dinosauri, mammiferi e sauropsidi sono solo alcune delle tappe di questo affascinante viaggio, che ha visto la comparsa di meccanismi come l’endotermia e il continuo incremento della biodiversità. Il passaggio dagli ambienti acquatici a quelli terrestri ha segnato svolte cruciali, aprendo la strada a nuove forme di vita e strategie evolutive.

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Uscendo dall’acqua dopo una bella nuotata, ancor di più se ci si è immersi, anche di pochi metri, le sensazioni che si avvertono immediatamente sono tre: la gravità, che rende più arduo risalire i gradini della scogliera, l’evaporazione, con le gocce d’acqua che cadendo sulle rocce evaporano in breve tempo, e il calore del Sole.

La vita e il suo lunghissimo processo di evoluzione, compreso quello della mente, iniziarono nel mare, e ogni essere vivente ne porta una parte dentro, in ognuna delle sue cellule.

Il passaggio alle terre emerse fu una tappa epocale.

Qui, i comportamenti sono diversi: ciò che prima era facile diventa arduo, ma contemporaneamente alcune cose prima difficili si semplificano. La terraferma è una serra, abbellita di un numero enorme di forme vegetali. Quasi tutti gli esseri viventi dipendono dal Sole come fonte di energia, ma le piante terrestri – le angiosperme in particolare – hanno tassi di fotosintesi e rendimenti energetici che superano di gran lunga tutti quelli rilevati in mare, e gli ecosistemi dell’ambiente subaereo presentano flussi di energia molto rapidi. Usciti dall’acqua si ha subito l’impressione che il Sole ci colpisca con la sua energia: le terre emerse sono piene di promesse e possibilità. Se si riesce a sopravvivere si può fare moltissimo.

Opabinia, artropode stelo del Cambriano

I primi animali a strusciare verso il Sole furono gli artropodi ed è probabile che i pionieri non siano stati gli insetti ma forme affini ai ragni e ai millepiedi. Già agli inizi del Cambriano, circa 540 milioni di anni fa; ce ne sono tracce e, a quanto pare, coprirono questo ruolo in altre occasioni.

La terraferma è un ambiente difficile, e gli artropodi avevano le caratteristiche adatte ad affrontarla. L’evaporazione comincia non appena si emerge all’asciutto e lo scheletro esterno degli artropodi può diventare una protezione che trattiene l’umidità. Il movimento sulla terra è più difficile, ma gli artropodi erano generosamente dotati di arti; nella loro ricca gamma di appendici, quelle zampe conferivano un vantaggio – una marcia in più – per la vita all’asciutto.

I parenti di ragni e millepiedi avviarono il processo, ma fu soltanto un inizio. Gli artropodi si trasferirono sulla terre emerse qualcosa come sette volte distinte, forse di più. Rappresentanti di un loro ramo, una sorta di crostacei in senso lato, si avventurarono sulla terraferma diverse volte; una di tali sortite diede poi origine agli insetti – tra i 480 e i 465 milioni di anni fa - che, in questo nuovo habitat, andarono incontro a una colossale, inesauribile diversificazione. Oggigiorno la grande maggioranza di tutte le specie animali conosciute appartiene a quest’unico gruppo: esistono circa un milione di specie di insetti identificate, ma le stime suggeriscono che il numero reale sia molto più alto, tra i 5 e i 10 milioni, con alcuni che ipotizzano fino a 20 milioni di specie, rappresentando circa l'80% di tutte le specie animali conosciute, ma con molte ancora da scoprire (altrettanto numerose le specie che scompaiono di continuo).

Paesaggio del Carbonifero

Gli insetti sono perlopiù specialisti della terraferma, e gran parte della loro storia ne descrive la coevoluzione con le piante terrestri con un numero vastissimo di forme di cooperazione e conflitto. Le piante terrestri non sono antiche come si è portati a pensare, e si originarono dalle alghe verdi, unicellulari e coloniali, ovvero organismi fotosintetici, andando incontro alla loro esclusiva evoluzione verso forme pluricellulari. Probabilmente dopo il Cambriano alcune alghe modificate iniziarono l’avventura verso l’asciutto, e nel Carbonifero, - l’era degli insetti giganti - circa 350 milioni di anni fa, le piante sulla terraferma erano già contraddistinte e ben visibili come robuste strutture verdi. C’erano già felci, cicadi e conifere, e in seguito, all’epoca dei dinosauri, anche le angiosperme, le piante con i fiori. 

Come accennato le piante terrestri, le angiosperme soprattutto, utilizzano l’energia solare con un’intensità e un’efficienza che supera di gran lunga quella delle forme di vita marine. E gli insetti finirono con l’essere ben integrati in questo flusso di energia, come parte del processo di evoluzione: come consumatori ma soprattutto come impollinatori. 

A un certo punto di questo viaggio, forse 380 milioni di anni fa, salì a bordo della terraferma, un gruppo di animali differenti: il nostro, quello dei vertebrati. 

Quando si era trattato degli artropodi, ad aprirsi la strada verso una vita completamente terrestre furono diversi gruppi. La storia dei vertebrati andò diversamente. Semplificando, i vertebrati fecero quel passo epocale soltanto una volta: alcuni pesci appartenenti a un antico gruppo (sarcopterigi), che vuol dire “dalle pinne carnose”, diedero origine a molti tipi di vertebrati terrestri, con più sortite sulla terraferma in luoghi e tempi diversi, con incursioni nelle “terre di confine”, spesso solo parziali ma con almeno una spintasi più in profondità. Quei pesci avventurosi avviarono una radiazione ininterrotta di animali terrestri – compresi ciò che sarebbero poi stati i mammiferi e gli uccelli. E i dinosauri, ovviamente!

Un esemplare di Tiktaakik - ca. 375 milioni di anni fa

Un cambiamento difficile questo dei vertebrati. Gli artropodi partivano già facilitati da una generosa dotazione di zampe e attrezzi vari e con una protezione esterna: una via abbastanza ovvia. Per contro, osservando gli antenati dei vertebrati che iniziarono l’avventura sulla terraferma, non sembra così scontato che un pesce con le pinne possa cavarsela: c’è tutta una serie di ostacoli da superare, il primo dei quali è il doversi muovere schiacciati dalla gravità. Persino l’alimentazione era complicata, a cominciare dalla deglutizione. Un pesce ingoia insieme a parti della preda una certa quantità d’acqua e, grazie a densità simili, tutto si muove all’unisono e il boccone va giù. Sulla terraferma, quel movimento farebbe passare praticamente solo aria, molto meno densa della carne. C’è un pesce, il pescegatto anguilla, che addenta la propria preda sulla terraferma ma poi va in acqua per ingoiarla.

Perioftalmo o "saltatore di fango"

Ma il cambiamento più ovvio che consentì ai vertebrati di vivere perennemente sulla terraferma riguardò la forma corporea: il passaggio a «tetrapode», un corpo con quattro arti. È un errore immaginare che ai pesci spuntarono le strutture adatte al momento in cui tentarono di arrampicarsi su una spiaggia: fu piuttosto il contrario, strutture adatte, come pinne rinforzate, erano già presenti in un corpo adatto a strisciare o arrampicarsi in corsi d’acqua ostruiti dalla vegetazione o tra una pozza e l’altra, come accade ad alcune forme oggi viventi.

Per stare sulla terraferma occorrono anche i polmoni. Sacche simili, per galleggiare o a volte anche per respirare sott’acqua, erano già presenti in alcuni pesci da moltissimo tempo: molti di loro avevano già i polmoni prima che qualcuno si avventurasse sulla terraferma.

Un’altra difficoltà da affrontare fu l’inadeguatezza delle uova. Dopo un periodo di forme anfibie, un gruppo evolse un uovo che forniva agli embrioni uno «stagno in miniatura», consentendo di allentare altri legami con l’ambiente acquatico.

Subito dopo, ebbe luogo un’ulteriore ramificazione evolutiva avvenuta circa 312 milioni di anni fa e all’epoca insignificante, come del resto lo sono tutte: una specie di amnioti (quelli dell’uovo di poco fa, oggi lucertole, tartarughe, coccodrilli ecc.) si divise dando luogo a due linee evolutive: da quel momento in poi due rami di vertebrati tetrapodi diversi originarono da un lato il gruppo dei sinapsidi, e dall’altro i sauropsidi.

All’inizio il primo era più vasto, diversificato e numeroso per forme, ma fu duramente colpito dall’estinzione di massa di circa 252 milioni di anni fa (tra Permiano e Triassico, qui un quadro delle estinzioni di massa note): oltre il 70% delle specie terrestri fu cancellata, e il 90% di quelle marine. Prima della più famosa estinzione di massa, quella di 66 milioni di anni fa, dei dinosauri per capirci, i mammiferi erano decisamente il gruppo dominante.

L’altro ramo, quello dei sauropsidi, comprendeva i dinosauri, erbivori e carnivori, di varie taglie e dimensioni, andò incontro ad una diversificazione impressionante. Finché durò, e durò per oltre 160 milioni di anni. Anzi, dura ancora, visto che gli uccelli sono, a tutti gli effetti, dinosauri.

Il resto è storia (nota e complessa), ma non approfondiamo oltre.

A proposito di approfondimenti, c’è un altro aspetto importante con cui l’evoluzione dovette confrontarsi: la comparsa dell’endotermia. Ovvero la capacità di generare e mantenere la temperatura corporea interna. Non entriamo nei dettagli ma osserviamo che comunque, con l’endotermia, corpo e cervello diventano un sistema ad alta energia, che consuma più ossigeno. In mare è raramente presente, perché il controllo della temperatura è più facile sulla terraferma che in acqua, perché l’acqua allontana il calore molto più rapidamente di quanto faccia l’aria. Anche se la temperatura ambiente sulla terraferma è molto più variabile, tenersi caldi è più semplice.

Le terre emerse coprono un terzo della superficie terrestre, ma ospitano circa l’85% delle specie – se ci si limita agli organismi pluricellulari, meno chiaro è il quadro se si includono anche i microbi.

La svolta, il momento in cui l’ambiente subaereo prese il sopravvento in termini di diversità, si verificò circa 100 milioni di anni fa. Tempi abbastanza recenti se si pensa al tempo geologico, profondo.

Quindi, sebbene la vita abbia attraversato i suoi primi stadi in mare, una volta colonizzate le terre emerse l’evoluzione decollò in modo diverso. Dopo tutto, sulla terraferma, ci sono molte più cose da fare, molte più specializzazioni da trovare. Alcuni biologi sostengono che le terre emerse, rispetto al mare, siano sito di un’evoluzione più creativa: hanno prodotto più innovazioni ad alte prestazioni, il che potrebbe essere prevedibile, e forse la spiegazione sta negli elevati tassi di flusso di energia che aumenta la produttività della terraferma. Un’altra ragione è nel raggio d’azione, con un’attività subaerea meno vincolata di quanto lo sia nell’acqua, più densa e viscosa.

Secondo me entrambi gli ambienti offrono e hanno offerto siti di creatività innumerevoli. In mare ebbero luogo una gran quantità di innovazioni importantissime e necessariamente precoci: l’evoluzione degli animali e, contestualmente, dei corpi, dei sensi, degli arti, dei sistemi nervosi e dei cervelli loro propri. Il mare è il naturale scenario di questi stadi. Una volta stabilite le modalità di vita animale, il passaggio verso la terraferma è una possibilità che comporta l’adattamento al suo intenso flusso energetico. Poi, occorrono altri stadi di innovazione. I risultati comprendono le forme corporee di mammiferi e uccelli, lo stretto controllo della temperatura corporea, nuovi tipi di organizzazione sociale e nuove capacità di manipolare l’ambiente.

Dobbiamo agli stati acquatici dell’evoluzione i nervi e i cervelli che ci permettono questi intensi scambi di parole, come pure il corpo degli animali, compreso il nostro, e la stessa esperienza.

Il passaggio sulla terraferma ha aperto soltanto alcune porte.

Infinitesimi (replay)

Ci avete mai pensato? Esistere è una fortuna che sfida ogni statistica, una lotteria cosmica che abbiamo vinto contro probabilità letteralmente astronomiche. Il nostro genoma possiede talmente tante combinazioni possibili che, rispetto agli esseri umani effettivamente vissuti, siamo il risultato di un evento più unico che raro. Di fronte a questo, come si fa a non sentirsi stupiti della propria esistenza? Eppure, accanto al senso di meraviglia, si insinua anche un curioso disagio: quello di immaginare la propria non-esistenza, di pensare a un mondo in cui non abbiamo mai fatto la nostra comparsa.

È difficile accettare di essere semplici dettagli, irrilevanti per la realtà, eppure questa consapevolezza ci aiuta forse a vedere la vita per quello che è: un intervallo, fragile e contingente, tra due eternità di nulla. La sensazione che la realtà dipenda da noi è una dolce illusione, ma ricordare che il mondo si è sempre arrangiato senza di noi – e lo farà anche dopo – può essere sorprendentemente liberatorio. Se la nascita è un caso, la morte è una certezza: e in questo spazio effimero che chiamiamo “esistenza” risiede tutta la nostra irripetibile avventura.

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Per quasi tutti noi il passato si ferma un paio di generazioni fa: quanti di noi conoscono il nome di tutti i loro bisnonni? Eppure se abbiamo certe caratteristiche lo dobbiamo a loro. E le genealogie si moltiplicano: due genitori, quattro nonni, otto bisnonni e così via. E ognuno di loro aveva a sua volta otto bisnonni…Venti generazioni, più o meno due secoli e mezzo, fa 2²⁰ antenati: un milione circa. E nel DNA di ognuno di noi c’è un milionesimo del loro DNA. Pochissimo, dal punto di vista strettamente genetico, ma molto da altri punti di vista. Siamo elementi di una continuità genealogica che proviene dalle profondità del tempo e si estenderà nel futuro, se non saremo così stupidi da compromettere la nostra stessa sopravvivenza.

Alla fine del 2022 la popolazione mondiale ha superato la soglia degli 8 miliardi di individui, il 7% vivente dei circa 114 miliardi di tutti gli esseri umani che hanno mai abitato il nostro pianeta. Dai 4 milioni di circa 10.000 anni fa, all’inizio della rivoluzione agricola, l’umanità è salita gradualmente a circa 800 milioni al momento della prima rivoluzione industriale, avvenuta solo due secoli fa. In confronto all’arco temporale della storia umana, che abbraccia più di due milioni di anni, l’incremento del numero di persone sulla Terra si è verificato principalmente negli ultimi due secoli, risultando in una concentrazione senza precedenti.

Attualmente, la sensazione diffusa è quella di vivere in un ambiente urbano frenetico, con metropoli che superano facilmente i 20 milioni di abitanti. Le stime dei paleo-demografi suggeriscono che circa 100.000 anni fa, la nostra specie consisteva in poche decine di migliaia di individui organizzati in gruppi di dimensioni ridotte, spesso non superiori al centinaio. Gli incontri con altri gruppi erano rari in quel periodo. La maggior parte degli esseri umani abitava in Africa, la culla dell’umanità, ma alcuni iniziavano già a spostarsi verso altri continenti. È interessante notare che, nonostante i sapiens non fossero gli unici esseri umani intelligenti sulla Terra, le altre specie diversamente umane erano presenti in modo più discreto.

Ciò nonostante, in termini cosmici la mia esistenza non ha senso: o meglio l’unico senso della mia esistenza è il fatto stesso che io esisto. Lo scopo della mia vita? «Lo scopo è vivere». Una tautologia che vale sempre la pena di tenere a mente.

Quindi, dal punto di vista del cosmo, la mia esistenza non ha un senso né uno scopo né alcuna necessità (non c’è da vergognarsene – varrebbe lo stesso anche per dio, se dio esistesse). Io sono qualcosa di accidentale, di contingente. Avrei potuto benissimo non esistere.

“Benissimo” quanto? Facciamo un piccolo calcolo. Appartengo alla razza umana e perciò possiedo un’entità genetica precisa. Il genoma umano consiste di circa trentamila geni attivi. Ognuno di essi ha almeno due varianti, o alleli. Quindi, il numero di identità geneticamente distinte che il genoma può codificare è pari ad almeno 2 elevalo alla trentamilesima – a spanne, 1 seguito da diecimila zero. È il numero degli individui potenziali permesso dalla struttura del DNA.

E quanti individui potenziali sono esistiti davvero? Secondo le stime, da quando esiste la nostra specie, sono nati circa 100 miliardi di esseri umani. Questo significa che la frazione di esseri umani geneticamente possibili venuti al mondo è meno di 0,00000…000001 (inserire circa 9.979 zeri al posto del puntini). La stragrande maggioranza degli umani geneticamente possibili è fatta di spettri non ancora nati[1].

Ecco quale fantastica lotteria ho dovuto vincere – e voi con me – perché la mia candelina si accendesse. Se non è il massimo della contingenza, poco ci manca.

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Non riesco a non sentirmi meravigliato di esistere – e che l’universo sia riuscito a produrre i pensieri che ribollono adesso nel flusso della mia coscienza.

Tuttavia lo sconcerto che provo pensando alla mia improbabile esistenza ha un curioso contrappunto: la difficoltà di immaginare la mia pura non-esistenza. Perché è così difficile immaginare un mondo senza me, un mondo in cui non ho mai fatto la mia comparsa? In fondo so di essere un dettaglio tutt’altro che necessario della realtà. Con una visione del genere è più facile accettare la vita come un intervallo contingente tra due infiniti di non esistenza. O accettare la morte se volete.

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Lo so: la sensazione che la qualcosità del reale dipenda dalla mia esistenza è un’illusione egocentrica. Ma non perde il suo notevole fascino neanche se la considero tale. Come posso restarne immune? Forse tenendo bene a mente che il mondo se l’è cavata benissimo senza di me per secoli e secoli, prima del mio improbabile e improvviso risveglio dalla notte dell’incoscienza, e che continuerà a cavarsela senza intoppi anche dopo il mio prossimo ed inevitabile momento in cui a quella notte farò ritorno.

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Se la mia nascita è accidentale, la mia morte è una necessità. E non posso non pensare alle parole del grande Jacques Monod.

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[1] NdR: e che non avranno mai modo di nascere.