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Chiudere i cicli

Energia: il flusso che muove tutto

Redazione Terra HumanaUltimo aggiornamento: 2026-10-1410 min di lettura

Il sole del mattino filtra tra più strati di foglie sul suolo coperto di un pendio mediterraneo

In breve

Il percorso della luce solare attraverso foglie, piante, animali e vita del suolo finché esce come calore. L'energia non circola: muove ogni ciclo.

Come scorre l'energia attraverso la terra

La prima frase onesta sull'energia è che non circola. L'acqua cade, si infiltra, sale come vapore e cade di nuovo. L'azoto passa da una foglia al suolo e torna in una radice. L'energia compie un solo viaggio. Arriva come luce solare, viene catturata nelle foglie, resta per un po' immagazzinata in zuccheri, legno, semi, carne e humus, ed esce come calore ogni volta che qualcosa cresce, si muove, respira o marcisce. Ciò che muove gli altri cicli di un paesaggio è questo flusso costante che viene dal sole. Senza di esso nessuna pianta solleverebbe acqua e nessun fungo libererebbe un nutriente.

La cattura avviene nella foglia. Zhu, Long e Ort hanno calcolato che la fotosintesi può trasformare in biomassa al massimo circa il 4,6 per cento dell'energia solare che raggiunge una foglia nella maggior parte delle piante, e circa il 6 per cento in quelle con la via C4, come il mais e molte graminacee tropicali. Su un'intera stagione in campo, anche le colture migliori mai misurate raggiungono solo circa la metà di questi limiti. Per quanto poco sembri, nutre quasi tutta la vita sulla terraferma: Field e colleghi hanno stimato che le piante fissano ogni anno circa 105 miliardi di tonnellate di carbonio, poco più della metà sulla terraferma.

Da lì l'energia viene passata oltre e consumata a ogni passaggio. Dallo studio di Raymond Lindeman del 1942 deriva la regola pratica per cui solo circa un decimo dell'energia di un livello della catena alimentare raggiunge il successivo; il resto se ne va in respirazione, movimento e calore corporeo. Il valore è una media, non una legge, ma il suo messaggio regge. Sulla terraferma il consumatore più grande di solito non è il capriolo o la capra, ma il suolo. Nei boschi, secondo una raccolta di dati di Cebrian, gli erbivori mangiano solo una piccola parte della crescita annuale. Il resto cade come foglie, rametti e radici morte e nutre funghi, batteri, acari e lombrichi che lo scompongono.

Le piante nutrono il suolo anche direttamente. Una parte degli zuccheri che producono scende nelle radici, nei funghi che le circondano e nella zona radicale come essudati. In una rassegna di esperimenti con marcatori, Pausch e Kuzyakov hanno trovato che le graminacee, per lo più perenni, mandano sottoterra circa una volta e mezza più carbonio assimilato delle colture annuali. Questo pagamento sotterraneo tiene in moto la vita del suolo, e con essa il ciclo dei nutrienti.

Il flusso di energia

Tocca una stazione per vedere le tecniche che chiudono il ciclo in quel punto.

Catturare sole, nutrire suolo
Luce sullefoglieCrescitadelle pianteRadicie funghiAnimaliLettierae potatureVita delsuoloHumus ecarboneCalore efrescura

Dove l'uso abituale della terra la spreca

L'agricoltura abituale perde energia per tre vie.

La luce cade sul suolo nudo. Un campo che resta arato e vuoto per mezzo anno in quel tempo non cattura nulla. La luce che una copertura verde avrebbe trasformato in zucchero scalda invece il suolo, lo secca e, su un pendio mediterraneo d'estate, lo rende così caldo da danneggiare la vita che contiene. Un frutteto a un solo strato sopra il suolo nudo usa un solo piano di un edificio che potrebbe averne diversi.

L'energia immagazzinata viene bruciata o portata via. Potature, paglia e residui colturali contengono l'energia di cui la vita del suolo ha bisogno. Dove vengono bruciati, quell'energia se ne va in pochi minuti come calore e fumo. Dove vengono portati via, lascia la terra per sempre. Il suolo resta affamato, la sua vita si dirada, e con essa spariscono l'humus e la struttura grumosa che trattengono acqua e nutrienti.

L'energia fossile colma il vuoto. L'agricoltura industriale sostituisce gran parte del lavoro che facevano il sole e la vita del suolo con energia da petrolio e gas. Un documento della FAO ha stimato l'energia usata lungo tutta la filiera alimentare, dalla produzione di concimi alla cucina, in circa 95 exajoule l'anno, circa il 30 per cento del consumo energetico mondiale. Il solo concime azotato costa caro: secondo l'Agenzia internazionale dell'energia, la produzione di ammoniaca assorbe circa il 2 per cento del consumo finale totale di energia, quasi tutto di origine fossile. Un'azienda che dipende da questo sussidio non funziona con la propria luce solare.

Tecniche che catturano più sole e lo trattengono nella terra

Alla base di tutte c'è uno scopo semplice: più foglie per più mesi, e tutto ciò che cresce torna alla vita del suolo invece di essere bruciato. Il metodo di progettazione di Bill Mollison parte dalle stesse domande: da dove viene il sole, da dove soffia il vento, come scende il pendio. Il grafico del ciclo qui sopra mostra quale tecnica agisce in quale stazione.

Luce sulle foglie. L'inerbimento e la pacciamatura viva tengono il suolo verde nei mesi freschi e umidi, quando un campo nudo non cattura nulla. La policoltura mescola piante di altezze e stagioni diverse, così che una cresca mentre un'altra riposa. Le piante pioniere chiudono più in fretta una superficie nuda e la rendono abitabile per ciò che verrà.

Crescita delle piante. Una foresta commestibile e l'agroforestazione sovrappongono più strati di foglie sopra lo stesso pezzo di terra. L'agricoltura sintropica dispone le piante secondo il bisogno di luce e il posto nella successione e le pota con decisione, così che il sistema continui a produrre nuova crescita. Le piante da biomassa si coltivano solo per essere tagliate, e una gilda vegetale riunisce specie che riempiono ciascuna un vuoto lasciato dalle altre.

Radici e funghi. La micorriza riceve zuccheri dalla pianta e li paga con acqua e fosforo presi da pori che nessuna radice raggiunge. Anche i rizobi nei noduli radicali delle piante azotofissatrici vivono degli zuccheri della pianta e con la loro energia fissano l'azoto dell'aria. Entrambi sono energia della foglia messa al lavoro sotto terra.

Animali. Nel sistema silvopastorale gli animali pascolano tra gli alberi e trasformano piante che il suolo non può usare direttamente in letame, che nutre la vita del suolo sul posto.

Lettiera e potature. La pacciamatura e la pacciamatura a strati stendono l'energia immagazzinata delle piante tagliate sulla superficie del suolo, dove lombrichi e funghi possono raggiungerla. Nel compost lo stesso materiale viene scomposto in un solo luogo; il calore che si sviluppa al suo interno è energia delle piante che si libera, e ciò che resta nutre la vita del suolo. Il sovescio fa crescere questo cibo per il suolo in una sola stagione, e la cultura a cumulo interra legno che nutre il suolo lentamente per anni.

Vita del suolo. La rete trofica del suolo è il consumatore più grande sulla maggior parte delle terre e il motore del ciclo dei nutrienti. Ben nutrita, costruisce con i suoi prodotti appiccicosi una struttura del suolo stabile.

Humus e carbone. L'humus è energia e carbonio trattenuti nel suolo per anni o decenni. Il biochar conserva una parte del carbonio delle potature molto più a lungo del pacciame, e la terra preta mostra che cosa possono costruire secoli di restituzione di cenere, carbone di legna e rifiuti.

Calore e frescura. Il rinverdimento della terra arida trasforma la luce che scalderebbe solo il suolo nudo di nuovo in evaporazione, che rinfresca. Gli alberi balia fanno ombra alle giovani piante e al suolo sottostante. Dove il calore è benvenuto, la pietra fa il contrario: una spirale delle erbe accumula il caldo del giorno e lo rilascia di notte, e la pacciamatura minerale protegge il suolo dove una copertura organica brucerebbe o volerebbe via.

Com'è a Sa Medada

Sa Medada è un pendio a Jerzu, in Ogliastra, sul versante orientale della Sardegna. Su questa terra la luce non manca. Gli inverni sono miti, e la stagione secca va all'incirca da maggio a settembre, quando il sole è più forte e la pioggia manca. D'estate a limitare la crescita non è la luce ma l'acqua; per questo qui il ciclo dell'acqua e il flusso di energia si separano a fatica. Un vecchio oliveto copre parte del terreno, sui pendii più ripidi cresce la macchia, e la carta dell'umidità ricavata dai dati LiDAR mostra un'area principale relativamente asciutta e impluvi più umidi ai margini.

Il Progetto Eden comincia quindi con piante pioniere, copertura del suolo e ritenzione dell'acqua. Dal punto di vista del flusso di energia significa che la luce deve cadere sulle foglie e non sulla terra nuda, e che ciò che cresce deve restare sulla terra come cibo per il suolo. Un'analisi di laboratorio del suolo ancora non esiste; sul suo humus e sulla sua vita quindi non affermiamo nulla.

Gli inverni miti permettono che in piena terra crescano piante che chiedono molto calore e molta luce, tra cui banani, mango, avocado, papaya, frutti della passione, litchi e moringa. Diverse azotofissatrici a crescita rapida sono già in terra, tra cui Leucaena, Inga edulis, Tephrosia e l'albero del corallo. Nei sistemi sintropici piante di questo tipo vengono potate regolarmente per nutrire il suolo; resta da vedere se su questo pendio funzionerà. Il sorbo domestico, piantato nel 2024 come primo albero, sta sul fianco sud molto caldo, dove il sole d'estate picchia più forte.

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Domande frequenti

Perché l'energia non è un ciclo come l'acqua o i nutrienti?

Perché si consuma mentre lavora. Acqua e nutrienti possono passare più e più volte per lo stesso campo. L'energia arriva come luce solare, resta per un po' immagazzinata in zuccheri, legno, humus e corpi animali, ed esce come calore ogni volta che qualcosa cresce, si muove o si decompone. Si può solo trasmettere, mai restituire. Per questo un paesaggio ha bisogno ogni giorno di luce nuova, e per questo il flusso di energia conta per ogni altro ciclo: acqua, nutrienti, carbonio e semi si muovono solo perché la luce del sole tiene qualcosa in vita e al lavoro.

Quanta luce solare usano davvero le piante?

Pochissima. Zhu, Long e Ort hanno calcolato che la fotosintesi può trasformare in biomassa al massimo circa il 4,6 per cento dell'energia solare che raggiunge una foglia nelle comuni piante C3, e circa il 6 per cento nelle piante C4 come il mais. Su un'intera stagione in campo, anche le colture migliori mai misurate raggiungono solo circa la metà di questi limiti. La maggior parte dei terreni fa molto peggio, soprattutto perché il suolo resta nudo o le piante sono troppo piccole per gran parte dell'anno. Il guadagno maggiore non sta quindi in una foglia migliore, ma in più foglie per più mesi.

Che cos'è la regola del dieci per cento?

È una regola approssimativa dell'ecologia, che risale allo studio di Raymond Lindeman su un lago di torbiera del 1942. Solo circa un decimo dell'energia assorbita da un livello della catena alimentare raggiunge il successivo: dalle piante agli erbivori, dagli erbivori ai predatori. Il resto va in respirazione, movimento e calore corporeo, oppure esce come escrementi e materia morta. Il valore è una media e varia molto tra gli ecosistemi. Spiega perché le volpi sono molte meno dei conigli, e perché la vita del suolo che mangia i resti morti è il consumatore più grande sulla maggior parte delle terre.

Bruciare potature e residui colturali spreca energia?

Dal punto di vista della terra sì. L'energia contenuta in foglie e legno era destinata a nutrire funghi, batteri, lombrichi e insetti del suolo, che lavorando costruiscono humus e liberano nutrienti. Il fuoco libera quell'energia in pochi minuti come calore e fumo, e con essa gran parte dell'azoto e della sostanza organica. Steso come pacciame, sminuzzato sulla superficie del suolo o trasformato in biochar con un procedimento più pulito, lo stesso materiale continua a lavorare sulla terra per mesi o anni.

Che cosa c'entra l'energia con il ciclo dell'acqua?

Della luce che cade su un paesaggio verde, molta più va a far evaporare l'acqua che alla fotosintesi. Per trasformare un litro d'acqua in vapore servono circa 2,45 megajoule, e quell'energia viene sottratta a foglie e aria: per questo un pendio coltivato resta più fresco di uno nudo. Dove nel suolo non c'è acqua, la stessa luce riscalda invece il terreno. Catturare energia e trattenere acqua sono quindi due facce dello stesso compito, e sulla terra arida di solito è l'acqua a decidere quanta luce le piante possono trasformare in crescita.

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I principi che agiscono qui

I principi di progettazione di David Holmgren che questa pagina mette in pratica.

Fonti

  • Zhu, Long and Ort, What is the maximum efficiency with which photosynthesis can convert solar energy into biomass?, Current Opinion in Biotechnology 19, pp. 153-159 (2008)
  • Ort, Zhu and Melis, Optimizing antenna size to maximize photosynthetic efficiency, Plant Physiology 155, pp. 79-85 (2011)
  • Zhu, Long and Ort, Improving photosynthetic efficiency for greater yield, Annual Review of Plant Biology 61, pp. 235-261 (2010)
  • Field, Behrenfeld, Randerson and Falkowski, Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components, Science 281, pp. 237-240 (1998)
  • Lindeman, The trophic-dynamic aspect of ecology, Ecology 23, pp. 399-418 (1942)
  • Cebrian, Patterns in the fate of production in plant communities, The American Naturalist 154(4), pp. 449-468 (1999)
  • Pausch and Kuzyakov, Carbon input by roots into the soil: quantification of rhizodeposition from root to ecosystem scale, Global Change Biology 24(1), pp. 1-12 (2018)
  • Allen, Pereira, Raes and Smith, Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements, FAO Irrigation and Drainage Paper 56 (1998)
  • Sims (FAO), Energy-smart food for people and climate, Issue Paper, Food and Agriculture Organization of the United Nations (2011)
  • International Energy Agency, Ammonia Technology Roadmap: Towards more sustainable nitrogen fertiliser production (2021)
  • Bill Mollison, Permaculture: A Designers' Manual, Tagari Publications (1988)

Ultimo aggiornamento: 2026-10-14