Helios, Vulcanus e Gaia

La Via Antiga

Data Revisione: 31 Gennaio 2012 - Articolo non ancora finito.

Prima di cominciare a narrare la storia della Terra, la storia della vita sulla Terra e, in particolare l'Antropocene e le interazioni Cerere Prometeo, è opportuno premettere alcune definizioni e idee.

Inoltre è molto comodo riportare le tre seguenti tabelle di dati per una rapida consultazione. Tutte le date vanno prese con un pizzico di buon senso.

La storia della Terra: l'Eone Adeano: 4.6 - 3.8 Gya.

All'inizio c'era solo Helios: l'Universo.

Ancora dovevano formarsi nell'ordine: la nosta galassia, la Via Lattea, la nostra stella: il Sole, il nostro Pianeta: la Terra e, in esso, vita abbondante: Gaia.

All'incirca 4.6 miliardi di anni fa, il nostro sistema stellare si formava all'interno di un braccio a spirale della Via Lattea per il collasso gravitazionale di una densa nube di gas, e prendevano forma insieme al Sole i pianeti, fra cui la Terra: dentro Helios nasceva Vulcanus.

Durante l'Eone Adeano, in un intervallo di tempo compreso tra i 4.6 e i 3.8 miliardi di anni fa, a seguito del calore prodotto dal decadimento degli isotopi radioattivi presenti nelle polveri di accrezione e dagli impatti dei corpi celesti catturati dalla forza gravitazionale del pianeta, i metalli fondevano e quelli pesanti affondavano verso il centro a formare il nucleo. La Terra si sviluppava stratificandosi in un nucleo (core) di ferro e nichel, in un mantello (mantle) di silicati pesanti e in un oceano magmatico di silicati leggeri che raffreddandosi lentamente davano origine ad una crosta simile alla crosta oceanica attuale (Stanley S. M., Earth System History. W. H. Freemann and Company 2009, ISBN 978-1-429-20520-7).

L'acqua, assieme ad altri composti volatili fra cui l'azoto, giungeva sulla Terra dagli asteroidi catturati dalla forza di attrazione gravitazionale (Lenton T., Watson A., Revolutions that made the Earth, Oxford University Press. 2011, ISBN 978-0-19-958704-9.

Essa si legava ai minerali come acqua di idratazione. Quindi, assieme ai minerali a cui si era legata, affondava nel mantello e poi veniva eruttata dai vulcani in atmosfera come vapore. Raffreddandosi il vapore si condensava e cadeva sulla superficie come pioggia. L'acqua iniziava così a riempire le depressioni superficiali primordiali creando il gran padre Oceano ( Margulis L., Dolan M. F., Early Life. Jones and Bartlett Publishers 2002, ISBN 0-763-71463-1 ).

In quei tempi lontani Gaia ancora non esisteva, c'erano interazioni solo tra Vulcanus ed Helios, in termini di scambi di energia e materia.

Si pensi, per esempio:

• al bombardamento meteorico e alla formazione del nostro satellite, la Luna, per l'impatto di un corpo celeste grande approssimativamente quanto Marte, chiamato Theia, come la madre di Selene, la dea greca della Luna;
• ai processi di formazione e distruzione delle atmosfere terrestri a causa dei venti solari;
• ai cicli geochimici di un pianeta senza vita.

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La storia della Terra: l'Eone Archeano: 3.8 - 2.5 Gya.

Attorno a 3.8 miliardi di anni fa, tra le nebbie del misteroso inizio dell'Eone Archeano, si passava dai precursori chimici non viventi alla prima cellula, alla vita.

Con le Banded Iron Formations (BIFs) trovate nel Quebec settentrionale, datate 3.8 miliardi di anni fa, si ha infatti una prima testimonianza della vita, e, più ancora, dell'esistenza di un processo metabolico di fotosintesi anossigenica, ovvero di fotosintesi che non produce ossigeno.

Poi, circa 3.5 miliardi di anni fa, da una presenza scarsa di organismi viventi si passava ad una abbondanza di organismi viventi. Tra Helios e Vulcanus nasceva Gaia.

Dall'epoca della sua formazione, 3,5 miliardi di anni fa circa, Gaia ha aggiunto ai cicli geochimici i cicli biochimici. L'interazione tra i cicli geochimici e i cicli biochimici ha portato alla formazione dei cicli biogeochimici.

Le interazioni tra Helios, sopra il dorso di Gaia, Gaia e Vulcanus, sotto il ventre di Gaia, determinavano i processi terrestri globali:

1. il bilancio energetico planetario, somma delle tre componenti: radiazione solare, calore geotermico, energia gravitazionale,
2. la circolazione delle placche tettoniche che determina la posizione delle terre emerse (Wilson Cycle),
3. la circolazione degli oceani,
4. la circolazione dell'atmosfera,
5. il ciclo delle rocce, il ciclo dell'acqua e gli altri cicli biogeochimici,
6. il bilancio acido-base planetario ([H⁺]),
7. il bilancio ossido-riduttivo planetario ([e^-]),
8. la coevoluzione della vita nell'ecosfera,
9. il clima planetario.

Modificato da un'idea in Jacobson, M., C., Charlson, R., J., Rhode, H., Orians, G., H. Earth System Science. From biogeochemical cycles to global change. International Geophysics Series Vol. 72. Academic Press 2000, ISBN 012379370X.

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La storia della Terra: l'Eone Proterozoico: 2.5 - 0.6 Gya.

l'Eone Proterozoico: 2.500 - 0.542 Gya

Ere	Periodi	Epoche	Durate
Paleoproterozoic 2.500-1.600 Mya, 900 My
Mesoproterozoic 1.600-1.000 Mya, 600 My
Neoproterozoic 1.000-542 Mya, 458 My

Nel corso di questo lunghissimo Eone, mentre nuove specie viventi prendevano vita in coevoluzione con l'ambiente, aggiungendo inesplorati sentieri metabolici al «metabolismo gaiano» preesistente, avvenivano tre rivoluzioni fondamentali.

1. All'incirca 2.7 miliardi di anni fa, feceva la sua comparsa un antenato dei cianobatteri attuali, capace di fotosintesi ossigenica, ovvero capace di di usare biossido di carbonio (CO₂), acqua (H₂O) e radiazione solare (hcλ^-1) per generare carboidrati (CH₂O) e ossigeno (O₂), provocando la prima Grande Ossidazione. Nell'arco di circa 500 milioni di anni, si aveva il passaggio da una atmosfera riducente (senza ossigeno) ad una atmosfera ossidante (con ossigeno, per quanto in quantità dapprima centesimale e poi decimale della quantità attuale). In corrispondenza con questo primo innalzamento della presenza di ossigeno in atmosfera la Terra sperimentava la prima glaciazione globale. la prima Snow Ball (Palla di Neve) si aveva infatti tra 2.5 e 2.2 Gya. Poi verso la fine dell'Eone Proterozoico, in corrispondenza con la seconda Grande Ossidazione, avvenuta tra 0.8 e 0.5 Gya, si avevano la seconda Snow Ball (0.71 Gya) e la terza Snow Ball (0.64 Gya).
2. All'incirca 2.0 miliardi di anni fa, per simbiogenesi cominciavano ad apparire organismi eucarioti, ovvero organismi contenenti al loro interno da una a tre classi di organelli (undulipodia, mitocondri e plastidi) derivanti da batteri che in precedenza vivevano come organismi indipendenti.
3. Ci vollero altri 1.5 miliardi di anni perchè la coevoluzione arrivasse a produrre le prime piante e i primi animali a partire dalle «chimere» monocellulari eucariotiche. Infatti i resti fossili di organismi eucarioti complessi, organismi multicellulari con tessuti differenziati, cominciano ad apparire in rocce datate a partire da 0.6 miliardi di anni fa.

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La storia della Terra: l'Eone Fanerozoico: 0.6 - 0.0 Gya.

l'Eone Fanerozoico: 0.542 - 0.000 Gya

Ere	Periodi	Epoche	Durate
Paleozoic 542-251 Mya, 291 My	Cambrian 542-488		54 My
	Ordovician 488-443		45 My
	Silurian 443-416		27 My
	Devonian 416-359		57 My
	Carboniferous 359-299		60 My
	Permian 299-251		48 My
Mesozoic 251-65 Mya, 186 My	Triassic 251-200		51 My
	Jurassic 200-146		54 My
	Cretaceous 146-65		81 My
Cenozoic 65-0 Mya, 65 My	Paleogene 65-23 D 42	Paleocene 65-57	8 My
		Eocene 57-35	22 My
		Oligocene 35-23	12 My
	Neogene 23-0 D 23	Miocene 23-5	18 My
		Pliocene 5-1.65	3.35 My
		Pleistocene 1.65-0.011500	1.6385 My
		Holocene 0.011500-0.000250	0.011250 My
		Anthropocene 0.000250-0	0.000250 My

...

Fino ad un miliardo di anni fa, le terre emerse erano abitate solo da comunità di procarioti, archaea e batteri.

Poi, verso 850 Mya e 800 Mya, le terre emerse si ricoprirono di alghe e di proto-licheni, organismi risultanti dalla simbiosi tra un fungo e un cianobattero o tra un fungo ed un'alga. Questi organismi, come i licheni di oggi, avevano le capacità di organicare il biossido di carbonio tramite fotosintesi ossigenica e di estrarre dalle rocce i minerali di cui abbisognavano tramite processi litolitici.

Le prime piante terrestri fanno la loro apparizione verso 470 Mya come spore fossili. Ma i primi fossili di frammenti di piante terrestri sono datati 450 Mya.

Sono stati individuati due siti in Nord America datati 440 Mya in cui si trovano suoli ben sviluppati che conservano resti fossili di piante (produttori primari), funghi (decompositori) e animali (predatori e detritivori) formanti ecosistemi terrestri riciclanti.

La prima grande estinzione di massa, delle cinque riconosciute sulla base dei ritrovamenti fossili di invertebrati marini, che distrusse circa il 60% di tutti i generi terrestri e marini allora esistenti, avvenne verso la fine dell'Ordoviciano.

I primi fossili di piante terrestri intere sono datati 425 Mya e i primi fossili di piante vascolari risalgono a 420 Mya.

Risalgono al Devoniano, attorno ai 400 Mya, i primi ecosistemi terrestri riciclanti ricchi di biodiversità.

E sempre nel Devoniano appaiono i primi alberi ovvero piante vascolari strutturate in radici, fusto, rami e foglie.

370 Mya troviamo i primi fossili di tetrapodi anfibi.

Verso la fine del Devoniano, attorno ai 364 Mya, si ebbe la seconda estinzione di massa che uccise tra il 70% e l'82% delle specie esistenti.

Alla fine del Permiano, circa 251 Mya, si registra la terza e la più grande estinzione di massa mai avvenuta sul pianeta che spense tra l'80% e il 95% di tutte le specie marine viventi. Siberian Traps (da 1 a 4 km³).

Alla fine del Triassico, circa 205 Mya, si registra la quarta estinzione di massa che portò all'estinzione il 50% delle specie marine e l'80% dei quadrupedi terrestri.

200 Mya compaiono i primi fossili di mammiferi placentati.

Alla fine del Cretaceo, verso i 65 Mya, si ebbe la quinta estinzione di massa associata alla scomparsa dei dinosauri, proto-uccelli esclusi. Deccan Traps (500.000 km³).

...

L'Epoca Olocene.

L'Olocene comincia circa 11.500 anni fa, alla fine di una fase di raffreddamento globale denominata Younger Dryas che durò 1.300 anni, da 12.900 anni fa a 11.600 anni fa. All'inizio di questa epoca, temporalmente posizionata all'interno di una fase interglaciale, Homo sapiens addomesticava le prime piante e i primi animali, iniziava le attività di coltivazione della terra e di allevamento degli animali, fondava le prime comunità sedentarie. Con il consolidarsi della rivoluzione agricola, circa 7.500 anni fa, cominciava la costruzione delle prime città, e, circa 5.500 anni fa, i Sumeri inventavano il primo sistema di scrittura.

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L'Epoca Anthropocene.

L'Anthropocene comincia circa 250 anni fa ovvero con l'avvio della rivoluzione industriale.

Interazioni tra Helios e Gaia.

Oggi tra Helios e Gaia esistono scambi prevalentemente di energia e scambi limitati di materia:

• da Helios entrano in Gaia:
  • radiazione solare, circa 235 Wm^-2 (Irradianza Solare 341 Wm^-2 meno Albedo 106 Wm^-2 ), di cui il 98% è così ripartito ( Lambers H., Chapin III F. S., Pons T. L., Plant Physiological Ecology, Second Edition, Springer Science Business Media. 2008, ISBN 978-0-387-78341-3):
    • 7% UV, Ultraviolet Radiation 300-400 nm,
    • 50% PAR, Photosynthetically Active Radiation 400-700 nm,
    • 43% IR, Infrared Radiation 700-3.000 nm,
  • radiazioni da altre sorgenti celesti,
  • meteoriti;
• da Gaia escono verso Helios:
  • radiazione terrestre nell'infrarosso con lunghezze d'onda prevalenti attorno ai 10.000 nm,
  • molecole di gas leggeri (H, H₂, He, O), che riescono a vincere l'attrazione del campo gravitazionale terrestre,
  • antroposistemi come satelliti, sonde, razzi, navi spaziali con o senza equipaggi umani.

L'energia irradiata dal Sole genera e mantiene il ciclo dell'acqua (water cycle).

Interazioni tra Vulcanus e Gaia.

Oggi tra Gaia e Vulcanus, all'opposto, esistono scambi prevalenti di materia e scambi limitati di energia:

• da Vulcanus entrano in Gaia:
  • calore (circa 0,060 Wm^-2), generato da:
    • decadimento radioattivo, dovuto principalmente a isotopi instabili di potassio (K), uranio (U) e torio (Th) contenuti nella Crosta, da cui proviene il 25% del calore generato dal decadimento radioattivo, e nel Mantello, da cui proviene il 75% del calore generato dal decadimento radioattivo, e
    • cristallizzazione del ferro fuso del nucleo superiore per formare il nucleo interiore solido (Smith G. A., Pun A. How does Earth work? Physical geology and the process of science. Pearson Education 2006, ISBN 0130341290);
  • gas, fra cui vapor acqueo (H₂O_v), biossido di carbonio (CO₂), biossido di zolfo (SO₂), acqua (H₂O_l), magmi, lapilli e fumi che fuoriescono dai vulcani sommersi ed emersi e dalle dorsali medioceaniche;
• da Gaia escono verso Vulcanus: gas, acqua, sedimenti e rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie nelle zone di subduzione.

L'energia liberata da Vulcanus genera e mantiene il ciclo delle rocce (rock cycle).

Interazioni tra Helios, Vulcanus e Gaia.

Il bilancio energetico planetario non è costante nel tempo.

Dalla formazione della Terra ad oggi, la radiazione solare è aumentata di circa il 30%, la generazione di calore geotermico da parte dei processi di decadimento radioattivo è diminuita per il progressivo autoconsumo del carburante fissile, e l'interazione gravitazionale tra Sole, Terra e Luna, che si traduce nella formazione ciclica delle maree con influenza enorme sulla vita degli organismi acquatici e, di conseguenza, sui cicli biogeochimici, è cambiata per il rallentamento progressivo della rotazione terrestre.

I cicli biogeochimici sono interconnessi.

In particolare, il ciclo dell'acqua e il ciclo delle rocce sono interconnessi: l'acqua è legata ad alcuni minerali, l'acqua è trasferita dalla litosfera all'astenosfera nelle zone di subduzione e dall'astenosfera alla litosfera nelle zone di diffusione (dorsali medio atlantiche e vulcani), l'acqua è un agente di disgregazione fisica e chimica, di erosione (trasporto), di soluzione, evaporazione e precipitazione, di deposizione, processi tutti partecipi alla generazione delle rocce sedimentarie.

Prometeo comincia il suo nuovo percorso con il piede sbagliato.

Se fin dai tempi della rivoluzione agricola l'uomo aveva cominciato a sottrarre spazi a Cerere, solo con la rivoluzione industriale l'uomo iniziava a produrre rifiuti su scala significativa. Ed è proprio la produzione umana di rifiuti, insieme alla sempre crescente sottrazione di terre a Cerere, che ci obbliga a distinguere in Gaia due nuovi soggetti: dentro Gaia nascevano Cerere e Promenteo.

Prima, ogniqualvolta in Gaia coevolvevano nuovi organismi viventi con il concomitante sviluppo di nuovi sentieri metabolici, questi, essendo ciclici, si aggiungevano ai cicli biogeochimici preesistenti integrando il metabolismo gaiano.

Dalla rivoluzione industriale in avanti, i «sentieri antropochimici», non essendo ciclici perchè producenti rifiuti, devono essere mantenuti distinti dai cicli biogeochimici, non possono essere integrati nel metabolismo gaiano.

Anche se la specie umana, con tutti i suoi antroposistemi, fa parte di Gaia, le interazioni umane devono essere tenute distinte dalle interazioni di tutti gli altri organismi viventi; i sentieri antropochimici vanno affiancati ai cicli biogeochimici ma tenuti distinti fino al momento in cui cesseranno di essere rettilinei e diventeranno ciclici. A quel punto anche i sentieri metabolici umani potranno essere aggiunti ai cicli biogeochimici e intehrati nel metabolismo gaiano.

Dobbiamo tendere verso processi di produzione e di consumo che non generano rifiuti perchè la produzione di rifiuti equivale alla sottrazione di materie prime per gli altri organismi viventi presenti e futuri e comporta la generazione di agenti tossici per gli organismi viventi.

Del resto già nel passato si sono presentate nuove specie che hanno prodotto rifiuti. Ma mentre allora è stato necessario aspettare che coevolvessero nuovi organismi capaci di utilizzare i rifiuti che continuavano ad essere prodotti e ad accumularsi, oggi lo stesso produttore di rifiuti (Homo sapiens) deve imparare a riusarli, riciclarli, trasformarli in materie prime o smettere di produrli.

The biological innovations at the source of revolutionary changes in the environment involve the accumulation of a novel waste product - be it oxygen in the atmosphere, or the flushing of the weathered elements to the ocean. To stop these waste product accumulating indefinitely, and mantain high productivity, it is necessary that new types of life evolve to form closed recycling loops.

Traduzione. Le innovazioni biologiche alla base dei cambiamenti ambientali rivoluzionari comportano l'accumulazione di nuovi rifiuti, siano essi ossigeno in una atmosfera riducente o il trasporto degli elementi erosi agli oceani. Per bloccare l'accumulazione indefinita di questi rifiuti è necessario che evolvano nuovi tipi di vita capaci di formare circuiti chiusi riciclanti.

( Lenton T., Watson A., Revolutions that made the Earth. Oxford University Press 2011, ISBN 978-0-19-958704-9 ).

Tutti i processi umani oggi rettilinei possono diventare ciclici.

È solo un problema di costi e quindi di scelta. Mi spiego. Se in qualità di produttore (singolo o multinazionale, il discorso non cambia) produco rifiuti vuol dire che accollo agli ecosistemi e alle comunità il costo generato da tali rifiuti (inquinamento, immobilizzazione o sottrazione di risorse durevole, accumulazione in discarica). Ma vuol dire anche che posso vendere ai consumatori ad un prezzo inferiore in quanto non devo girare loro i costi sostenuti per evitare di produrre rifiuti. Quindi bisogna rendersi conto che abbiamo a che fare con un problema sia di produzione sia di consumo. Bisogna impegnarci a progettare sistemi produttivi e di consumo a zero rifiuti. Non basta produrre a zero rifiuti, bisogna anche consumare prodotti che non generano rifiuti dopo essere stati consumati. Se il prezzo dei prodotti che non producono rifiuti nelle fasi di produzione e consumo è troppo alto allora devo temporaneamente rinunciare a quei prodotti e aspettare che innovazioni di tecnologia (lato produzione) e di stile di vita (lato consumo) permettano la produzione e il consumo a rifiuto zero a prezzi accessibili. È facile accollare agli ecosistemi o alle comunità sia parte dei costi di produzione, a tutto vantaggio degli investitori, sia minori prezzi di consumo a tutto vantaggio degli acquirenti. I conti ahimé però tornano sempre e quello che guadagnano in più gli investitori e/o pagano in meno gli acquirenti, lo pagano gli ecosistemi, le comunità, gli ecosistemi futuri e le generazioni future.

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Interazioni tra Cerere e Prometeo.

Oggi l'azione umana (Prometeo) è a scala planetaria e codetermina assieme a Helios, Cerere (quello che resta di Gaia una volta sottrattole Prometeo) e Vulcanus i processi terrestri globali.

La specie umana agisce prevalentemente:

• sul bilancio energetico planetario tramite emissioni nette di gas serra (un tipo di rifiuto), e
• sugli ecosistemi praterie e foreste, sostituendoli con antroposistemi, diminuendo il potenziale evolutivo, la biodiversità e l'ecodiversità di Gaia e quindi provocando un indebolimento della resistenza e della resilienza della stessa.

Azione umana sul bilancio energetico planetario.

I dati indicano che nei 215 anni tra il 1750, inizio della rivoluzione industriale, e il 1965, la concentrazione atmosferica di CO₂ è aumentata da 280 ppm a 324 ppm, ovvero con un incremento di 44 ppm, a cui corrisponde un incremento assoluto di carbonio atmosferico di circa 90 GTC, dove GTC indica 10⁹ Tonnellate di Carbonio, considerando che 1 ppm è equivalente a 2,13 GTC (Archer, D. The long thaw. How humans are changing the next 100.000 years of Earth climate. Princeton University Press 2009, ISBN 978-0-69113-654-7).

Come si arriva a stabilire che 1 ppm è equivalente a 2,13 GTC? Tutto deriva da una stima del volume dell'atmosfera terrestre in condizioni standard pari a 4.0 × 10²¹ litri, determinata da Verniani F., The total mass of the Earth's atmosphere, Journal of Geophysical Research 71: 385-391, 1966.

Infatti dato il volume dell'atmosfera terrestre in condizioni standard, otteniamo immediatamente il volume di 1 ppm in volume pari a 4.0 × 10¹⁵ litri, da cui, dividendo tale volume per 22.4 litri mole^-1, il volume di una mole di molecole allo stato gassoso in condizioni standard di temperatura e pressione, otteniamo il numero di moli che compongono 1 ppm in volume dell'atmosfera terrestre: 1.8 × 10¹⁴ mol. Poiché una mole di molecole di biossido di carbonio contiene una sola mole di atomi di carbonio e poiché il peso di una mole di atomi di carbonio è pari al peso atomico del carbonio in grammi ovvero P_molC = 12 g mole^-1, allora il peso di 1 ppm in volume di carbonio è pari a 1.8 × 10¹⁴ mol × 12 g mol^-1 = 2.1 10¹⁵ g a cui corrispondono 2.1 10¹⁵ g × 10^-15 GT g^-1 = 2.1 GT di carbonio, essendo 1 GT = 1 × 10¹⁵ g.

Ma nei 40 anni tra il 1966 e il 2005, vedi il sito Dr. Pieter Tans, NOAA/ESRL «Trends in Atmospheric Carbon Dioxide», i dati indicano che la specie umana ha emesso 300 GTC, di cui 86 GTC dalla combustione di carbone, 98 GTC dalla combustione di petrolio, 36 GTC dalla combustione di metano, 5 GTC dalla produzione di cemento e 75 GTC dalla deforestazione. Nel corso del medesimo periodo, la concentrazione di CO₂ nell'atmosfera è aumentata da 324 ppm a 385 ppm, ovvero con un incremento di 61 ppm, a cui corrisponde un incremento assoluto di carbonio atmosferico di circa 130 GTC. Poichè la specie umana ha emesso in atmosfera 300 GTC e in atmosfera l'incremento è stato di soli 130 GTC, ne discende che gli oceani, le piante terrestri e il suolo hanno assorbito 170 GTC, ovvero il 57% di carbonio emesso (Volk T. CO₂ rising. The world greatest environmental challenge. MIT Press 2008, ISBN 978-0-26222-083-5).

L'aumento antropogenico della concentrazione nell'atmosfera di gas serra (Mann, M., E., Kump, L., R. Dire prediction. Understanding global warming. Dk Publishing 2008, ISBN 978-0-75663-995-2) fino a raggiungere i livelli presenti:

• biossido di carbonio (CO₂): 386.000 ppb, con un potenziale di riscaldamento globale pari a 1,
• metano (CH₄): 1.774 ppb, con un potenziale di riscaldamento globale in 100 anni pari a 25 volte il biossido di carbonio,
• ossido di diazoto (N₂O): 319 ppb, con un potenziale di riscaldamento globale in 100 anni pari a 298 volte il biossido di carbonio,
• triclorofluorometano (CFC-11): 0,251 ppb, con un potenziale di riscaldamento globale in 100 anni pari a 4.750 volte il biossido di carbonio,
• diclorodifluorometano (CFC-12): 0,538 ppb, con un potenziale di riscaldamento globale in 100 anni pari a 10.900 volte il biossido di carbonio,
• trifluorometano (HCFC-22): 0.169 ppb, con un potenziale di riscaldamento globale in 100 anni pari a 1.810 volte il biossido di carbonio,

che corrispondono a un potenziale di riscaldamento globale pari a 532.000 ppb di biossido di carbonio (386.000 da biossido di carbonio e 146.000 ppb da altri gas serra, vapor acqueo escluso), interagisce con il bilancio energetico planetario, provocando un aumento della temperatura planetaria, ovvero un aumento della temperatura atmosferica e oceanica, lo scioglimento iniziale dei ghiacci di Groenlandia e Antartide Occidentale, un innalzamento del livello dei mari, la sommersione di aree costiere densamente popolate, lo spostamento di milioni di profughi in cerca di nuove aree in cui sopravvivere (Schmidt, G., Wolfe, J. Climate Change. Picturing the science. W.W. Norton & Company 2009, ISBN 978-0-39333-125-7), lo scioglimento dei ghiacci artici e del permafrost circumpolare, l'incremento dei cicloni tropicali atlantici, l'aumento degli eventi di siccità, ondate di calore, piogge brevi e torrenziali, esondazioni repentine, la diminuzione dei colpi di freddo, l'aumento delle probabilità di estinzione di ecosistemi e di organismi viventi superiori, in primis barriere coralline e mammiferi della fauna artica.

Azione umana sugli ecosistemi praterie e foreste.

La superficie terrestre ha un'area di circa 510 10⁶ km², dove, forse è bene metterlo in evidenza, 1 km² è pari a 100 ettari e 10⁶ km² sono pari a 100.000.000 di ettari. In questa epoca geologica, l'area della superficie terrestre è suddivisa in:

• 360 10⁶ km² coperti da oceani e
• 150 10⁶ km² coperti da terre emerse.

Delle terre emerse:

• 60 10⁶ km² sono terre «inospitali»: ghiacci, tundre, steppe fredde e/o aride e deserti, e
• 90 10⁶ km² sono terre «ospitali»: praterie e foreste.

Delle terre ospitali:

• 75 10⁶ km² sono le terre ospitali sottratte dall'uomo agli ecosistemi praterie e foreste per realizzare antroposistemi, mentre
• 15 10⁶ km² sono le terre ospitali rimaste agli ecosistemi praterie e foreste.

Nel dettaglio, la specie umana sta usando le terre ospitali sottratte agli ecosistemi praterie e foreste come segue:

• 25 10⁶ km² per selvicoltura;
• 35 10⁶ km² per pascolo;
• 15 10⁶ km² per terre arabili.

Gli antroposistemi «pesanti» (aree residenziali, commerciali, industriali, militari, e loro infrastrutture di collegamento) coprono attualmente tra i 2 × 10⁶ km² e i 5 × 10⁶ km² che vanno sottratti agli antroposistemi «leggeri» (silvosistemi e agrosistemi).

Nel mondo ci sono circa 100.000.000 di km di strade (fonte CIA The World Factbook) ovvero 100 miliardi di metri di strade. Se ipotizziamo una larghezza media delle strade pari a 10 m, risulta che le sole strade coprono una superficie pari a 1.000 miliardi di metri quadrati ovvero 1 × 10⁶ km². Le strade coprono un novantesimo delle terre emerse ospitali. Abbiamo trasformato 100 milioni di ha, un tempo praterie e foreste, in strade per correre con le nostre automobiline!

Da questi dati, è immediato verificare che il vettore di ripartizione delle terre emerse tra ecosistemi praterie e foreste e antroposistemi è pari a (10%, 50%) e il vettore di ripartizione delle terre emerse ospitali tra ecosistemi praterie e foreste e antroposistemi è pari a (16,67%, 83,33%), vettori con valori troppo sbilanciati per consentire a Gaia di regolare, tramite reazioni negative (negative feedbacks) e positive (positive feedbacks), la temperatura e il clima del pianeta.

Azione umana sullo strato di ozono stratosferico, ovvero il Buco nell'Ozono.

Altre azioni umane tendono a indebolire la resistenza e la resilienza di Gaia. Basti pensare al Buco nell'Ozono.

Lo scudo di ozono stratosferico si formò dopo la Grande Ossidazione, oltre due miliardi di anni fa e da allora ha sempre protetto gli organismi viventi dalla radiazione solare UVB (280 − 315 nm). Tale radiazione è capace di procurare ingenti danni alla salute di tutti gli organismi viventi: tumori della pelle, catarrate, danni a piante e a plankton.

Nel 1972, James Lovelock, durante un viaggio nel l'Atlantico meridionale, scoprì che i gas CFC prodotti fin dai tempi della loro invenzione, avvenuta nel 1930, erano ancora presenti nell'atmosfera.

Nel 1985 Joe Farman e colleghi pubblicarono la loro scoperta del buco nell'ozono: i gas CFC stavano effettivamente riducendo e assottigliando lo schermo protettivo di ozono.

Dopo solo due anni da tale scoperta, nel 1987 fu stipulato il Protocollo di Montreal per bandire progressivamente l'emissione di gas distruttori dell'ozono stratosferico. Nonostante ciò, il buco nell'ozono ha continuato ad allargarsi per via del ritardo esistente tra la riduzione delle emissioni di CFC a terra e il loro ruolo nella distruzione di ozono stratosferico.

Probabilmente, già in passato, alla fine del Permiano, si verificò una riduzione notevole dello strato protettivo di ozono dovuto alla presenza di gas alogeni (cloro o bromo) eruttati dai vulcani, riduzione che codeterminò la più grave estinzione di massa della storia della vita sul pianeta Terra.

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Conclusioni.

Per quanto sopra segue che:

• con l'azione sul bilancio energetico planetario la specie umana genera la messa in moto di uno sconvolgimento climatico,
• con l'azione sugli ecosistemi praterie e foreste la specie umana toglie a Gaia la facoltà di resistere e di reagire tempestivamente per ripristinare le condizioni climatiche di interesse della specie umana medesima.

Poichè i processi terrestri globali sono interrelati, i cambiamenti prodotti dalla specie umana sul bilancio energetico planetario e sugli ecosistemi praterie e foreste si riverberano su tutti gli altri processi terrestri globali, innescando una successione di reazioni positive e negative che stanno portando Gaia verso una nuova posizione di equilibrio, che, nel lungo termine, sfocerà in una ridefinizione del clima e della vita sul pianeta e, in particolare, della posizione della specie umana in Gaia. Quando un sistema si porta su una nuova posizione di equilibrio, si trasforma e alcune componenti vengono eliminate, altre ridotte, altre rafforzate, altre ancora emergono ex novo (senza per questo andare contro le leggi di conservazione della materia e dell'energia). È questa l'eredità che desideriamo lasciare alle generazioni future? Siamo arrivati al limite di cui al film «Ultimatum alla Terra» (The day the Earth stood still)?

Niente di cui sorprenderci. Del resto alla fine dell'eone Archeano, quando l'atmosfera terrestre passò da una atmosfera riducente ad una atmosfera ossidante ci fu un riposizionamento dei batteri anaerobici che furono costretti per sopravvivere a riparare negli ambienti con poco o nessun ossigeno ovvero sotto terra e sotto acqua, lasciando la superficie terrestre ai batteri aerobici.

Il sistema gaiano cambia posizione nel tempo per molteplici cause e va incontro a repentine esplosioni evolutive e drastiche estinzioni. Si pensi all'esplosione di biodiversità avvenuta all'inizio del Cambriano o alla drastica riduzione dello strato di ozono, formatosi dopo la Grande Ossidazione, che si ipotizza sia avvenuta alla fine del Permiano in concomitanza con la più grave estinzione di massa.

Ma quali potrebbero essere gli esiti del cambiamento climatico in corso?

Scenari Apocalittici.

Secondo gli scenari apocalittici, il pianeta Terra raggiungerebbe stati di equilibrio a temperature medie globali o altissime (dai 50 ℃ in su: Hothouse) o bassissime (dai 50 ℃ in giù: Snowball Earth, Icehouse), letali o per Homo sapiens e la stragrande maggioranza degli organismi eucarioti complessi o per tutti gli organismi viventi, procarioti inclusi. I ricercatori danno il raggiungimento di tali stati di equilibrio per molto improbabili, per quanto non possano escluderli, considerate le ancora frammentarie conoscenze dei meccanismi di reazione (positive and negative feedbacks) di Gaia.

Scenari Moderati.

Secondo gli scenari moderati, il pianeta Terra raggiungerebbe stati di equilibrio a temperature globali medie più calde delle attuali di al più 6 ℃ nel corso di questo secolo unitamente ad una marcata riduzione dell'ecodivesità degli ecosistemi planetari e della biodiversità delle specie viventi. Questo risultato è dato per probabile nel caso in cui la specie umana continui a impattare su Gaia così come sta facendo. Ancora molta incertezza regna circa gli effetti per gli ecosistemi e per le società umane e, corrispondentemente, circa le misure da intraprendere. Sembra comunque probabile che la specie umana abbia esteso la durata del periodo interglaciale in cui stiamo vivendo, posticipando l'arrivo della prossima era glaciale.

Gira e rigira alla fine ci troviamo di fronte a due possibili classi di scelte alternative:

1. politiche di attesa,
2. politiche di intervento, e fra queste:
• politiche regressive,
• politiche aggressive.

Politiche di attesa (per alcuni business as usual, per altri burn baby burn).

...

Un fatto che mi lascia un profondo senso di frustazione è quello di leggere libri divulgativi di professori universitari che riportano pensieri del tipo seguente, allo stesso tempo denuncia e accettazione di un «fato inevitabile», senza che segua una serie di decisioni politiche che mettano in opera adeguate azioni di conservazione della Natura e di ridefinizione delle interazioni Cerere Prometeo. Ma non esistono più sistemi politici capaci di fare le cose nel modo giusto? Non esistono più uomini eccellenti (οι αριστοι)?

Perhaps this book will offer a few morsels of hope showing that there are people, living far from the highway, who know how to survive in the forest without destroying it. But the foces that want to consume the forest are overwhelming. During the next hundred years Earth's human population may be too voracious to allow much wilderness to survive. Even if we temper our appetites, only a few scrap of wilderness, each as isolated as Central Park, will remain. We will have forever denied our descendants the chance of living an adventure like the one I describe in this book. I am no futurist, but I accept that the loss of Amzonian forest will deplete the soils, create worldwide changes in climate, and result in an extinction of species as great as that at the end of the Cretaceus era, sixty -five million years ago, when the indifferent heavens ... caused about 50 percent of all species to disappear.

Forse questo libro offrirà alcune briciole di speranza mostrando che ci sono popoli, che vivono lontani dall'autostrada, che sanno come sopravvivere nella foresta senza distruggerla. Ma le forze che vogliono consumare la foresta sono sopraffacienti. Durante i prossimi cento anni la popolazione umana della Terra potrebbe essere troppo vorace da permettere l'esistenza di tanta Natura. Anche se noi modereremo i nostri appetiti, soltanto alcune briciole di natura, isolate come Central Park, rimarranno. Noi negheremo per sempre ai nostri discendenti la possibilità di vivere un'avventura come quella che descrivo in questo libro. Non prevedo il futuro, ma mi rendo conto che la perdita della foresta amazzonica impoverirà i suoli, creerà cambiamenti climatici di scala planetaria e risulterà in una estinzione di specie così grande come quella avvenuta alla fine del Cretaceo, sessantacinque milioni di anni fa, quando l'indifferenza dei cieli ... causò la scomparsa di circa il 50 percento delle specie presenti sul pianeta.

Campbell, D.G., A Land of Ghosts. The Braided lives of people and the forest in far western Amazonia. Houghton Mifflin Company 2005, ISBN 978-0-395-71284-9

Io penso che sia necessario cambiare. Ma cambiare come?

Politiche di intervento.

...

Politiche regressive.

...

Politiche aggressive.

Le politiche da intraprendere verso gli ecosistemi per me sono tre da implementare progressivamente tramite un piano mondiale a 30 anni:

1. restituire superficie terrestre a Cerere; passare da 75 10⁶ km² a 45 10⁶ km² di terre ospitali occupate da antroposistemi, restituendo così a Cerere 30 10⁶ km² oggi occupati da agrosistemi (coltivazioni e pascolo), silvosistemi e antropositemi pesanti, per ridurre la perdita di ecodiversità e biodiversità e aumentare la resistenza e la resilienza di Gaia ai cambiamenti climatici,
2. ristrutturare il sistema energetico globale; passare da una civiltà basata principalmente sui vettori energetici fossili a una civiltà basata principalmente sulle tecnologie solari termodinamiche e fotovoltaiche, per azzerare progressivamente l'immissione di biossido di carbonio in atmosfera da combustibili fossili, e rendere disponibili gli idrocarburi per altre produzioni utili,
3. trasformare i sentieri antropochimici da rettilinei a ciclici; in questo modo sarà possibile integrare i sentieri antropochimici nei cicli biogeochimici del metabolismo gaiano e garantire la sostenibilità dei processi umani per le generazioni future, riducendo drasticamente ingiustizie ambientali e sociali.

Questi obiettivi sono tutti interrelati e necessitano anche di profonde trasformazioni sociali di cui si tratterà in un altro scritto.

Non sono un tecnico ma desidero comunque lo stesso suggerire a grandi linee come realizzare i tre obiettivi enunciati sopra.

Restituire superficie terrestre a Cerere

...

Ristrutturare il sistema energetico globale

...

Trasformare i sentieri antropochimici da rettilinei a ciclici

...

Infine, come azione laterale, denunciare e punire quanti promuovono, non bloccano pur avendone la responsabilità o si avvantaggiano da campagne di disinformazione atte a insinuare falsi dubbi sui temi ambientali. Vedi, ad esempio, i libri di Lomborg, lo scienziato che affermava di poter dimostrare che non è in atto alcun riscaldamento globale indotto dalle attività umane: Lomborg B. The skeptical environmentalist. Measuring the real state of the world. Cambridge University Press 2001, ISBN 0-52180-447-7 e Lomborg B. Cooli it: the skeptical environmentalist's guide to global warming. Knopf Publishing Group 2007, ISBN 0-52180-447-7.

Per chi, dopo la lettura dei libri di Lomborg, avesse dei dubbi sulla invalidità delle tesi di Lomborg, consigliamo di leggere: Friel H. The Lomborg deception. Yale University Press 2010, ISBN 9780307266927.

Nel libro l'autore mette in luce con puntigliosità la mancanza di rigore scientifico delle tesi sostenute da Lomborg.

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