Così come è possibile allungare un elastico solo fino a un certo limite, superato il quale si spezzerà, così anche il pianera Terra ha dei limiti ambientali, superati i quali l’umanità provocherebbe un cambiamento radicale della situazione climatica attuale. I planetary boundaries definiscono proprio il limite alla forza che si può applicare sull’elastico, ovvero il limite alle attività umane prima che queste possano spezzare la resilienza della Terra.
Cosa sono i planetary boundaries
Il clima e l’ambiente del pianeta sono stati modellati per più di tre miliardi di anni dalle interazioni tra la geosfera (atmosfera, materiale inorganico, flusso dell’energia) e la biosfera (ecosistemi e organismi viventi). Oggi c’è un ulteriore fattore da considerare: l’antroposfera, ovvero l’insieme delle attività umane. Queste, infatti, sono in grado di alterare le condizioni dell’intero pianeta, fino a compromettere la resilienza della Terra, cioè la sua capacità di reagire ai cambiamenti e riequilibrarsi.
Per limitare l’impatto del fattore umano sull’ambiente si sono individuati i nove planetary boundaries, che rappresentano:
- i limiti allo sfruttamento di risorse naturali critiche per la stabilità della Terra, come l’acqua, il suolo o la biodiversità
- i limiti all’alterazione da parte dell’uomo di certi fenomeni biofisici, come la riduzione dell’ozono o l’acidificazione degli oceani
- il limite all’introduzione di nuove sostanze potenzialmente pericolose per l’ambiente
Se si rispettano questi limiti si rimane in una zona sicura (safe operating space), che garantisce la continuità delle condizioni ambientali così come si sono mantenute nell’olocene, ovvero da diecimila anni fa all’età preindustriale.
Perché dovremmo considerare l’olocene come stato di riferimento in cui mantenere la Terra? Perché questo è rimasto stabile e mite nel tempo, oltre ad essere l’unico conosciuto in cui la civiltà moderna ha potuto evolversi e prosperare.
Se, al contrario, si oltrepassano più limiti in contemporanea, si entrerebbe in una zona di rischio crescente, ove le attività umane perturbano l’intero sistema Terra a tal punto da provocare un suo cambiamento imprevedibile e sconosciuto, rendendo il pianeta un posto molto meno ospitale.
I planetary boundaries non rappresentano il punto di non ritorno, ma il confine della zona sicura in cui l’umanità può operare. C’è quindi una zona cuscinetto tra questi limiti e l’innesco di un cambiamento repentino. Questa zona permette alla società di avere tempo per reagire prima che il cambiamento sia irreversibile. Naturalmente però, più il limite è trasgredito e più è alto il rischio di un cambiamento radicale dell’intero sistema Terra, a causa di una sua destabilizzazione troppo elevata.
Interconnessione tra i planetary boundaries
Una differenza dei planetary boundaries rispetto ad altre limitazioni, come il limite delle polveri sottili nelle nostre città puntualmente superato, è che considerano le relazioni tra i vari processi naturali.
In questo modo, perciò, suggeriscono interventi che puntano a migliorare non un solo aspetto del pianeta alla volta (come il cambiamento climatico o la riduzione di biodiversità) ma più aspetti insieme, collegati tra loro.
Questo è importante perché gli effetti del superamento di un certo limite non sono lineari, ma si ripercuotono a cascata anche sugli altri processi naturali, coinvolgendo l’intero pianeta. In altre parole, il superamento di più limiti insieme crea un effetto maggiore e più complesso rispetto alla semplice somma degli effetti dei singoli limiti.
Planetary boundaries nel 2023
I planetary boundaries sono stati identificati nel 2009 con lo studio di Rockström e altri 28 scienziati internazionali. Rispetto a quella prima valutazione, in cui tre su nove erano già oltrepassati, l’aggiornamento di settembre 2023 ha evidenziato ben sei limiti trasgrediti.
Mentre il superamento di un singolo limite non comprometterebbe il sistema Terra, averne oltrepassati sei crea un effetto globale poco prevedibile, a causa delle strette interconnessioni tra le nove variabili.
Planetary boundaries già oltrepassati
Cambiamento climatico
Per valutare l’impatto delle attività umane sul cambiamento climatico sono usate due variabili di controllo: la concentrazione di anidride carbonica(CO2) e il forzante radiativo.
La prima è importante perché l’anidride carbonica è tra i maggiori gas serra emessi, oltre ad avere un lungo tempo di vita all’interno dell’atmosfera. Il limite alla sua concentrazione è fissato a 350ppm, per mantenere il riscaldamento globale al di sotto di 1.5°C. La concentrazione attuale media di anidride carbonica ha però già superato questo livello, arrivando a 417 ppm.
Il forzante radiativo misura invece quanto un fattore è in grado di modificare il flusso di energia entrante e uscente nel sistema Terra-atmosfera. Questo parametro è più inclusivo rispetto alla sola concentrazione di anidride carbonica. Infatti, considera anche altri fattori antropici che contribuiscono al riscaldamento globale, come gli altri gas serra e l’aerosol (particolato atmosferico). Un valore positivo del forzante radiativo indica accumulo di calore, e mentre in età preindustriale era di 0 W/m2, ora è di +2.91 W/m2.
Integrità della biosfera (perdita di biodiversità)
Come si vede dal grafico, in questo caso si stabiliscono due limiti: uno alla riduzione della variabilità genetica delle specie e l’altro (functional) alla compromissione delle funzioni essenziali della biosfera (come la produzione di cibo o regolazione del clima).
La variabilità genetica, e in generale la biodiversità, è fondamentale per avere ecosistemi sani e resilienti ai cambiamenti climatici. Per misurare la sua riduzione è usato quindi il tasso di estinzione delle specie, il quale è cresciuto fino a 100 volte di più rispetto ai precedenti 10 milioni di anni. Si stima, per esempio, che su 8 milioni di specie 1 milione è a rischio di estinzione.
Le funzioni ecologiche, indispensabili al sostentamento e alla crescita di tutti gli organismi viventi, vengono garantite fissando un limite alle risorse naturali e di energia che l’umanità può prelevare dalla biosfera. Questo è controllato limitando l’appropriazione umana della produttività primaria netta (human appropriation of net primary production), cioè la quantità di materia organica ed energia immessa dalle piante in un certo periodo di tempo. Lo sfruttamento di queste risorse avviene principalmente attraverso l’agricoltura, la silvicoltura e i pascoli.
Data la loro grande influenza nel regolare il clima globale, il cambiamento climatico e l’integrità della biosfera fanno parte dei core boundaries. Questo significa che, se trasgrediti, sono in grado da soli di alterare anche gli altri parametri e potenzialmente l’intero sistema Terra.
Nuove sostanze
All’interno di questa definizione sono incluse tutte quelle sostanze che, se non ci fossero le attività umane, non sarebbero presenti sulla Terra. Tra queste ci sono sostanze chimiche di sintesi (es. microplastiche), scarti radioattivi e organismi geneticamente modificati.
A oggi rimane ancora una sfida identificare un vero limite per la quantità di queste sostanze per non danneggiare la resilienza della Terra. Quindi al momento il limite è stabilito a 0%, come prima che queste sostanze esistessero, tranne per i casi in cui sono ritenute innocue.
Un caso esemplificativo di come certe sostanze immesse possono avere effetti devastanti e sconosciuti è quello dei clorofluorocarburi. Inizialmente si pensava fossero innocui, per poi dimostrarsi pericolosi per lo strato di ozono quando ormai erano già diffusi a livello globale.
Dato che la maggior parte delle nuove sostanze chimiche immesse non viene testata prima di essere rilasciata nell’ambiente, una soluzione potrebbe essere aumentare i controlli su queste. Quindi, sviluppare metodi di screening per controllare se queste sostanze sono predisposte a danneggiare l’ambiente, prima di essere rilasciate a livello globale.
Sfruttamento del suolo
La variabile di controllo per questo limite è la riduzione delle foreste, poiché sono gli ambienti terrestri più importanti per regolare il funzionamento della terra e del clima.
Per misurarla ci sono vari metodi, ma nell’ultima valutazione si sono usate le osservazioni satellitari. A livello globale è rimasto il 60% delle foreste rispetto all’olocene, scendendo fino al 34.2% in Europa.
Consumo dell’acqua dolce
L’eccessivo consumo di acqua dolce provoca una riduzione della biodiversità, della capacità di assorbire l’anidride carbonica dall’atmosfera e influisce sulla regolazione climatica.
La recente valutazione ha analizzato non solo l’acqua dolce direttamente presente in superficie o nelle falde (blue water) ma anche l’acqua disponibile alle piante, tramite l’umidità del terreno (green water).
Entrambi i limiti risultano superati da circa un secolo.
Ciclo dell’azoto e del fosforo
L’industria e l’agricoltura hanno fortemente alterato i cicli di due mattoni fondamentali per la vita, l’azoto e il fosforo. Questi due elementi entrano nell’acqua dei fiumi e degli oceani per mezzo soprattutto di fertilizzanti agricoli e acque reflue, sia industriali sia domestiche.
Aumentare la presenza di azoto e fosforo significa aumentare i nutrienti disponibili per le microalghe, che così proliferano causando l’eutrofizzazione di una zona acquatica. Questo fenomeno è uno dei responsabili della diminuzione di ossigeno negli oceani, poiché le microalghe in eccesso si decompongono attraverso batteri che consumano l’ossigeno presente. Una delle conseguenze è quindi anche la riduzione di biodiversità marina, a causa di mancanza di ossigeno.
Il limite è fissato perciò per prevenire l’anossia dell’oceano e l’ulteriore incremento di forme reattive dell’azoto.
Planetary boundaries non ancora oltrepassati
Acidificazione degli oceani
Gli oceani assorbono dall’atmosfera parte dell’anidride carbonica in eccesso, diventando più acidi, ovvero aumentando gli ioni H+ disciolti nell’acqua. Per questo motivo, questo limite è fortemente connesso con quello della concentrazione di anidride carbonica, dato che l’acidificazione aumenta in seguito all’aumento dell’anidride carbonica emessa.
Oceani più acidi significa rendere più fragili conchiglie, coralli e altre forme di vita acquatiche costituite da carbonato di calcio, perché questo si scioglie più facilmente in ambienti acidi.
A oggi il valore di acidificazione si trova poco al di sotto del limite imposto, ma si sta avvicinando sempre di più a questo a causa dell’aumento dell’anidride carbonica.
Aerosol atmosferico
L’aerosol atmosferico comprende particelle di varia natura chimica, dalle polveri vulcaniche a quelle emesse dai combustibili fossili.
Uno degli effetti sul sistema Terra è quello di alterare le attività monsoniche, come le piogge, e di conseguenza gli ecosistemi sostenuti da queste.
La quantità di aerosol viene misurata tramite la diminuzione della luce solare, dovuta all’assorbimento e alla deviazione da parte delle particelle nell’atmosfera. Data la grande varietà chimica delle particelle e la loro ampia diffusione geografica è difficile misurare l’apporto umano di aerosol. Al momento, però, si stima sia al di sotto del limite fissato.
Riduzione dello strato di ozono
Lo strato di ozono viene ridotto a causa di alocarburi gassosi (composti del carbonio e di elementi alogeni, come fluoro o cloro), rilasciati nell’atmosfera da industrie o altre attività umane.
Il limite da rispettare è una riduzione di massimo il 5% della concentrazione di ozono rispetto alle condizioni preindustriali. Al momento, grazie ad azioni condivise a livello globale, la sua alterazione da parte dell’uomo è diminuita. Perciò questo limite non è superato, tranne sull’Antartide durante i tre mesi primaverili australi (settembre-novembre).
Considerazioni finali
Continuare a studiare i planetary boundaries, cercando modi ancora più accurati per misurarli, è fondamentale per porre l’accento sulla necessità di regolare le attività umane a livello globale. Analizzare le relazioni tra questi rivela la straordinaria complessità del sistema Terra e quanto sia importante considerarlo nel suo insieme.
I limiti imposti non indicano i metodi da usare per rispettarli. Tuttavia, suggeriscono ai decisori politici la strada da seguire: ridurre il prima possibile l’impatto antropico, tenendo conto dell’interdipendenza dei processi naturali.
Referenze
- Science – Planetary boundaries: guiding human development on a changing planet
- Science – Earth beyond six of nine planetary boundaries
- Stockholm Resilience Centre – Planetary boundaries
