Agroecosistemi
Agroecosistemi: competizione o collaborazione?
Nel dibattito scientifico contemporaneo, la dicotomia tra competizione e collaborazione all’interno degli agroecosistemi costituisce uno degli argomenti abbastanza dibattuti.
Gli agroecosistemi, in quanto sistemi biologici intrinsecamente adattativi e complessi, non si collocano lungo un asse lineare competizione–cooperazione, ma manifestano dinamiche simultanee e contestuali, mediate da segnali biochimici (a concentrazioni bassissime ndr), da interazioni trofiche e da processi agroeco-evolutivi (Tilman, 1982; Brooker et al., 2008).
La domanda corretta che forse dovremmo porci é: in quali condizioni ecologiche, metaboliche e gestionali prevale una dinamica sull’altra, e con quali implicazioni funzionali?
La competizione rappresenta uno dei pilastri teorici dell’ecologia classica.
A partire dai lavori di Gause’s Law e dagli sviluppi successivi di Robert H. MacArthur, il funzionamento delle comunità vegetali è stato interpretato come il risultato di interazioni competitive per risorse limitanti: luce, acqua, nutrienti minerali e spazio (Tilman, 1982).
In questo quadro teorico, due organismi che condividono esattamente la stessa nicchia ecologica non possono coesistere stabilmente nel lungo periodo.
Questa impostazione ha avuto un impatto enorme sull’agronomia del Novecento, contribuendo a costruire un modello produttivo fondato su tre assunti impliciti:
• ridurre al minimo la presenza di specie “non utili”,
• eliminare ogni forma di interferenza biologica,
• concentrare le risorse sulla coltura principale.
Da qui derivano la monocoltura, il diserbo sistematico e l’uso intensivo di input esterni.
Tuttavia, un’analisi più approfondita evidenzia alcune criticità strutturali.
In primo luogo, la competizione non è soltanto interspecifica, ma spesso ancora più intensa a livello intraspecifico.
In un campo monocolturale, individui con identiche esigenze fisiologiche competono simultaneamente per le stesse risorse negli stessi momenti fenologici.
Questo può comportare:
• inefficienza nell’uso dei nutrienti,
• aumento dello stress fisiologico,
• forte variabilità individuale nelle rese.
Come evidenziato da Weiner (1990), la competizione intraspecifica può essere fortemente asimmetrica, con pochi individui dominanti che intercettano la maggior parte delle risorse.
In secondo luogo, la competizione, se non bilanciata da altri processi ecologici, tende a semplificare il sistema.
La semplificazione biologica si traduce in:
• riduzione della biodiversità funzionale,
• impoverimento del microbioma del suolo,
• perdita di resilienza del sistema.
Questa condizione rende gli agroecosistemi più vulnerabili a patogeni, insetti e stress abiotici, aumentando la dipendenza da input esterni.
Un ulteriore aspetto, spesso trascurato, riguarda la natura intrinsecamente instabile della competizione pura.
In natura, sistemi dominati esclusivamente da interazioni competitive tendono a evolvere verso forme di differenziazione funzionale o verso l’instaurarsi di interazioni positive.
Da un punto di vista operativo, questo implica che:
più un sistema agricolo è spinto verso la competizione pura, maggiore sarà il bisogno di controllo esterno.
La competizione, dunque, è un processo reale e inevitabile, ma il limite sta nell’averla trasformata nel principio organizzatore dominante, trascurando le dinamiche collaborative.
Negli ultimi decenni, l’ecologia ha progressivamente riconosciuto il ruolo delle interazioni positive. Il lavoro di Ragan M. Callaway ha mostrato come, soprattutto in condizioni di stress ambientale, le piante possano facilitarsi reciprocamente (Callaway, 2007; Bertness & Callaway, 1994).
In agroecologia, questo si traduce in:
• consociazioni,
• agroforestazione,
• cover crops,
• gestione della biodiversità spontanea.
I principali meccanismi includono:
• complementarità di nicchia, che riduce la competizione diretta (Tilman et al., 1997; Loreau & Hector, 2001);
• collaborazione biochimica, attraverso essudati radicali e metaboliti secondari (Badri & Vivanco, 2009);
• simbiosi microbiche, che migliorano nutrizione e resilienza (van der Heijden et al., 2008);
• reti micorriziche, che permettono trasferimento di segnali e risorse (Simard et al., 2012).
Un elemento chiave per interpretare il bilanciamento tra competizione e collaborazione è l’ipotesi dello Stress Gradient, sviluppata da Mark D. Bertness.
Secondo questa teoria:
• in condizioni favorevoli prevale la competizione,
• in condizioni di stress prevale la collaborazione (Bertness & Callaway, 1994).
Negli ambienti mediterranei, caratterizzati da stress idrico e suoli spesso poveri, la collaborazione assume un ruolo strutturale nel mantenimento della funzionalità ecosistemica.
Obiettivo dell’agroecologia lo è quello di innescare creare le condizioni al fine di innescare la processi sistemici di collaborazione.
Per rendere operativa la collaborazione in agroecologia, è necessario passare da una visione puramente descrittiva a una valutazione strutturata delle interazioni, anche senza ricorrere a formalismi matematici.
Due specie possono dirsi complementari quando utilizzano risorse diverse nello spazio o nel tempo. Differenze nell’architettura radicale, nella fenologia o nella strategia nutrizionale permettono una riduzione della competizione e un aumento dell’efficienza complessiva del sistema (Tilman et al., 1997; Loreau & Hector, 2001).
Dal punto di vista agroecologico, la collaborazione si misura anche in termini di resa. Quando una consociazione produce di più rispetto alle monocolture, a parità di superficie, significa che le specie stanno interagendo in modo vantaggioso.
Questo consente di tradurre un principio ecologico in un parametro numerico ed operativo concreto per la gestione aziendale.
Le piante rilasciano nel suolo metaboliti secondari che influenzano microbioma e disponibilità dei nutrienti. La compatibilità tra specie può essere letta anche in termini di somiglianza o complementarità metabolica.
• Profili metabolici troppo diversi → possibile discontinuità funzionale
• Profili metabolici parzialmente sovrapposti → maggiore compatibilità
In questo senso, le piante possono essere viste come organismi che comunicano attraverso un linguaggio biochimico condiviso (Badri & Vivanco, 2009).
Non dimentichiamoci che le interazioni pianta-pianta sono fortemente mediate dal microbioma del suolo.
Comunità microbiche stabili e funzionalmente integrate migliorano la resilienza del sistema (van der Heijden et al., 2008).
In particolare due specie risultano compatibili quando:
• non interferiscono negativamente con i rispettivi simbionti,
• favoriscono comunità microbiche coerenti,
• contribuiscono alla stabilità rizosferica.
Per un agronomo, questo implica un cambio di paradigma, non più:
• “questa specie compete?”
ma:
• “questa specie è funzionalmente complementare?”
• “migliora l’efficienza del sistema?”
• “è compatibile a livello metabolico e microbiologico con le specie presenti o future?”
Le evidenze scientifiche indicano che le piante operano come nodi di una rete biochimica complessa. I metaboliti secondari fungono da segnali ecologici e il microbioma media le interazioni (van der Heijden et al., 2008).
Gli agroecosistemi sono quindi sistemi di negoziazione metabolica continua, in cui competizione e collaborazione coesistono e si modulano reciprocamente.
Per la pratica professionale sarebbe utile ed interessante:
• progettare consociazioni su base funzionale e metabolica secondaria
• gestire la biodiversità come risorsa
• attivare il microbioma del suolo
• ridurre gli input esterni migliorando l’efficienza interna
L’opposizione tra competizione e collaborazione quindi è una mera semplificazione.
Gli agroecosistemi funzionano attraverso un equilibrio dinamico tra queste due forze.
Il vero salto di paradigma consiste nel passare da:
• gestione della competizione
a
• ingegneria delle interazioni
dove l’obiettivo non è massimizzare una singola specie, ma ottimizzare la funzionalità complessiva del sistema azienda
Francesco Di Lorenzo
Agronomo
Riferimenti bibliografici
• Badri, D. V., & Vivanco, J. M. (2009). Plant, Cell & Environment.
https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2009.01926.x
• Bertness, M. D., & Callaway, R. (1994).
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• Brooker, R. W., et al. (2008). Journal of Ecology. https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2007.01295.x
• Callaway, R. M. (2007). Springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6224-7
• Loreau, M., & Hector, A. (2001).
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• Simard, S. W., et al. (2012).
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• Tilman, D. (1982).
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• Tilman, D., et al. (1997).
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• van der Heijden, M. G. A., et al. (2008).
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• Weiner, J. (1990).
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• Willey, R. W. (1979). Field Crop
Abstracts.