Agroecosistemi

Agroecosistemi: organismi complessi a risposta non lineare e proprietà emergenti; uno sproloquio

C’è una domanda che mi porto dietro da anni, tra un sopralluogo in campo e l’altro: come mai continuiamo a pensare agli agroecosistemi come comunità biologiche composte da singole parti? Chi lavora la terra sa che non è così. I sistemi agricoli rispondono a modo loro, spesso in modo sproporzionato rispetto all’input che gli abbiamo dato, a volte non rispondono affatto, altre volte esplodono in una direzione che nessuno aveva previsto.
Ma dove inizia e finisce un sistema agricolo?
Vorrei provare a dare una cornice teorica a quello che l’esperienza di campo mi suggerisce da sempre, partendo da un libro che ho trovato molto interessante: Il fantasma nella macchina di Arthur Koestler (1967).
Koestler introduce un concetto semplice e potentissimo, quello di olone. Sostiene che ogni entità biologica è un insieme, che si comporta contemporaneamente come un tutto e come parte di un tutto. Il sistema agricolo/olone è un’unità, ha una propria autonomia e identità, ma è sempre parte di un’unità più grande di cui è un componente.
Una cellula è un tutto rispetto alle sue componenti, ma è parte rispetto a un tessuto; il tessuto è un tutto rispetto all’organo, ma è una parte rispetto all’organismo. Quindi secondo Koestler ogni olone ha una tendenza “autoaffermativa”, che da un lato lo spinge a preservare la propria individualità, e dall’altra ha una tendenza che lo spinge a funzionare come parte del sistema superiore, a perseguire una funzione specifica. Quindi potremmo dire che un agroecosistema è in equilibrio dinamico solo quando queste due tendenze si bilanciano su tutti i livelli. L’insieme di oloni, organizzati su più piani, forma una olarchia. Se guardiamo gli agroecosistemi da questa angolazione, tutto comincia a prendere ordine e forma come in un tassellato: la singola pianta è un olone, ma lo sono anche la rizosfera, la fillosfera, il singolo appezzamento, la singola azienda e il paesaggio agrario di una specifica area.
Nessuno di questi livelli spiega però da solo il comportamento del sistema agricolo; lo può forse spiegare la relazione tra i vari livelli, l’equilibrio mai definitivo tra autonomia e interazione. Ed è qui che nasce la non linearità: un piccolo squilibrio in un livello, per esempio una fertilizzazione azotata fuori misura, il taglio di una siepe, può propagarsi in modo sproporzionato ai livelli superiori o inferiori, perché la olarchia non trasmette gli effetti in modo lineare, ma li amplifica o li smorza a seconda di come sono organizzate le relazioni interne.
Su queste basi c’è chi ha portato la teoria dell’olone dentro l’agroecologia in modo esplicito. Mi riferisco al lavoro di Bland e Bell (2007), A holon approach to agroecology, che affronta due dei nodi che il pensiero sistemico classico si porta dietro: il problema del confine e il problema del cambiamento. In ecologia sappiamo che le zone di passaggio tra un sistema e un altro vengono definite ecotoni, zone in cui tutto si muove e si modifica di continuo.
In agroecologia possiamo fare la stessa cosa? Dove finisce o inizia un sistema agricolo? E cosa succede biologicamente ai suoi confini? E ancora, come ci si rende conto del fatto che un agroecosistema non sta mai fermo, ma si riadatta di continuo?
La proposta di Bland e Bell (2007) è che l’azienda agricola sia l’esempio più limpido di olone, ma un olone definito da una intenzionalità. Cioè esiste un tutto coeso che rimane tale perché c’è una sorta di imperativo che lo tiene insieme. Questo imperativo è dato dall’agricoltore e dagli esseri viventi e non viventi che abitano il sistema. Il confine, allora, non è una linea tracciabile oggettivamente che possiamo segnare dall’esterno o dall’interno, ma è qualcosa che viene definito e ridefinito continuamente dalle intenzioni, come nelle aree ecotonali. Il sistema agricolo è immerso in quella che gli autori chiamano “ecologia di contesti”, come l’ambiente climatico, la biografia di chi lo conduce, i saperi e le tradizioni che lo abitano e lo caratterizzano, il mercato economico, e persino le convinzioni spirituali dei suoi abitanti; quindi molteplici contesti tra loro difficilmente commensurabili e in perenne evoluzione.
È proprio la forza che tiene insieme tutto questo a rendere il dinamismo del sistema agricolo (olone) la condizione normale dell’agroecosistema. Il sistema agricolo, da questo punto di vista, è un “tenere-insieme” mai finito, un risultato sempre provvisorio.
Bland e Bell (2007) propongono uno strumento conoscitivo detto flickering.
Secondo questo strumento, per capire un olone bisogna far oscillare lo sguardo, guardare il sistema agricolo come un tutto e un attimo dopo come una parte, senza mai fissarlo su una sola delle due facce.
Questo è esattamente il tipo di sguardo che serve in campo, dove la stessa pianta è simultaneamente individuo, componente di una comunità vegetale ma anche nodo di una rete trofica.
Questa impostazione ricorda la teoria dell’epistemologo ed ecologo Edward Goldsmith (1992), fondatore della rivista The Ecologist, che ha passato una vita a criticare quello che chiamava il «paradigma della scienza»: l’abitudine a scomporre il mondo in parti isolabili per studiarle separatamente, perdendo per strada proprio la «forza» che le tiene insieme.
La sua opera maggiore, The Way, rovescia l’assunto neodarwiniano della natura come teatro di competizione e di eventi casuali e la descrive, al contrario, come un ordine cooperativo. Per Goldsmith l’intera biosfera va letta come una gerarchia di sistemi autoregolantisi, dalla cellula all’organismo, dall’ecosistema alla biosfera stessa, ciascuno capace di mantenere la propria omeostasi grazie alle relazioni che instaura con i livelli adiacenti: una struttura molto vicina all’olarchia di Koestler, e io direi non a caso.
Uno dei contributi in campo agroecologico che trovo molto utile è però un altro: la distinzione tra comportamento omeotelico ed eterotelico (Goldsmith, 1992).
Un processo biologico è omeotelico quando concorre a mantenere l’ordine e la stabilità del tutto di cui fa parte; è eterotelico quando lo perturba o lo disgrega, pur potendo apparire, nel breve periodo e a un singolo livello, perfettamente efficiente. È, in fondo, la tendenza integrativa di Koestler letta dal punto di vista della salute del sistema agricolo. Gran parte dell’agricoltura industriale si basa su processi eterotelici: ottimizza un solo livello, per esempio la resa della singola coltura in una singola stagione; a spese però dell’ordine dei livelli superiori, come il suolo, il paesaggio e i cicli geobiochimici. La stabilità di un sistema biologico, non è mai una proprietà dei singoli elementi, ma una proprietà delle relazioni: del modo in cui il sistema si autoregola nel tempo e nello spazio attraverso retroazioni continue, restando omeotelico rispetto al tutto che lo contiene.
Pensate alle sinapsi delle reti neuronali del cervello. Senza la loro azione, senza neurotrasmettitori, la rete non funzionerebbe.
Ma se mettiamo insieme quanto detto fino qui, riusciamo a rispondere alla domanda: la fertilità del suolo, la stabilità produttiva, la resilienza di un agroecosistema sono proprietà emergenti?
Prima di rispondere conviene chiarire cosa sia, esattamente, una proprietà emergente, perché è un’espressione che rischia di ridursi a slogan. Una proprietà si dice emergente quando compare al livello dell’insieme senza essere presente in nessuno dei suoi componenti presi singolarmente, e senza poter essere dedotta dalla semplice somma delle loro caratteristiche. Non va confusa con una proprietà additiva: la massa di una zolla è la somma delle masse dei suoi granuli, ed è quindi scomponibile e prevedibile; la fertilità no. Vale qui la vecchia formula per cui il tutto non è la somma, ma qualcosa di qualitativamente diverso dalle sue parti.
Io credo che la risposta alla domanda di prima sia sì, e credo anche che sia un errore cercare di studiare o di agire su queste proprietà analizzando o agendo sui singoli elementi isolati del sistema.
Un’analisi chimica del terreno ci dà i numeri di più elementi, ma non ci indica la fertilità, perché sta misurando le parti mentre la proprietà vive nel loro intreccio.
La fertilità emerge dalla rete di interazioni, spesso non lineari, tra minerali, sostanza organica, funghi, batteri, radici e fauna del suolo: è una proprietà della configurazione tridimensionale delle relazioni, non dei componenti che la determinano.
E c’è un secondo tratto che in agroecologia pesa moltissimo e che risulta difficile da tradurre in italiano, il “feedback retroattivo”. La proprietà, una volta emersa, retroagisce sui livelli inferiori e ne vincola il comportamento, esattamente come l’olone superiore condiziona quelli inferiori (cfr. Koestler, 1967).
Una comunità microbica sana orienta ciò che le singole radici possono fare, non il contrario. Lo stesso vale per la stabilità: emerge dalla complessità delle relazioni e crolla quando quella complessità si impoverisce oltre una certa soglia.
L’idea che la forma di un sistema vivente emerga da un campo di relazioni, e non dalla somma dei suoi componenti, ha radici antiche che affondano nella biologia dello sviluppo. Il concetto di campo morfogenetico, teorizzato dalla “vecchia” embriologia di Spemann e Weiss fino al “paesaggio epigenetico” di Conrad Waddington (1942), descrive proprio questo; una regione in cui le funzioni e la forma di un sistema biologico non risiedono nel singolo elemento ma nell’insieme; un’area in cui si trova il software che gestisce il sistema. Waddington la chiamava canalizzazione, ed è, di fatto, un’altra parola per dire omeostasi.
La biologia evoluzionistica dello sviluppo ha riportato in auge questa idea: Gilbert et al. (1996) arrivano a proporre il campo morfogenetico come una vera e propria unità ontogenetica, che media tra genotipo e fenotipo, ricordandoci che anche a livello di organismo la forma è una proprietà del campo di relazioni e non di contesto. Trasferendo questa visione all’agroecologia, le implicazioni diventano molto potenti.
La fertilità, la salute di un suolo, la struttura di una comunità vegetale si comportano come campi morfogenetici, in cui ciò che conta non è il singolo componente ma la relazione tra i componenti, una sorta di “colla vitale” che mantiene la forma del sistema e di cui poco o nulla sappiamo.
Chiudo questo mio sproloquio passando per Chaboussou. Nel 1985, riprendendo un’intuizione di Dufrénoy (1936) fonda la teoria della trofobiosi.
Con questa teoria egli ha dimostrato che una pianta non viene attaccata da un patogeno o da un fitofago in modo casuale, ma solo quando nei suoi tessuti si accumulano composti solubili non metabolizzati, in primis aminoacidi liberi e zuccheri semplici, che diventano cibo disponibile per l’aggressore. Questo accumulo si verifica quando la pianta perde l’equilibrio dinamico tra anabolismo e catabolismo, uno squilibrio spesso innescato da fertilizzazioni sbilanciate, da input eccessivi o da stress abiotici.
Questa lettura trova sostegno empirico nella cosiddetta ipotesi dello stress vegetale: condizioni di stress abiotico come la siccità sono state associate a un aumento della suscettibilità delle piante e a veri e propri focolai di fitofagi (Mattson & Haack, 1987). Il quadro, però, non è affatto univoco, ed è bene affermarlo a chiare lettere.
La meta-analisi di Koricheva et al. (1998) ha tuttavia mostrato che l’effetto di cui parla Chaboussou, dipende in larga misura dalla gilda trofica, per esempio xilofagi e succhiatori tendono a trarne vantaggio, mentre masticatori e galligeni ne risultano spesso penalizzati, a conferma però che anche qui pesa più la configurazione delle relazioni piuttosto che la singola variabile.
Questa teoria, se letta con gli occhi di Koestler, Bland, Bell e Goldsmith, dice qualcosa di più profondo delle regole agroecologiche che conosciamo: la pianta stessa è un olone in equilibrio omeostatico, e la malattia non è un’invasione dall’esterno ma il sintomo emergente della rottura di quell’equilibrio, un equilibrio che dipende a sua volta dal livello superiore, cioè il suolo e l’agroecosistema che lo ospita.
La patologia, in questa chiave, non va combattuta a valle con un intervento mirato al sintomo, ma va letta a monte come un segnale di malfunzionamento sistemico.
Quindi, un sistema complesso a risposta non lineare è un insieme di molti elementi eterogenei, organizzati su più livelli, il cui comportamento non discende dai singoli componenti ma dalla trama delle loro interazioni. “Non lineare” significa che l’effetto non è proporzionale alla causa: lo stesso input può non produrre nulla oppure scatenare una risposta sproporzionata, a seconda dello stato del sistema e di come sono organizzate le sue relazioni interne. Sono sistemi tenuti insieme da retroazioni continue, capaci di autoregolarsi entro certi limiti ma anche di attraversare soglie oltre le quali cambiano equilibrio di colpo; sistemi che conservano memoria della propria storia e che generano proprietà emergenti non riconducibili alle singole parti, le quali proprietà, una volta emerse, retroagiscono su queste singole componenti.
È esattamente ciò che è un agroecosistema. E se accettiamo questa definizione, allora smettere di isolare le parti non è più una scelta metodologica tra le tante: è l’unico sguardo che rispetti la natura del sistema vivente.
A questo punto, però, ho più domande che risposte.
Se il confine di un agroecosistema lo traccia l’intenzionalità con cui lo guardiamo, allora ogni diagnosi che facciamo dipende da dove decidiamo che il sistema finisce.
Tutto diventa soggettivo.
Quindi che facciamo? Ci fermiamo alla pianta? All’appezzamento? All’azienda? Al bacino idrografico?
Ogni confine genera un problema diverso e, di conseguenza, una soluzione diversa.
La diagnosi fitosanitaria “oggettiva” è sempre, un atto interpretativo. Quando chiamiamo la patologia “problema”, da quale livello dell’olone lo stiamo osservando?
C’è poi un dubbio che vale la pena tenersi addosso, e che è squisitamente agroecologico. Se molti input energetici si comportano essi stessi da fattori di stress, spingendo la pianta verso il catabolismo o l’anabolismo, allora lo strumento con cui difendiamo la coltura potrebbe essere proprio ciò che prepara il focolaio successivo. L’intervento pensato per spegnere il sintomo diventa una perturbazione dell’olone. Stiamo curando o stiamo mantenendo una dipendenza?
Letta così, la spirale degli input diventa una questione ecologica e quindi sistemica.
E allora mi chiedo: un agroecosistema che produce bene soltanto sotto l’azione continua di fattori esterni, è un olone sano o è un olone in terapia intensiva?
Poi rimane la questione del tempo, che nessuna tecnica risolve.
Le proprietà emergenti quali fertilità, resilienza e complessità biologica del suolo, si costruiscono lentamente, stagione dopo stagione, mentre l’economia agricola premia il ciclo breve.
C’è pertanto uno sfasamento tra il tempo dell’olone e il tempo del mercato economico. E la “salute”, di una pianta come di un suolo, possiamo davvero misurarla con un singolo indicatore, una resa, un valore di laboratorio? O anche la salute è una proprietà emergente, leggibile solo nel comportamento dell’intero nel tempo?
Se la risposta è la seconda, allora forse l’agroecologia è la disciplina delle condizioni: non “cosa applico”, ma “quali relazioni rendo possibili”.
Questa è una prospettiva che non regala ricette comode. Tuttavia, ormai da tempo, sospetto che sia esattamente questo il punto.
Se stabilità e fertilità sono proprietà emergenti di una olarchia in equilibrio dinamico, allora la patologia vegetale è l’altra faccia della stessa medaglia: è ciò che emerge quando la complessità relazionale del sistema si impoverisce, quando la tendenza autoaffermativa di un olone, per esempio la monocoltura, prende il sopravvento sulla tendenza integrativa che la lega al sistema più ampio.
La patologia non è un nemico da eliminare, è un messaggio da interpretare.
Ed è forse questo il cambio di paradigma più urgente per chi, come noi, lavora ogni giorno in campo: smettere di cercare la causa lineare e imparare a leggere l’emergenza, nel doppio senso della parola.

Francesco Di Lorenzo
Agronomo

Bibliografia
Bland, W. L., & Bell, M. M. (2007). A holon approachto agroecology. International Journal of AgriculturalSustainability, 5(4), 280–294.
https://doi.org/10.1080/14735903.2007.9684828

Chaboussou, F. (1985). Santé des cultures: Une révolution agronomique. Flammarion. (Ed. it. Piante sane: Una nuova rivoluzione agricola).

Dufrénoy, J. (1936). Nutrition et résistance des plantes aux parasites. Annales des Épiphyties, 2, 1–34.

Gilbert, S. F., Opitz, J. M., & Raff, R. A. (1996). Resynthesizing evolutionary and developmentalbiology. Developmental Biology, 173(2), 357–372.
https://doi.org/10.1006/dbio.1996.0032

Goldsmith, E. (1992). The way: An ecological world-view. Rider. (Ed. riveduta, Green Books, 1996).

Koestler, A. (1967). The ghost in the machine. Hutchinson. (Ed. it. Il fantasma nella macchina, SugarCo).

Koricheva, J., Larsson, S., & Haukioja, E. (1998). Insect performance on experimentally stressedwoody plants: A meta-analysis. Annual Review of Entomology, 43, 195–216.
https://doi.org/10.1146/annurev.ento.43.1.195

Mattson, W. J., & Haack, R. A. (1987). The role of drought in outbreaks of plant-eating insects. BioScience, 37(2), 110–118.
https://doi.org/10.2307/1310365

Waddington, C. H. (1942). Canalization of development and the inheritance of acquiredcharacters. Nature, 150(3811), 563–565.
https://doi.org/10.1038/150563a0