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I suoni del sottosuolo che svelano la salute della Terra – Ute Eberle

19 febbraio 2022 08:58

La prima volta che Marcus Maeder ha conficcato nel terreno un sensore per la rilevazione dei rumori, l’ha fatto per sfizio. Artista del suono e studioso di ecologia acustica, Maeder se ne stava seduto su un prato in montagna e ha infilato nella terra un microfono speciale che aveva realizzato lui stesso. “Ero solo curioso”, racconta Maeder, che sta lavorando a una tesi sui suoni della biodiversità al Politecnico federale di Zurigo.

Di sicuro non era preparato al baccano che ha inondato le sue cuffie. “Erano suoni molto strani. Ho sentito un tintinnio, un ronzio e qualcosa che raschiava. Per descriverli servirebbero delle parole completamente nuove”. Maeder si è reso conto che stava origliando i rumori delle creature che vivono nel sottosuolo.

Gli studiosi di ecologia sanno da tempo che il terreno sotto i nostri piedi ospita molti più esseri viventi di quasi ogni altro luogo sul pianeta. Per un profano, il suolo non è che uno strato compatto di terra. Ma in realtà è un labirinto fatto di tunnel, cavità, radici e rifiuti in decomposizione. In una sola tazza di terriccio, i ricercatori hanno contato fino a cento milioni di organismi diversi. Gli abitanti del sottosuolo sono batteri e funghi microscopici, acari grandi quanto un punto di matita, e poi millepiedi, lumache e lombrichi che possono raggiungere diversi metri di lunghezza, senza contare le talpe, i topi e i conigli che vivono nelle loro gallerie e nelle loro tane.

“È un quantitativo di biodiversità impressionante”, conferma Uffe Nielsen, biologo del suolo alla Western Sydney University, in Australia. Ed è cruciale: queste comunità sotterranee costituiscono la base per la vita sul nostro pianeta, dal cibo che mangiamo all’aria che respiriamo.

La vita sotto di noi
Oggi, in un settore relativamente nuovo noto come bioacustica del suolo (ma c’è chi preferisce termini come biotremologia o ecoacustica del suolo), sempre più biologi registrano i rumori sotterranei per aprire uno spiraglio su questo mondo complesso e misterioso, e scoprono che, se dotato dei giusti sensori, un semplice chiodo di metallo spinto nel terreno può trasformarsi in una sorta di antenna rovesciata. E più i ricercatori ascoltano, più si rendono conto di quanto la terra sotto di noi brulichi di vita.

Ascoltare questa cacofonia di suoni permette di intuire non solo quali esseri viventi abitino sotto di noi, ma anche in che modo trascorrono la loro esistenza: come si nutrono o cacciano, come strisciano inosservati gli uni accanto agli altri, come tamburellano, picchiettano e cantano per attirare l’attenzione dei propri simili. La vita sottoterra “è una scatola nera”, dice Nielsen. “Se la apriamo, ci rendiamo conto di quanto poco sappiamo”.

Ognuno di questi esseri viventi produce la propria colonna sonora

Comprendere la vita sotterranea è importante perché l’ecologia del suolo ha un ruolo fondamentale. “Il suolo aiuta a trasformare gli elementi come il carbonio, l’azoto, il fosforo e il potassio che nutrono le piante, e che a loro volta diventano cibo e foreste, o rilasciano l’ossigeno nell’aria permettendoci di respirare”, spiega Steven Banwart, ricercatore all’università di Leeds nel Regno Unito, esperto di suolo, agricoltura e acqua, e coautore di un saggio sulle funzioni del suolo pubblicato nella Annual Review of Earth and Planetary Sciences. In ogni fase sono coinvolti vermi, larve, funghi, batteri e altri decompositori (in grado di trasformare sostanze organiche in materia inorganica).

E ognuno di questi esseri viventi produce la sua colonna sonora. Le larve che sgranocchiano le radici emettono brevi sciocchi mentre rompono le fibre del loro pasto. I vermi producono un fruscio strisciando nei tunnel, e così fanno le radici delle piante quando spingono i granelli di terra, come hanno documentato alcuni ricercatori nel 2018. Ma le radici si muovono più lentamente dei vermi e a un ritmo più costante. Distinguendo questi suoni, l’acustica del suolo è in grado di far luce su alcune domande rimaste finora senza risposta. Per esempio, quando crescono le radici delle piante? Di notte? Durante il giorno? Solo quando piove?

Noi umani potremmo essere tra gli ultimi ad avere scoperto questa colonna sonora sotterranea. Spesso gli uccelli saltellano sui prati con la testa inclinata: secondo gli studiosi lo fanno perché ascoltano i vermi che vivono sottoterra. E spesso beccano il terreno al momento giusto per estrarre la loro preda ignara. Invece la testuggine palustre scolpita dei boschi, tipica del Nordamerica, sfrutta l’attenzione che i vermi prestano alle vibrazioni prodotte dal picchiettio della pioggia. La tartaruga batte i piedi sul terreno imitando quel suono per attirarli in superficie e farne uno spuntino succulento.

Segnali voluti
Le vibrazioni sotterranee sono anche importanti per comprendere quelli che sembrerebbero essere dei segnali voluti. Per esempio, si pensa che l’eterocefalo glabro o ratto talpa, che vive in tane scavate nel sottosuolo, comunichi con i suoi simili nelle vicinanze sbattendo la testa o i piedi contro le pareti delle gallerie. Invece, quando finiscono sepolte sotto i crolli dei loro nidi, le formiche tagliafoglie producono dei particolari rumori per richiamare altre formiche operaie che si precipitano sul posto mettendosi a scavare per portare in salvo le loro compagne.

Alcuni di questi suoni sono percepibili dall’orecchio umano, ma molti hanno una frequenza e un volume troppo alti o troppo bassi. Per intercettarli, i ricercatori usano strumenti come i sensori piezoelettrici, che funzionano in modo simile ai microfoni a contatto che si possono applicare a una chitarra. Fissati a un chiodo (a volte lungo fino a trenta centimetri) infilato nel terreno, questi sensori rilevano le vibrazioni che i ricercatori poi convertono in segnali elettronici e amplificano fino a renderli udibili dagli esseri umani.

Carolyn-Monika Görres, una studiosa di ecologia del paesaggio all’università di Geisenheim, in Germania, è rimasta colpita da quanto il rumore sotterraneo lasci intuire. Grazie a un finanziamento della National Geographic Society, Görres studia larve di coleotteri che si nutrono di radici, dette larve bianche, ed è interessata in particolare ai gas che emettono, come il metano. I biologi sospettano che, a causa del loro numero elevato, questi piccoli insetti di varie specie contribuiscano in modo significativo alle emissioni di gas nocivi per il clima (per esempio si stima che le termiti producano circa l’1,5 per cento delle emissioni globali di metano contro il 5-6 per cento dovuto all’estrazione del carbone).

L’acustica del sottosuolo potrebbe aiutarci a preservare l’ambiente e a individuare i parassiti che ogni anno provocano danni per miliardi di dollari

All’inizio Görres era perplessa. Come poteva determinare quante di queste larve di pochi centimetri vivessero in una zolla di terra? “Di solito bisogna scavare”, dice. “Ma così si disturba l’equilibrio del terreno”.
Allora Görres ha raggiunto in bicicletta i prati e le foreste intorno alla sua città, ha sotterrato due dozzine di sensori acustici e ha registrato le larve mentre facevano i loro bisogni. Quando fa ascoltare le registrazioni ad altre persone, “alcuni dicono che ricordano lo scricchiolio di un albero”, dice. “Ad altri sembra di sentire due pezzi di carta vetrata sfregati insieme”.

Görres ha imparato a distinguere le due specie di larve bianche che studia – quella del maggiolino comune (Melolontha melolontha) e quella maggiolino dell’ippocastano (Melolontha hippocastani) – grazie a un ronzio simile al frinire delle cicale e al verso delle cavallette, detto stridulazione.

Le larve bianche lo producono strofinando insieme le mandibole. “Si può dire che digrignano i denti per comunicare tra di loro sottoterra”, spiega Görres. “Il bello delle stridulazioni è che sembrano essere diverse per ogni specie, proprio come il canto degli uccelli”. Quando le larve si impupano, producono un altro tipo di rumore, facendo ruotare il loro addome all’interno del guscio e sbattendolo contro la parete.

Il tweet del sottosuolo
Il perché non è chiaro. In superficie, la stridulazione degli insetti serve ad attirare i propri simili per l’accoppiamento. Ma nel caso delle larve “la riproduzione non ha ancora importanza”, dice Görres. Per saperne di più, l’ecologa (che ha soprannominato il suo progetto di acustica del suolo Underground Twitter) ha riempito dei contenitori con del terriccio sabbioso prelevato dall’habitat naturale degli insetti, ha aggiunto delle fette di carote per la felicità delle larve e le ha portate nel suo laboratorio.

Osservandole, ha notato che una larva raramente emetteva dei suoni se era da sola. Ma se ne inseriva più d’una dentro al contenitore, quelle frinivano tantissimo. Un trio di larve di maggiolino ha cantato per un totale di 682 volte nelle prime due ore e mezza trascorse insieme.

Görres sospetta che l’obiettivo delle larve sia quello di mettersi in guardia reciprocamente: dal momento che “l’unico scopo che hanno nella vita è quello di aumentare la loro massa corporea”, spiega, se sono troppe a condividere lo stesso pezzo di terra cominciano a cannibalizzarsi a vicenda. A sostegno di questa tesi, Görres sottolinea come gli scienziati abbiano scoperto che le larve cambiano direzione per evitare le pupe quando sbattono l’addome.

Vibrazioni e pulsazioni del terreno
Se parliamo di suono, ci riferiamo per lo più a onde di pressione che viaggiano attraverso l’aria. Quando colpiscono le nostre orecchie, le onde fanno vibrare i timpani e il nostro cervello traduce le oscillazioni in suoni.

Queste onde possono viaggiare anche attraverso altri mezzi, come l’acqua o il suolo. Gli elefanti lo sanno bene: intonano un brontolio a bassa frequenza che si propaga per il terreno, e gli consente di tenersi in contatto con i fratelli più lontani, che percepiscono questi segnali attraverso le piante dei piedi.

Inoltre le emissioni acustiche sono in grado di attraversare diversi mezzi contemporaneamente. I maschi del grillotalpa (Gryllotalpa major) scavano nel terreno sabbioso tane simili a corna, e da lì friniscono strofinando insieme le ali per corteggiare le femmine che volano nell’aria. Ma il suono viaggia anche attraverso il terreno sotto forma di vibrazioni, e può mettere in allerta gli altri grilli maschi nei loro cunicoli sotterranei.

Esistono poi animali che hanno adattato le loro orecchie per captare meglio le vibrazioni trasmesse dal substrato. Nel deserto della Namibia occidentale la talpa dorata di Grant, un piccolo mammifero coperto di soffice pelo che vive di notte ed è quasi cieco, va a caccia di termiti nelle dune, “nuotando” con la testa e le spalle immerse nella sabbia. I biologi credono che lo faccia per ascoltare le prede. Uno degli ossicini nell’orecchio medio della talpa ha dimensioni smisurate. Secondo gli studiosi, questo aiuta l’animale a captare le vibrazioni del terreno in modo simile a quanto accade con le onde sonore trasportate dall’aria nelle orecchie umane.

I serpenti, invece, intercettano i segnali vibrazionali (trasmessi non attraverso l’aria ma per mezzo di una materia solida) grazie a sensori presenti nelle loro mandibole. La talpa dal muso stellato ha uno strano naso provvisto di tentacoli che possono captare le vibrazioni. E molti insetti possiedono dei meccanocettori nelle zampe che registrano le pulsazioni del terreno.

Ha perfettamente senso che gli animali sotterranei usino i suoni, dice Matthias Rillig, un ecologo del suolo alla Libera Università di Berlino. “Il suono è un segnale ad alta velocità che comporta un costo aggiuntivo ridotto”, dice, di sicuro inferiore alla produzione di sostanze chimiche come i feromoni usati per comunicare. Il suono tende anche a viaggiare più velocemente e ad arrivare più lontano rispetto ai segnali chimici. Il brontolio di un elefante può propagarsi per chilometri. Le vibrazioni innescate da un piccolo insetto che vive sottoterra possono raggiungere solo poche decine di centimetri, ma in un mondo dove molte cose si misurano in micrometri, si tratta di una lunga distanza.

Gli esseri viventi diversi dagli animali percepiscono e sfruttano queste vibrazioni sotterranee? Rillig e Maeder hanno avviato un progetto per studiare in laboratorio minuscole creature presenti nel terreno, come i collemboli e gli acari, registrandole per ore al fine di testare quanto rumore producono, da sole o insieme ad altre specie. Rillig si domanda se i funghi siano in grado di avvertire i suoni provenienti da questi micropredatori e se si tengano lontani dalle zone in cui si riuniscono, dato che alcuni di loro si nutrono dei filamenti dei funghi. “Oppure”, dice Rillig, “un fungo potrebbe rispondere ai segnali sonori di pericolo aumentando la produzione di spore” per assicurarsi che i suoi geni si disperdano prima di essere mangiato.

È stato dimostrato che le piante usano i suoni per la propria sopravvivenza. Monica Gagliano, ricercatrice di ecologia evoluzionistica, ha condotto degli esperimenti permettendo a delle piante di pisello (Pisum sativum) di far crescere le radici all’interno di diversi tubi di plastica. Tutti i tubi erano stati riempiti con della terra, ma solo alcuni erano esposti alle vibrazioni dell’acqua corrente (che scorreva attraverso una conduttura all’esterno del tubo). Gagliano, che lavora per il Biological intelligence lab della Southern Cross university, per l’università dell’Australia Occidentale e per l’università di Sydney, ha riferito che le piante di pisello preferivano far crescere le radici in direzione del suono dell’acqua, anche se questa non era accessibile e l’umidità non poteva infiltrarsi nei tubi.

Sbarazzarsi dei pesticidi
Oltre a fornire informazioni agli studiosi, l’acustica del sottosuolo potrebbe aiutarci a preservare meglio l’ambiente e a individuare i parassiti che ogni anno provocano danni per miliardi di dollari. Già nel 1478, “gli scarabei del foraggio compromettevano in modo significativo i prati sulle Alpi svizzere a tal punto che il vescovo di Losanna li scomunicò”, hanno scritto alcuni scienziati in un articolo del 2015 sugli insetti che si nutrono di radici (per citare un esempio attuale, le infestazioni di piralide della vite possono far diminuire anche del 47 per cento la resa delle piante).

In mancanza di strumenti per localizzare i parassiti, i gestori dei terreni di solito devono ricorrere all’applicazione di pesticidi a tappeto, dice Louise Roberts, ricercatrice della Cornell University, negli Stati Uniti, ed esperta di bioacustica. “Ma così viene uccisa qualunque forma di vita presente nel sottosuolo”. Spesso sarebbe sufficiente trattare solo alcune parti di un appezzamento agricolo o di un campo da golf, dato che gli insetti del suolo tendono a raggrupparsi. “Ma perché funzioni, bisogna sapere dove si trovano i parassiti”, sottolinea.

E così Roberts e i suoi colleghi, grazie a un finanziamento del dipartimento dell’agricoltura statunitense, hanno condotto uno studio per verificare se i gestori dei terreni, tramite alcuni sensori inseriti nel tappeto erboso, potessero usare le frequenze dei suoni captati per circoscrivere le infestazioni dei parassiti sotterranei e identificarne le specie. Il lavoro non è ancora concluso, ma i primi risultati, dice Roberts, sono incoraggianti.)

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Con loro grande sconcerto i ricercatori si stanno rendendo conto che non tutto quello che intercettano è nuovo e insolito. Alcuni rumori sono familiari in modo inquietante. Quando Maeder ascolta il sottosuolo del suo paese, la Svizzera, riesce a “sentire cantieri e autostrade anche molto lontani. E addirittura gli aerei”.

L’impatto dell’inquinamento acustico umano sulla vita del sottosuolo non è ancora chiaro. Ma “è difficile pensare che non ne abbia”, afferma Rillig.

Gli scienziati stanno anche scoprendo che l’orchestra sotterranea dovuta all’attività animale ha smesso di suonare in grandi porzioni di terreno, in particolare nelle coltivazioni intensive, dove “tutto tace”, dice Maeder.

Meno rumore significa meno biodiversità e, di conseguenza, un impoverimento del suolo, come ha confermato un recente rapporto della Fao, l’organizzazione delle Nazioni Unite per l’alimentazione e l’agricoltura, secondo cui al livello mondiale un terzo dei terreni si è almeno in parte deteriorato, molto spesso a causa dell’attività agricola.

Lo studio dei suoni sotterranei potrebbe aiutare un numero sempre maggiore di persone a comprendere cosa rischiamo di perdere, dice Maeder, che in Svizzera ha avviato un progetto di citizen-science (cioè attività scientifiche aperte anche ai non addetti ai lavori) che prevede il prestito di sensori acustici ai cittadini per consentire loro di ascoltare l’attività del sottosuolo. Le registrazioni sono state raccolte in una biblioteca sonora nazionale con la speranza di aumentare la consapevolezza della popolazione.

Finora la risposta è stata ottima, dice Maeder: “I sensori sono sempre prenotati”.

(Traduzione di Davide Musso)

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