CORSI SPECIALI ABILITANTI SSIS Laboratorio di didattica delle Scienze Biologiche Prof. Roberto Carlucci CORSISTI: Maria Luigia Amorese Rosa Balducci Vincenza Bevilacqua Francesca Marinelli

E’ costituito da un ambiente fisico e da biomassa che si influenzano reciprocamente, in un equilibrio ecologico dinamico. E’ un’unità che include tutti gli organismi che vivono insieme (comunità biotica) in una data area, interagendo con un ambiente fisico, in modo che un flusso di energia porta ad una ben definita struttura biotica e ad una ciclizzazione dei materiali tra viventi e non viventi all’interno del sistema (biosistema).

Ecosistema agricolo con peculiari caratteristiche diverse, in cui il processo produttivo altera fortemente l’equilibrio preesistente e dove ci sarebbe stata una vegetazione spontanea, composta da comunità di specie in equilibrio tra loro e con altri organismi, si sviluppa invece una coltura fortemente condizionata dalla presenza dell’uomo agricoltore.

Nell'agroecosistema si possono però identificare tre fondamentali differenze rispetto ad un sistema naturale: la semplificazione della diversità ambientale, a vantaggio delle specie coltivate e a scapito di quelle inutili, che competono con esse; l'intervento dell'uomo ha dunque introdotto delle modificazioni essenziali: alla diversità biotica ha sostituito un numero esiguo di piante coltivate e di animali allevati, con l'obiettivo di aumentare la quantità di energia solare fissata dalle comunità vegetali che sia direttamente disponibile per l'uomo l'apporto di energia esterna (soprattutto di origine fossile) l'asportazione della biomassa (attraverso il raccolto), sottratta al bilancio energetico; i processi di decomposizione vengono così alterati e la fertilità del suolo viene mantenuta artificialmente, non attraverso il riciclo degli elementi nutritivi.; L'agroecosistema manca della capacità di autoregolazione (nel ciclo degli elementi nutritivi, nella conservazione della fertilità, nella regolazione degli agenti dannosi). In altre parole, si tratta di un sistema instabile, il cui funzionamento dipende dall'intervento antropico.

Circa un secolo fa, l’azienda agraria era quasi un sistema chiuso: Gran parte della biomassa prodotta veniva consumata al suo interno; I residui colturali ritornavano al terreno come letame; La policoltura era dominante; Gli input chimici ed energetici erano assai modesti.

Il ciclo produttivo si è molto allargato e complicato:  La biomassa prodotta sull’unità di superficie è spesso molto elevata ed esce in grande percentuale dall’azienda  Le produzioni animali e vegetali sono assai meno interdipendenti e spesso separate  I centri di consumo del prodotto agricolo utile sono al di fuori dell’azienda  I rifiuti degli insediamenti civili contengono inquinanti che ne rendono difficile il reimpiego in agricoltura  I liquami di stalla possono essere indisponibili o disponibili in quantità troppo elevata  La sostanza organica del terreno tende a stabilizzarsi su valori subottimali  Gli input chimici sono elevati e creano inquinamenti esterni all’area in coltura

I concimi sono i fertilizzanti di gran lunga più impiegati in agricoltura: ad essi gli agrosistemi sono debitori della superiorità produttiva rispetto agli ecosistemi naturali. I due elementi più importanti per la concimazione, cioè azoto e fosforo sono anche i più rilevanti per i rapporti fra agricoltura e ambiente. I risultati ottenuti sono stati spesso entusiasmanti sotto l’aspetto produttivo ed hanno favorito l’impiego di dosi molto elevate talora ingiustificatamente superiori a quelle tecnicamente ottimali. L’aumento delle dosi ha creato alcuni inconvenienti: Ingiustificato accumulo nel terreno Inquinamento delle falde e delle acque per uso potabile Presenza di nitrati e nitriti in alcuni prodotti agrari Immissioni di ossidi di azoto e di ammoniaca nell’atmosfera Problemi di eutrofizzazione

L’agricoltore deve difendere le colture da due gruppi numerosi di nemici: i competitori e i parassiti. I competitori sono rappresentati dalle erbe infestanti, mentre i parassiti più numerosi e tipologicamente più differenziati (insetti, funghi, batteri, virus, ecc..). I mezzi di lotta (siano essi preventivi o curativi) contro i competitori e i parassiti, possono essere di tipo: Fisico e agronomico Biologico(scelta di specie competitive e resistenti, utilizzo di parassiti di erbe infestanti e di insetti) Chimico (uso di diserbanti, fungicidi, insetticidi, ecc..) Nell’agricoltura moderna vengono usati prevalentemente mezzi chimici, il cui impiego ha raggiunto livelli tali da destare preoccupazioni sia per l’ambiente che per la salute.

Mancanza di selettività nei confronti di organismi utili Inquinamento di acqua, aria e suolo Effetti depressivi sulla fertilità del suolo Entrata indiretta nelle reti trofiche Presenza di residui dannosi nei prodotti destinati al consumo diretto da parte dell’uomo.

L’uso di sostanze esobiogene e metalli pesanti in agricoltura può dare fenomeni di accumulo e magnificazione biologica

Una delle conseguenze della “rivoluzione verde ” degli ultimi decenni, è stata la forte specializzazione delle aziende. Si sono così sviluppate le monocolture e gli allevamenti industriali (sganciati cioè dalla terra), che rispetto al modello tradizionale di azienda agricola, ha fatto impennare la produttività, ma ha compromesso l’ambiente.

Con il termine OGM s’intende un essere vivente il cui patrimonio genetico originario e’ stato modificato mediante il ricorso all’ingegneria genetica, con l’inserimento di geni estranei, spesso appartenenti a specie diverse, allo scopo di aggirare i normali processi di selezione naturale, per ottenere organismi, detti transgenici, con le caratteristiche desiderate. I sostenitori delle biotecnologie affermano che l’utilizzo degli OGM in agricoltura permetterà, nel lungo periodo, di sconfiggere la fame nel mondo. Tuttavia, da più parti, si obietta che il problema della fame nel mondo e’ un problema complesso,’ causato anche da un’ingiusta e sbilanciata distribuzione delle risorse tra il “Nord” e il “Sud” del mondo. La tecnica dell’incrocio è da sempre utilizzata dagli agricoltori, che in questo modo sono riusciti a creare qualità alimentari con caratteristiche migliori, ma questo e’ sempre avvenuto tra specie tra loro compatibili. L’alterazione genetica opera invece manipolazioni tra specie che di per sé non hanno nulla in comune e che, senza il laboratorio, in natura non si sarebbero mai incontrate. Insomma, si pone un serio problema di sostenibilità ambientale.

La maggior parte dei geni usati dall’ingegneria genetica proviene da specie viventi che non hanno mai fatto parte dell’alimentazione umana e, addirittura, sono provenienti da DNA non appartenenti a piante ma ad animali, batteri o virus e/o retrovirus transgenici. Si possono così ravvisare alcune minacce immediate: PRIMO: Depauperazione dei complessi pro-vitaminici e vitaminici delle piante Depauperazione di complessi vitaminici e pro-vitaminici non più presenti negli alimenti, allo scopo di rendere possibile il trasporto su lunghe distanze e per tempi molto lunghi, di frutta e verdura fresche, in realtà fortemente impoverite delle tante vitamine, la cui assenza permette così di evitare l’ossidazione di tali cibi. SECONDO: mutazioni genetiche delle piante e conseguente alterazione della Biochimica umana A causa dell’introduzione di geni estranei nel DNA della pianta, si verifica l’alterazione della normale sequenza genomica, con la comparsa di nuove proteine e/o la perdita di altre. Di qui la comparsa di nuove sostanze simili alle vitamine naturali, ma in realtà con caratteristiche di reattività enzimatica e biochimica diverse da quelle naturali, con conseguente modifica della loro attività biochimica sul genoma umano, una volta introdotte con l’alimentazione. Potenziale comparsa di nuove malattie insorte “artificialmente”

TERZO: produzione e introduzione in commercio di cereali, legumi e altri vegetali modificati geneticamente in cui sono contenuti in modo innaturale TUTTI gli aminoacidi essenziali QUARTO : malattie indotte da virus transgenici I virus transgenici con cui oggi si fanno gli Organismi Geneticamente Modificati entrano nel DNA della pianta, modificandola in maniera a noi sconosciuta. Questi virus dovrebbero restare latenti, ma nulla può escludere che possano anche riattivarsi in maniera analoga ai ben noti virus tumorali a RNA (Oncornavirus) o come i virus tumorali a DNA. Questi virus possono anche essere portatori di malattie nuove o di malattie abbastanza simili a ben note sindromi purtroppo ancora poco comprese nella loro dinamica (AIDS, Mucca Pazza, etc…), e di cui è ancora molto vaga l’origine (forse virus trangenici ?). QUINTO: intossicazione da veleni sintetizzati da piante transgeniche Intossicazione cronica di cibi a causa di sostanze tossiche insetticide contenute nelle piante per renderle resistenti ai parassiti come il Bacillus touringiensis, con conseguente possibile incremento di cancri, aborti spontanei, mutazioni genetiche sulla discendenza, Sindromi da Immunodeficienze acquisite, malattie degenerative e da sostanze tossiche, etc….

SESTO: pericolo di carestie a livello mondiale a causa della tecnologia “TERMINATOR” Per effetto dell’impollinazione incrociata, le specie “indigene” naturali, potrebbero perdere la capacità di riprodursi normalmente a causa della tecnologia “TERMINATOR” con perdita irreversibile anche per le piante naturali ad uso alimentare, oggi impiegate nell’alimentazione umana, poiché inquinate dai geni transgenici provenienti dalle zone agricole a coltura transgenica di tipo “TERMINATOR”. Di qui la potenziale minaccia di future carestie a livello globale, di tipo incontrollato, non essendo più disponibili nel mondo quantità sufficienti di grano, riso, mais, legumi, di tipo “naturale”, o comunque NON-TERMINATOR. SETTIMO: modificazione transgenica di piante naturali Passaggio a specie “indigene” naturali delle sostanze tossiche artificiali, tramite impollinazione incrociata, con potenziale minaccia anche per le piante e le erbe mediche oggi impiegate in Fito-Terapia poiché queste ultime saranno inquinate dai geni transgenici provenienti dalle zone agricole a coltura transgenica.

OTTAVO: erosione e scomparsa del patrimonio genetico delle piante naturali Graduale ed irreversibile scomparsa delle diversità biologiche, cioè della normale flora naturale. Le coltivazioni transgeniche arrecheranno infatti una gravissima minaccia alle zone ricche di bio-diversità (genomi naturali), determinando così la perdita irreversibile di gran parte del patrimonio genetico naturale di tutte le piante esistenti al mondo, attualmente pari a circa specie già classificate, su un totale stimato di circa specie.

La pianta è un organismo complesso, frutto dell’evoluzione biologica avvenuta in centinaia di milioni di anni. I prodotti transgenici rappresentano quindi, proprio per come sono concepiti, una formidabile spinta per accentuare le caratteristiche di unilateralità delle monocolture, e quindi di scomparsa del patrimonio genetico naturale esistente da centinaia di milioni di anni e la base stessa della Biochimica umana potrebbe essere minacciata nella sua più intima essenza dall’impiego di queste piante artificiali. Le vitamine e le altre sostanze contenute nelle piante, infatti, sono decine di migliaia, e sono queste le responsabili del corretto funzionamento della complessa biochimica umana e del genoma umano.

L'agricoltura biologica si basa sull'equilibrio dell'agroecosistema e su un ridotto apporto di energia ausiliaria; occorre pertanto saper operare su diversi fronti, favorire la complessità ambientale che è fonte di biodiversità. Questo sistema produttivo rispetta la salute dell'uomo e dell'ambiente, escludendo il ricorso a qualsiasi prodotto chimico di sintesi ed a qualsiasi organismo geneticamente modificato. E’ finalizzata alla produzione di alimenti più naturali, a contribuire alla riduzione drastica del consumo energetico e alla preservazione dell'ambiente naturale. L'agricoltura biologica è sicuramente quella che riesce meglio a conciliare la produzione agricola con l'ambiente naturale. La cura del terreno come un elemento vitale è il punto centrale.

Miglioramento dei terreni Le pratiche agricole sostenibili riducono l'erosione del suolo, migliorano la struttura fisica del terreno e la sua capacità di ritenzione dell’acqua, mantengono la fertilità del suolo. I suoli coltivati con le pratiche sostenibili mostrano una maggiore attività biologica: un più alto numero di lombrichi, artropodi, funghi, e di microrganismi, utili per il riciclo dei nutrienti e per l’eliminazione naturale delle malattie.

Ambiente più pulito Nell’agricoltura biologica è scarso o del tutto assente l’uso di prodotti chimici inquinanti; Minori quantità di nitrati e fosforo raggiungono la falda freatica; La filtrazione dell'acqua è migliore nei sistemi ad agricoltura biologica, che quindi sono meno esposti all’erosione e contribuiscono meno all’inquinamento delle acque per dilavazione delle superfici; Riduzione degli antiparassitari, senza aumento dei parassiti La lotta integrata ai parassiti ha ridotto il numero delle irrorazioni con antiparassitari; Il controllo dei parassiti si può realizzare senza ricorrere a antiparassitari, attraverso la lotta biologica e consociazione senza che ciò comporti perdite del raccolto.

Effetti positivi sui cambiamenti climatici L'agricoltura biologica usa l'energia in modo molto più efficiente e riduce notevolmente le emissioni di CO 2, rispetto all'agricoltura convenzionale sia per quanto riguarda il consumo diretto di energia sotto forma di combustibili fossili, sia riguardo al consumo indiretto connesso con l’uso di fertilizzanti e antiparassitari chimici di sintesi. L'agricoltura biologica ristabilisce la materia organica del suolo, aumentando la quantità di carbonio sequestrato nel terreno, quindi sottraendo significative quantità di carbonio dall’atmosfera. L'agricoltura biologica probabilmente emette meno biossido di azoto, un altro importante gas serra e una delle cause della distruzione dello strato di ozono.

Prodotti alimentari migliori per la salute Il cibo biologico è più sicuro, poiché nell'agricoltura biologica è vietato l'uso di antiparassitari; è perciò raro trovare in questi alimenti residui chimici nocivi; Nella produzione biologica è vietato l'uso di additivi artificiali, come i grassi idrogenati, l'acido fosforico, l'aspartame e il glutammato monosodico, che sono stati messi in relazione con patologie molto diverse, quali le cardiopatie, l’osteoporosi, l’emicrania e l'iperattività. In conclusione, queste pratiche agricole potrebbero essere fonte di sicurezza alimentare, benessere sociale e culturale per tutte le comunità.