I funghi micorrizici sono organismi capaci di tessere reti microscopiche in grado di ridonare vitalità e struttura anche ai terreni più degradati. Il loro impiego rappresenta oggi la più avanzata frontiera dell’agro-ecologia per preservare la salute delle colture e garantire la sopravvivenza degli ecosistemi vegetali.
L’azione combinata dell’afa estiva e di decenni di agricoltura intensiva, guidata dalla chimica di sintesi, sta sterilizzando i suoli italiani, cancellando la micro-biodiversità sotterranea e riducendo la terra a un supporto inerte, compatto e polveroso.
Una vera rigenerazione del suolo esausto e una lotta senza quartiere alla desertificazione non passano dall’aggiunta di ulteriori fertilizzanti artificiali a base di azoto, fosforo e potassio, i quali aumentano la salinità del terreno e ne compromettono la struttura idraulica, ma dal ripristino delle reti biologiche perfezionate dalla natura in oltre 400 milioni di anni. Vediamo come funziona l’inoculo micorrizico nei moderni protocolli di coltivazione e perché consente di ricostruire l’architettura nutrizionale e idrica sotterranea del territorio.
Lo scambio simbiotico e il baratto molecolare tra pianta e fungo
La simbiosi radicale delle piante, mediata dai filamenti fungini, si configura come un vero e proprio ecosistema di scambio energetico, regolato da una rigorosa economia biochimica. Grazie alla fotosintesi clorofilliana, il vegetale sintetizza carbonio organico e zuccheri complessi. Ne cede una quota rilevante (compresa tra il 20% e il 30%, a seconda della specie) al fungo. Quest’ultimo non è in grado di produrli autonomamente e deve necessariamente collaborare con chi invece può farlo.
In cambio di questo approvvigionamento, il network sotterraneo di filamenti microscopici del fungo (denominati ife) si espande capillarmente nel terreno circostante. Questa rete esplora i micro-anfratti del suolo, i quali sono inacessibili alle radici, più voluminose, assorbendo acqua, macroelementi – specialmente fosforo – e microelementi bloccati nella frazione minerale. Dopo averli radunati, li convoglia direttamente all’interno del sistema vascolare della pianta ospite. Questo baratto molecolare ottimizza l’efficienza termodinamica di entrambi gli organismi. In tal maniera, si aumenta la stabilità dell’intero ecosistema.
Le fasi dell’endomicorriza
Al fine di comprendere l’efficacia di questo sistema, affinato dall’infallibilità della natura, è necessario analizzare i passaggi biologici attraverso cui il fungo si insedia nella struttura vegetale e come sappia farlo senza attivare le barriere immunitarie dell’ospite.
La dinamica cellulare delle endomicorrize vescicolo arbuscolari
Le endomicorrize vescicolo-arbuscolari, anche note secondo il loro acronimo in lingua inglese, VAM, legano fungo e struttura vegetale, e appresentano il ceppo biologico più importante e diffuso nelle pratiche di sfruttamento delle micorrize nell’agricoltura biologica e nella produzione agroalimentare. La loro azione si sviluppa a livello intracellulare secondo una precisa sequenza temporale e chimica, che andiamo a illustrare.
Riconoscimento chimico e attivazione molecolare tramite strigolattoni
Quando una pianta si trova in condizioni di forte stress idrico, di grave carenza di fosforo, o entrambe, secerne nella rizosfera, ovvero la porzione di suolo che circonda le radici, specifici ormoni chimici. Questi si chiamano strigolattoni. Le spore dei funghi micorrizici presenti nel terreno, nei paraggi del vegetale, intercettano questi biomarcatori. Non appena lo fanno, si attivano, al fine di emettere, a loro volta, i cosiddetti fattori MYC o lipochitooligosaccaridi.
Questo dialogo molecolare è fondamentale. Segnala all’apparato radicale che l’organismo in avvicinamento è un simbionte simmetrico desideroso di sincronizzarsi, non un fungo patogeno. Ciò disattiva le risposte immunitarie aggressive della pianta e predispone i tessuti all’accoglienza.
Penetrazione della parete cellulare e ramificazione degli arbuscoli
L’ifa fungina riesce a superare le barriere protettive delle radici delle piante, attraversa i primi strati dell’epidermide radicale e si fa strada tra le cellule corticali profonde. L’interazione avviene con una precisione biologica assoluta. Il fungo non perfora, né rompe, la membrana plasmatica della cellula vegetale. Si limita a esercitare una pressione controllata, che la spinge e poi ripiega su se stessa, allo scopo di aprirsi la strada. L’ifa si ramifica ripetutamente all’interno di questo spazio protetto, originando una struttura microscopica ramificata, che chiamiamo arbuscolo.
Tale conformazione geometrica complessa massimizza la superficie di contatto molecolare tra il citoplasma vegetale e quello fungino. In questo modo, crea la camera di compensazione ideale in cui si consuma lo scambio tra pianta e funghi micorrizici: il passaggio bidirezionale di zuccheri e linfa minerale.
Sviluppo del micelio extraradicale come ammortizzatore idrico contro l’afa
Il fungo proietta, verso l’esterno del tessuto vegetale cui si è legato, una rete infinita di ife extraradicali. Queste si diramano per metri nel suolo circostante. Il diametro di un’ifa fungina è circa cento volte più sottile rispetto a un singolo pelo radicale della pianta. Una simile dimensione, tanto millimetrica, permette al network miceliare di penetrare all’interno dei micro-pori del terreno, aggrappandosi alle molecole d’acqua invisibili legate alle particelle di argilla.
Questa fitta rete espande l’area utile di assorbimento idrico ed esplorativo della pianta fino a 700 volte. I funghi micorrizici fungono così da vero e proprio ammortizzatore idraulico permanente, mantenendo la vegetazione idratata anche durante i mesi di siccità estiva più estrema.
Rigenerazione dei suoli aridi e ricostruzione strutturale del territorio
L’azione dei funghi micorrizici supera la nutrizione della singola coltura. Essa si configura come un vero e proprio intervento di ingegneria ambientale su macro-scala. Non è un’esagerazione scrivere che una rete di ife capillare e diffusa in maniera persistente, in tutto il mondo, sarebbe in grado di limitare profondamente, se non proprio di invertire, i processi di desertificazione e degradazione strutturale della terra.
Funghi micorrizici, secrezione di glomalina e aggregazione meccanica delle particelle di terreno
I filamenti fungini extraradicali producono e secernono una glicoproteina idrofoba, altamente stabile, chiamata glomalina. Questa molecola costituisce oltre il 25% del carbonio organico totale del terreno. Essa agisce come potentissimo collante biologico naturale. Cementa le particelle microscopiche di sabbia, limo e argilla, aggregandole in macro-strutture, granulari e stabili. Un suolo strutturato e aggregato crea una fitta rete di macro e micro-pori, la quale protegge la terra dall’erosione del vento estivo, impedisce il compattamento crostoso indotto dal sole e aumenta, drasticamente, la capacità di infiltrazione e ritenzione dell’acqua piovana nel sottosuolo.
Solubilizzazione enzimatica del fosforo e dei microelementi bloccati
Nei terreni fortemente sfruttati, o caratterizzati da pH spiccatamente alcalini oppure acidi, enormi riserve di fosforo e ferro rimangono chimicamente bloccate all’interno di complessi insolubili intrappolati nel suolo, come per esempio i fosfati di calcio e/o ferro. In questo modo, risultano totalmente inutilizzabili per l’apparato delle radici delle piante.
Il network miceliare dei funghi micorrizici ovvia a questo limite, secernendo nella rizosfera acidi organici ed enzimi fosfatasi. Questi composti spezzano i legami chimici che intrappolano i minerali, liberando il fosforo in forma assimilabile dal vegetale e immettendolo direttamente nel flusso traspiratorio, che parte dal fungo e va verso la pianta. In questo modo, le micorize riducono drasticamente la necessità di apporti chimici esterni come i concimi.
Protocolli di inoculo e compatibilità con le specie vegetali colpite
L’applicazione delle micorrize in agricoltura biologica segue precisi protocolli operativi. Questi variano in base alla tipologia di coltura. L’inserimento delle spore e dei frammenti di micelio attivo può avvenire durante le fasi di semina o di trapianto estivo, mediante l’utilizzo di polveri bagnabili, da distribuire localmente lungo la riga di semina; geodisinfestatori meccanici modificati o tecniche di seed dressing, la concia del seme.
Sotto il profilo della compatibilità botanica, è fondamentale mappare la selettività del processo. Mentre oltre il 90% delle piante terrestri, comprese tutte le principali colture agrarie, come cereali, leguminose, piante da frutto e alberature forestali, sviluppa una simbiosi profonda con le endomicorrize, alcune famiglie specifiche, come le Brassicaceae, dunque cavoli, colza e rucola, oppure le Chenopodiaceae, come spinaci, bieta, barbabietola e quinoa, sono completamente non-micorriziche. Dunque respingono l’inoculo.
Questo fattore biologico, naturalmente, è di importanza fondamentale per i tecnici agrari, così come per i progettisti del territorio. Chiunque voglia pianificare correttamente le rotazioni colturali, ed evitare fallimenti dopo stagioni particolarmente secche o rigide, farebbe bene a tenerlo a mente.
Funghi micorrizici e progetti globali di bio ingegneria
Il potenziale rigenerativo dei sistemi micorrizici ha superato l’ambito prettamente agricolo ed è stato integrato in complessi programmi internazionali di pianificazione urbanistica e bio-ingegneria del territorio, dove il sottosuolo viene riprogettato come un’unica infrastruttura vivente interconnessa. I progetti legati a collettivi e università che si legano alle micorrize sono svariati. Vediamo quelli che presentano il maggiore potenziale di successo.
Il framework di Harvard per le reti micorriziche sotterranee nelle smart city
L’Università di Harvard ha sviluppato il framework di ricerca applicata Designing the Fungal City, focalizzato sulla resilienza bioclimatica urbana. Lo studio ha introdotto, per la prima volta, l’interessante concetto di soil conduit, ovvero condotto di suolo. Si tratta di una nuova forma di infrastruttura verde, ipogea, progettata per collegare fisicamente gli alberi stradali che lo sviluppo edilizio e il cemento isolano in singole aiuole sterili.
Questo canale sotterraneo crea una rizosfera, continua e protetta, la quale favorisce l’espansione dei funghi micorrizici tra diversi apparati radicali urbani. I dati microscopici resi pubblici dall’equipe di ricercatori dimostrano che i network fungini interconnessi consentono alle alberature cittadine di scambiarsi attivamente risorse idriche e segnali biochimici di allerta. In questo modo si alza l’indice di sopravvivenza dei viali alberati sottoposti a stress da afa e si riduce l’effetto isola di calore delle metropoli. Le linee guida del modello infrastrutturale sono consultabili nella documentazione universitaria disponibile su Harvard DASH – Designing the Fungal City.
I moduli SimbioBrick dell’Università della Pennsylvania per la fitodepurazione diffusa nei quartieri aridi
Il Kleinman Center for Energy Policy, laboratorio energetico gestito dell’Università della Pennsylvania, ha sviluppato una tecnologia modulare vivente. Denominata SimbioBrick II, essa è volta al recupero dei distretti industriali più aridi e degradati.
I mattoni simbionti SimbioBrick sono prefabbricati bio-ricettivi, i quali ospitano una simbiosi pre-ingegnerizzata tra piante perenni ad apparato radicale profondo e funghi micorrizici arbuscolari. Utilizzati per la bonifica passiva, e localizzata, di suoli urbani compatti, questi moduli sono in grado di sfruttare una rete di ife per accelerare la biodegradazione di idrocarburi e inquinanti organici; catturare il carbonio atmosferico stoccandolo stabilmente grazie alla produzione di glomalina e immobilizzare i metalli pesanti nella rizosfera.
I protocolli di sequestro del carbonio e le dinamiche dei mattoni bio-ricettivi sono analizzati nella pubblicazione scientifica ResearchGate – SimbioBrick Carbon Sequestering Living Bricks.
Il progetto LIFE Desert Adapt per riforestare il Mediterraneo
Il progetto LIFE Desert Adapt, finalizzato al contrasto della desertificazione nelle aree ad alto rischio climatico di Italia, Spagna e Portogallo, è di matrice europea. Tra gli enti che lo stanno portando avanti c’è anche L’Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale, che ha dedicato all’opera un portale istituzionale consultabile per approfondire: ISPRA – LIFE Desert Adapt.
Tutti i vivai forestali coinvolti, i quali hanno accettato di diventare partner del progetto, hanno abbandonato la coltivazione delle piantine destinate ai rimboschimenti in regime di isolamento chimico, o sotto l’effetto di fertilizzanti spinti. Come richiesto da LIFE, inoculano preventivamente nei substrati di crescita spore di funghi micorrizici autoctoni.
I dati raccolti sul campo confermano l’efficacia della metodologia: quando i giovani alberi vengono trapiantati nei terreni erosi, calcarei e aridi in Sicilia o in Andalusia, in piena estate, la rete fungina pre-esistente agisce come uno scudo biologico immediato. Il network espande istantaneamente la capacità di captazione idrica. In questo modo, si riduce la mortalità iniziale delle piante (che in condizioni di questo genere è vicina all’80%) a meno del 15% e si accelera la ricostituzione dello strato di humus stabile sul territorio.
