Il concetto di EROI
Ho avuto la ventura, e la fortuna, di incontrare nel mio percorso intellettuale e di formazione persone del calibro di Charles “Charlie” Hall, professore emerito della New York University, Siracuse. Hall, allievo del celebre ecologo Howard T. Odum, è piuttosto famoso, nel settore energetico, per essere colui che ha sviluppato il concetto di EROI – acronimo di “ritorno energetico sull’investimento (energetico)”, Energy Return on Investment, in inglese – e averlo applicato non solo al ristretto ambito della biologia e dell’ecologia, da cui pure questo “concetto” prende le mosse, ma di averlo esteso all’energetica tout court, facendone appunto un indice affidabile per la misurazione della “bontà” di una fonte energetica.
Hall ci offre uno spaccato di questa connessione apparentemente inattesa tra il metabolismo che siamo abituati a vedere in natura e quello che gli studiosi definiscono “metabolismo sociale” (quello delle nostre società appunto, immaginate come un “superorganismo”) in un libro poco diffuso e un po’ tecnico dal titolo, in inglese, poco incoraggiante (Energy Return on Investment. A Unifying Principle for Biology, Economics, and Sustainability), di recente tradotto in italiano, se non altro con un titolo più accattivante: Cogliere l’ultima mela. L’EROI come principio di unificazione per la biologia, l’economia e la sostenibilità.
“Indossare” gli occhiali dell’energia, con i quali guardare il mondo intorno a noi, è un esercizio spesso sottovalutato, ma sempre utilissimo a darci una spiegazione più puntuale di quello che accade, un’interpretazione forse più corretta e coerente dei fenomeni (naturali e sociali) che abbiamo intorno. Lo scorso anno Hall e colleghi hanno fatto un ulteriore passo in avanti, immaginando che la questione energetica sia una possibile chiave di lettura persino dell’evoluzione stessa.
L’energia come chiave dell’evoluzione
Hall e colleghi si sono chiesti: perché esistono così tante forme di vita, così diverse tra loro, eppure tutte, in qualche modo, “funzionano”? La risposta potrebbe trovarsi non solo nei geni o nella sopravvivenza dei più adatti ma, come accennato, guardando all’energia.
Tutto ciò che vive ha bisogno di energia. Le piante la catturano dal Sole, gli animali si nutrono di piante o di altri animali. Ma ciò che davvero conta, dal punto di vista evolutivo, è quanta di questa energia arriva ai discendenti che sopravvivono.
Hall, Brown e colleghi propongono, nell’articolo Life, Death and Energy: What Does Nature Select?, una regola sorprendente, che hanno chiamato Equal Fitness Paradigm (EFP): in condizioni di equilibrio, tutte le specie investono la stessa quantità di energia per lasciare figli che sopravvivano fino a riprodursi. Un’unità energetica standard: circa 22,4 kilojoule per grammo di biomassa.
Come funziona l’equilibrio
La “fitness” di una specie, secondo l’EFP, non dipende da quanto veloce, feconda o resistente essa sia, ma da un bilancio tra tre fattori:
- Produzione: quanto rapidamente genera nuova biomassa (cioè figli);
- Tempo: quanto vive una generazione;
- Efficienza: quanti dei figli prodotti sopravvivono.
A questi si aggiunge un valore quasi costante: la densità energetica della materia vivente, che sembra variare poco tra specie molto diverse. Tutti questi fattori sono combinati in un’unica equazione che permette di misurare la fitness evolutiva in unità di energia.
Un tonno e uno squalo: stessi risultati, strategie opposte
Immaginiamo un tonno e uno squalo della Groenlandia. Il primo è veloce, cresce rapidamente, depone milioni di uova. Il secondo è lento, può vivere da 20-30 anni fino a oltre 100 nel caso dello squalo-balena, ma ha pochi figli. Eppure, se entrambe le specie sono sopravvissute fino a oggi, significa che hanno raggiunto lo stesso risultato in termini di energia trasmessa ai discendenti. Diversi stili di vita, ma fitness equivalente.
Non sempre “più” vuol dire “meglio”
Secondo gli autori, molte idee diffuse sull’evoluzione sono da rivedere. Avere un metabolismo più rapido, una crescita accelerata o una fecondità maggiore non porta automaticamente a un vantaggio evolutivo. Ogni guadagno ha un costo: più crescita spesso significa più mortalità o vita più breve. Le specie sopravvivono perché trovano un equilibrio nei propri trade-off energetici.
Gli autori offrono alcuni esempi che sorprendono, come quello degli elefanti nani e dei salmoni geneticamente modificati. I primi – che si sono evoluti su isole – non sono diventati piccoli per riprodursi più in fretta, ma perché vivere più a lungo e crescere più lentamente era più energeticamente sostenibile in ambienti con meno risorse; i secondi, allevati e selezionati per crescere rapidamente e con meno cibo, mostrano come l’intervento umano possa alterare temporaneamente l’equilibrio, a scapito però di un alto costo energetico esterno (fossili, mangimi, antibiotici).
Gli autori mostrano inoltre come anche insetti e parassiti obbediscano alle stesse leggi: insetti sociali come le termiti o parassiti complessi come Schistosoma mansoni sembrano eccezioni, ma anche in questi casi l’analisi energetica offre risposte. Le termiti operano come “super-organismi”, dove è la colonia l’unità su cui agisce la selezione. I parassiti, invece, compensano una bassissima sopravvivenza (F è vicina a zero) con una produzione astronomica di figli.
Verso una terza rivoluzione evolutiva?
Gli autori quindi propongono, dopo la teoria darwiniana e la rivoluzione genetica del Novecento, l’EFP come base per una terza “sintesi evolutiva”: una visione fisica e quantitativa della selezione naturale. L’unità non è più solo il gene o il fenotipo, ma l’energia investita con successo nel futuro.
In fondo, la natura non premia chi consuma di più o vive più a lungo, ma chi sa passare il testimone energetico in modo efficace alle generazioni successive.
