Le famose risaie a terrazze di Bali, se visto dall'alto, sembrano mosaici colorati perché alcuni agricoltori piantano in modo sincrono, mentre altri piantano in momenti diversi. I modelli frattali risultanti sono rari per i sistemi creati dall'uomo e portano a raccolti ottimali senza una pianificazione globale.

Per capire come i coltivatori di riso balinesi prendono le loro decisioni per la semina, un team di scienziati guidato da Stephen Lansing (Nanyang Technological University) e Stefan Thurner (Medical University of Vienna, Complessità Science Hub Vienna, IIASA, SFI), entrambi docenti esterni al Santa Fe Institute, modellato due variabili:disponibilità di acqua e danni da parassiti. Gli agricoltori che vivono a monte hanno il vantaggio di avere sempre acqua; mentre quelli a valle devono adattare la loro pianificazione agli orari degli agricoltori a monte.

Qui, i parassiti entrano in scena. Quando gli agricoltori piantano in momenti diversi, i parassiti possono spostarsi da un campo all'altro, ma quando gli agricoltori piantano in sincronia, i parassiti annegano e il carico dei parassiti è ridotto. Quindi gli agricoltori a monte hanno un incentivo a condividere l'acqua in modo che la semina sincrona possa avvenire. Però, le risorse idriche sono limitate e non c'è abbastanza acqua per tutti da piantare contemporaneamente. Per effetto di questo vincolo, emergono modelli di impianto frattale, che producono vicino ai massimi raccolti.

"La scoperta notevole è che questa situazione ottimale si presenta senza pianificatori centrali o coordinamento. Gli agricoltori interagiscono a livello locale e prendono decisioni libere individuali locali, che credono ottimizzerà il proprio raccolto. Eppure il sistema globale funziona in modo ottimale, " dice Lansing. "Ciò che è scientificamente eccitante è che questo è in contrasto con la tragedia dei beni comuni, dove l'optimum globale non viene raggiunto perché ognuno sta massimizzando il suo profitto individuale. Questo è ciò che sperimentiamo in genere quando le persone egoiste utilizzano una risorsa limitata sul pianeta, ognuno ottimizza il payoff individuale e non raggiunge mai un ottimale per tutti, " lui dice.

Gli scienziati trovano che sotto queste ipotesi, i modelli di impianto diventano frattali, che è davvero il caso, come confermano con le immagini satellitari. "I modelli frattali sono abbondanti nei sistemi naturali ma sono relativamente rari nei sistemi creati dall'uomo, " spiega Thurner. Questi modelli frattali rendono il sistema più resistente di quanto non sarebbe altrimenti. "Il sistema diventa notevolmente stabile, ancora una volta senza alcuna pianificazione:la stabilità è il risultato di un processo auto-organizzato straordinariamente semplice ma efficiente. E succede estremamente velocemente. In realtà, non ci vogliono nemmeno dieci anni perché il sistema raggiunga questo stato, "dice Thurner.

Il patterning spaziale si verifica spesso negli ecosistemi come un processo di auto-organizzazione causato dal feedback tra gli organismi e l'ambiente fisico. "Le secolari risaie balinesi sono create anche dal feedback tra le decisioni degli agricoltori e l'ecologia, che innesca una transizione dal controllo su scala locale a quello globale, " spiega Lansing. "Il nostro modello mostra per la prima volta che l'adattamento in un sistema accoppiato uomo-naturale può innescare criticità auto-organizzate".

Le risaie balinesi potrebbero servire da esempio che in determinate condizioni è possibile raggiungere situazioni sostenibili che portano al massimo profitto per tutte le parti, in cui ogni individuo prende decisioni libere e indipendenti.