L'acqua è una risorsa limitata. Pertanto, modi efficienti per gestire e ottimizzare congiuntamente le riserve idriche sono essenziali per il nostro presente e futuro. Ma come si può stabilire un sistema equilibrato? Per individuare i parametri rilevanti, un team internazionale di scienziati, tra cui Stefan Thurner del Complexity Science Hub Vienna (CSH), ha applicato un metodo dalla fisica a un sistema in equilibrio:le pratiche secolari di irrigazione del riso a Bali.

Secondo il loro lavoro appena pubblicato in Physical Review Letters , l'attuale equilibrio che si è auto-organizzato nel corso degli ultimi mille anni, forse guidato dai programmi di semina degli agricoltori, in conflitto tra loro.

Bilanciamento di vincoli in conflitto

Nel corso dei secoli, i coltivatori di riso balinesi hanno dovuto fare i conti con due vincoli. Da un lato, l'acqua per irrigare le risaie è una risorsa limitata. "Intuitivamente, si potrebbe pensare che un'inondazione non sincronizzata porterebbe a una distribuzione dell'acqua più equa tra gli agricoltori", spiega il presidente del CSH Thurner. Tuttavia, è anche necessario controllare i parassiti del riso come gli insetti che possono spostarsi facilmente da un campo all'altro. Gli agricoltori hanno imparato dall'esperienza che il controllo dei parassiti richiede l'allagamento sincronizzato delle risaie vicine.

Questi due vincoli hanno effetti opposti. "Quanto più ampia è l'area agricola che segue lo stesso programma di irrigazione, maggiore è lo stress idrico risultante dai cicli di irrigazione sincronizzati", si legge nello studio.

Per trovare modelli in programmi agricoli sincronizzati e non sincronizzati, gli scienziati hanno analizzato le immagini satellitari di diverse regioni di coltivazione del riso a Bali dal 2002 al 2015. Hanno classificato quale dei quattro modelli di impianto caratteristici - crescita, raccolto, inondazione o drenaggio - si è verificato quando e dove . Ora hanno sviluppato un modo per mettere in relazione questi modelli con l'equilibrio degli stress nell'agricoltura balinese.

Una formula per un equilibrio

"Vi presentiamo una formula che spiega come si realizza un equilibrio tra stress idrico e stress da parassiti e come il sistema alla fine raggiunge un equilibrio", afferma Thurner. "Se gli stress fossero gestiti in modo diverso, le regioni di coltivazione del riso sembrerebbero molto diverse da quelle che osserviamo nella realtà."

Secondo lo scienziato della complessità, "è un equilibrio nitidissimo tra stati diversi e può inclinarsi in un punto di non ritorno o in un punto di transizione di fase, come lo chiamerebbero i fisici".

La velocità con cui l'equilibrio apparentemente eterno può sfuggire al controllo è diventato evidente negli anni '70. La cosiddetta Rivoluzione Verde ha costretto gli agricoltori a utilizzare pesticidi e a coltivare le loro risaie senza il tradizionale sistema di sincronizzazione.

"At first, harvests increased," says Yérali Gandica from Cergy Paris University, the first author of the paper. "But within a couple of years, farmers reported chaos in water schedules and an explosion in pests." When too many paddies in higher regions were flooded at the same time, farmers with lower terraces experienced water stress. Disharmony between neighbors grew, the carefully maintained Balinese culture of social harmony was disturbed. It was only when the traditional method was reinstated that the equilibrium (mostly) returned.

"It might seem a very theoretical approach, but it could have a practical side in other coupled human-environment ecological systems:One can relate easily observable environmental patterns to stress balance—and thus detect weak points in their management," Thurner concludes.