Complessità ed ontogenesi dei paesaggi: un punto di incontro Almo

Complessità ed ontogenesi dei paesaggi: un punto di incontro
Almo Farina & Ileana Schipani
Istituto di Ecologia e Biologia Ambientale
Università di Urbino
[email protected]
Riassunto
La teoria della complessità e la teoria dell’ontogenesi dei paesaggi sono
state confrontate sulla base dei loro rispettivi principi. Della teoria della
complessità sono state analizzate l’ipotesi dell’incertezza, l’ipotesi dell’interdominio e l’ipotesi della connessione. Della teoria ontogenetica è
stato approfondito la prospettiva probabilistica, la prospettiva energetica e
la prospettica dei driver. Dalla comparazione tra le ipotesi sulla complessità e le prospettive entro le quali l’ontogenesi dei paesaggi si realizza
emerge una comunanza concettuale ed operazionale che avvalora la tesi
che i paesaggi sono entità complesse per il cui studio, interpretazione e
gestione vengono richiesti approcci adeguati alla luce delle loro proprietà.
Parole chiave: complessità, ontogenesi, ecologia del paesaggio, novità,
opportunità, eventi
Introduzione
In anni recenti il paradigma della complessità è stato ampiamente utilizzato per comprendere le relazioni tra sistemi viventi, matrice ambientale
e meccanismi cibernetici attivati dalle società umane tecnologicamente
avanzate (f.i. Lewin 1992, Merry 1995, Cilliers 1998, Arthur 1999, Levin
1999, Bossomaier & Green 2000, Manson 2001, Taylor 2001). Ma come
è stato recentemente sottolineato da Li (2004) la ricerca sul tema della
complessità sebbene abbia fatto progressi, è ancora in uno stadio embrionale soprattutto nel settore ecologico dove la definizione di complessità
di per sè ed il relativo contesto in cui opera, rispettivamente di tipo epistemologico e sperimentale, ne rallentano lo sviluppo. Altra serie di problemi emerge nell’uso di un appropriato vocabolario. Per esempio Loehle
(2004) sottolinea come certe entità quali il disturbo trovino difficoltà ad
essere definite non essendo né oggetti fisici né forze ma solo astrazioni.
Il trasferimento del tema della complessità al mondo reale vede il paesag1
gio un dominio fenomenologico adatto ad affrontare questo difficile e sfuggente argomento. In realtà il paesaggio è di per sé un soggetto di non facile
accesso per gli ecologi che devono confrontarsi con svariate discipline quali,
tra l’altro, l’architettura, la pianificazione e la gestione delle risorse che ne
hanno delineato fondamenti e nomenclature in un crescendo di assiomi e di
sinonimie. Il paesaggio può essere considerato sia un’ entità fisica (Forman &
Godron 1986) che un’ entità concettuale (Naveh 2003, Farina et al. 2004), con
pattern e processi che si incontrano in domini spaziali e temporali intersecantisi lungo un costrutto dalle caratteristiche gerarchiche (O’Neill et al. 1986).
Recentemente la complessità in ecologia è stata distinta da Loehle (2004) in
almeno sei tipi : spaziale, temporale, strutturale, di processo, comportamentale e
geometrica. Fra questi differenti tipi di complessità abbiamo individuato la
complessità di processo con cui confrontare la recente teoria dell’ontogenesi
dei paesaggi (Farina & Hong 2004).
Le finalità di questo contributo è di trovare convergenze epistemologiche ed
operazionali tra la teoria della complessità ecologica e la teoria dell’ontogenesi, tali da rafforzare le basi della scienza del paesaggio (sensu Farina 2004) e
rintracciare quel percorso epistemologico che in un recente passato è stato utilizzato da von Bertalanffy (1969) nella ricerca di una Teoria Generale dei
Sistemi.
Come affrontare la complessità di processo
Abbiamo individuato tre ipotesi operazionali per descrivere la complessità di
processo: l’ipotesi dell’incertezza, l’ipotesi dell’inter-dominio ed infine l’ipotesi della connessione.
Ogni ipotesi va inserita in un dominio fenomenologico specifico in cui spazio/tempo ed attori appaiono tra loro connessi all’interno di una ristretta finestra operazionale.
1. L’ipotesi dell’incertezza (II)
Questa ipotesi considera la imprevedibilità di un fenomeno come fattore chiave
che impedisce la produzione di un sistema accoppiato “causa-effetto”. In altre
parole la mancanza di un percorso certo impone ad un sistema di rimanere
“separato” rispetto a sistemi contigui. In questo caso ci si trova di fronte ad una
“non evoluzione” dei sistemi. Per esempio le dinamiche ed i pattern che si generano in un ammasso di neve che si scioglie con l’arrivo della bella stagione non
possono essere intercettati dalla vegetazione se non in minima misura perché
soggetti dall’imprevedibilità stagionale. L’incertezza impedisce alla memoria
del sistema di operare per mantenere la propria omeostasi. Un evento inaspettato non ha possibilità di essere “gestito” dalla memoria del sistema e i proces2
si di ridondanza del sistema non possono essere attivati al loro grado di massima efficienza.
2. L’ipotesi dell’inter-dominio (IID)
Questa ipotesi prende in considerazione i meccanismi semiotici attraverso i
quali un dominio fenomenologico (sensu Farina et al. 2004) comunica con un
altro dominio. In questo modo la complessità viene colta nei meccanismi messi
in atto per permettere la comunicazione (quindi lo scambio di informazione) tra
due o più sistemi. I codici ed i relativi meccanismi sono l’espressione di tale
complessità (vedi p.e. Barbieri 2003). Questa ipotesi è stata prevista, sebbene
non in termini esplicitamente semiotici, da diversi autori che hanno elaborato
la teoria gerarchica (p.e. Allen & Starr 1982, O’Neill et al. 1986, Allen &
Hoekstra 1992).
3. L’ipotesi della connessione (IC)
L’azione dell’uomo a scala planetaria porta come diretta conseguenza un aumento di connessione tra sistemi un tempo isolati. Per questo nuove specie o varietà
possono raggiungere aree remote superando le barriere naturali attraverso l’energia fornita indirettamente dai mezzi utilizzati dall’uomo per i suoi spostamenti (aerei, navi, automobili). Non vi sono oggi sistemi ambientali dove l’uomo non abbia prodotto modificazioni dirette ed indirette. L’aumentata connettività creata ad hoc dalle società umane ha quindi implicazioni nei sistemi naturali mettendo in contatto tra di loro specie e sistemi altrimenti isolati. Questa
aumentata connessione influenza il comportamento dei sistemi che appaiono
quindi soggetti ad influenze “aliene”. Riconosciamo in questo tipo di relazioni
un’importante espressione della complessità e quindi del comportamento non
lineare dei sistemi che non possono entrare in uno stato informativo strutturato,
sensu Stonier 1996) che si rende necessario per il mantenimento della omeostasi. La caratterizzazione di un sistema e quindi la sua ontogenesi richiedono
l’innesto di processi di centripetalità e di autocatalisi (sensu Ulanowicz 1997)
caratterizzati da una forte asimmetria.
La teoria dell’ontogenesi dei paesaggi
L’ontogenesi dei paesaggi viene compresa in una teoria generale che cerca di
spiegare le dinamiche non sempre gradualistiche attraverso le quali i paesaggi,
intesi come entità sistemiche, reagiscono a input di energia ed informazione
provenienti dal mondo esterno, nonché i processi che determinano la loro continua auto-organizzazione (Farina & Hong 2004). Questa teoria ha solo appa3
renti somiglianze con la teoria evolutiva degli ecosistemi descritta da Holling &
Gunderson (2002). Questi autori prevedono quattro fasi dinamiche degli ecosistemi: “exploitation”, “release”, “conservation” e “reorganization”. Secondo
questa visione il sistema si auto-organizza e si autoregola. Sebbene questa visione non sia in contrasto con quanto esposto dalla teoria ontogenetica, quest’ultima prende in considerazione un mondo dove la ciclicità è raramente compiuta
ma dove piuttosto vengono ad operare episodi energetici esterni ai sistemi che
ne impediscono una completa evoluzione. E soprattutto la teoria ontogenetica
prende in considerazione l’importanza che i pattern associati alle differenti fasi
hanno per la dinamica dei sistemi stessi. Torneremo più avanti su quest’ ultimo
aspetto invocando l’ipotesi del “fenotipi esteso” ed il cambiamento di scala operazionale.
Novità, Opportunità, Eventi sono le fasi, tra loro in rapporto sequenziale, che
vengono riconosciute come responsabili dell’ontogenesi dei paesaggi. Le
Novità rappresentano l’episodio che proveniendo dall’esterno modifica profondamente strutture e processi nei sistemi. Le Opportunità sono episodi di
auto-regolazione che intervengono all’interno di un sistema non disturbato da
episodi esterni. Gli Eventi sono episodi di organizzazione successiva di un sistema in elementi distinti (sotto-sistemi). Sono quindi episodi di ulteriore differenziamento.
Le tre categorie di episodi si differenziano anche in base alla frequenza di occorrenza. Le Novità hanno una bassa frequenza, le Opportunità hanno per contro
una frequenza molto elevata. Gli Eventi vengono collocati in una posizione
intermedia. Ancora l’energia in gioco decresce dalle Novità andando verso le
Opportunità.
La prospettiva probabilistica (PP)
Come abbiamo già detto la probabilità che un episodio si verifichi è molto basso
per le Novità, intermedio per gli Eventi e basso nelle Opportunità. Gli episodi
che si verificano raramente in un sistema determinano nel sistema una “sorpresa”, vale a dire il sistema non ha nella propria memoria (genetica ed ecologica),
elementi di riconoscimento. Per esempio un tornado o una inondazione possono
sconvolgere interi sistemi senza alcuna possibilità per detti sistemi di contrastare gli effetti. La sorpresa è quindi sia di tipo energetico che di tipo fenomenologico. Il vento è un fenomeno ben conosciuto dalla vegetazione arborea ma quando questo supera certi livelli di intensità, un tale disturbo non può essere incorporato dal sistema che viene quindi distrutto. Allo stesso tempo l’introduzione di
una specie biogeograficamente aliena come il gatto in Australia ha prodotto
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irreversibili modificazioni sulla biodiversità di questo continente trovando facilmente marsupiali privi di qualsiasi tipo di difesa da questo mesopredatore.
Per contro le Opportunità sono conosciute dal sistema che ha memoria e quindi è in grado di riconoscerle ed eventualmente contrastarle. Per esempio una
influenza virale è un tipo di disturbo che viene immediatamente riconosciuto
dal nostro sistema immunitario, ma non certo le radiazioni atomiche. Le
Opportunità possiedono meccanismi più lineari e deterministici.
La prospettiva energetica (PE)
Le Novità sono determinate dallo straordinario input energetico proveniente
dall’esterno del sistema. Sono casi di Novità prodotte da una immissione di
energia esterna valanghe e frane, maremoti e colate laviche. L’effetto meccanico oppure l’effetto termico, nel caso di nubi ardenti che escono dai vulcani di
tipo stromboliano, determina la distruzione del sistema su cui vanno ad agire.
In altre parole il surplus di energia non riesce ad essere trasformato in negentropia ed il sistema la dissipa attraverso la distruzione del proprio ordine.
Per contro le Opportunità vedono un trasferimento a piccola scala di quantità
discrete di energia da un sotto-sistema ad un altro, producendo un crescente
stato di ordine e quindi mantenendo uno steady state neg-entropico. Fenomeni
di mutualismo e di simbiosi danno al sistema una crescente asimmetria sensu
Ontogenesi
Complessità
Prospettiva
probabilistica
Ipotesi
della
incertezza
Ipotesi
dell’Interdominio
Ipotesi
della
connessione
Prospettiva
enegetica
Prospettiva
dei driver
Novità
Eventi
Opportunità
Fig. 1 - Teoria della Complessità ed Teoria ontogenetica dei paesaggi mostrano punti comuni
delle rispettive basi paradigmatiche quando analizzate secondo ipotesi dell’emergenza della
complessità e approccio prospettico dell’ontogenesi.
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von Bertalanffy (1969).
Quando l’ordine si accresce negli episodi di Opportunità si arriva ad un livello
per il quale si ha un salto di scala ed un nuovo dominio fenomenologico, gli
Eventi, compare all’interno del sistema. Questo dominio opera sui livelli di gradiente che si determinano ai bordi delle neo-formate patch che assumono quindi l’aspetto di sistema di ordine superiore, gli ecotoni.
La prospettiva dei driver (PD)
Secondo questa prospettiva tre tipologie di driver sono responsabili dell’ontogenesi dei paesaggi. Driver esterni al sistema producono le Novità, il loro dominio scalare è assai diverso da quello del sistema in cui vanno ad agire. Così un
tornado ha dimensioni di diversi ordini di grandezza superiori a quelle dei sistemi che vengono investiti. A livello di Opportunità i driver agiscono all’interno
del sistema in cui operano. In questo caso è la loro numerosità una proprietà
distintiva. Un gran numero di driver, ciascuno competente in un ambito scalare
ristretto, finisce per determinare la nascita di una fitta rete di connessioni che
vanno ad aumentare le proprietà neg-entropiche del sistema stesso. Negli Eventi
i driver si trovano ai bordi dei sistemi e controllano la quantità di energia, materia ed informazione che vengono veicolati per differenza di gradiente o attraverso un trasporto attivo da una patch ad un’altra.
Il rapporto tra teoria della complessità e teoria dell’ontogenesi
Una volta descritte le tre prospettive con le quali l'ontogenesi dei paesaggi viene
formalizzata, abbiamo voluto verificare se queste tre prospettive (probabilistica, energetica, di driver) avessero punti in comune con le tre ipotesi (l’ipotesi
dell’incertezza (II), l’ipotesi dell’inter-dominio (IID) e l’ipotesi della connessione (IC) con le quali la complessità è stata evidenziata. Va sottolineato che ogni
episodio ontogenetico può essere interpretato alla luce della teoria della complessità e che all'interno di questa comunanza emergono delle relazioni logiche
e fenomenologiche più consistenti. Ma come si può vedere nella tabella comparativa ogni episodio ontogenetico mostra una specificità selettiva con le
fenomenologie legate alla complessità. Le Novità appaiono sensibili alla coppia
ipotesi dell’incertezza(II)-prospettiva probabilistica (PP). Gli Eventi mostrano
una posizione peculiare nell’accoppiata ipotesi dell’inter-dominio (IID) e prospettiva energetica (PE). Infine le Opportunità trovano nella coppia ipotesi della
connessione (IC) e prospettiva dei driver (PD) la maggiore concordanza.
Discussione
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Da in punto di vista epistemologico la teoria ontogenetica non si discosta dal
paradigma della complessità, ne è anzi un suo corollario. L’ontogenesi dei paesaggi rientra in una fonomenologia non lineare e per la cui comprensione devono essere invocati comportamenti complessi. Così vengono scansati i concetti di
equifinalismo (von Bertalanffy 1969) che sono stati invocati per descrivere
fenomeni quali la successione ecologica, oppure i modelli di panarchia
(Gunderson & Holling 2002). Molto spesso eliminiamo nella pratica dell’analisi dei mosaici ambientali l’eterogeneità ambientale determinata dalla fase ontogenetica. Infatti l’ontogenesi è un fenomeno con espressione locale. Pertanto
quando si osserva un paesaggio ad una scala sufficientemente grande inevitabilmente inseriamo più episodi ontogenetici che insistono sia su contesti geografici differenti che sullo stesso contesto ma con una storia distinta, quindi con una
temporalità diacronica.
Un mosaico ambientale è quindi la giustapposizione di patch distinte sia in termini di energia, risorse, biodiversità ma, soprattutto, di differente livello ontogenetico. L’uso che fa l’uomo del mosaico ambientale impone di considerare le
caratteristiche delle singole patch e per questo nel considerare la teoria dell’ontogenesi si ha la possibilità di una migliore caratterizzazione delle patch stesse.
Se in qualsiasi procedura gestionale dovessimo modulare certi disturbi come gli
incendi, dovremmo essere in grado di escludere in questa fase tutte quelle aree
che fossero nello stadio delle Opportunità e questo per evitare che una Novità
con un tempo di ritorno troppo breve andasse a determinare un degrado reale ad
un sistema che non abbia ancora recuperato il proprio livello organizzativo.
L’uomo utilizzando sempre più energia fossile ed informazione attraverso il net
digitale influenza in maniera crescente i processi ontogenetici. L’informazione
non strutturata, cioè l’informazione cinetica (sensu Stonier 1990, 1996) non ha
possibilità di essere trasformata in una informazione strutturata e degrada rapidamente in uno stato entropico (Rifkin 1981). Altri effetti legati alle alterazioni
delle sequenze temporali inducono ulteriori alterazioni ontogenetiche.
L’impiego di nuovi paradigmi può contribuire ad un avanzamento delle conoscenze soprattutto quando vengono considerate entità complesse quali i paesaggi nei quali i “fenotipi estesi” cioè le modificazioni ambientali indotte da
espressioni genetiche e culturali (sensu Odling-Smee 1996) diventano i template di nuove interazioni funzione-specifiche.
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