Resilienza

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Un termine divenuto di moda, ma sappiamo cosa significhi?

Nella teoria, per noi ecologi, la resilienza è una proprietà dei sistemi, una di quelle “magiche”, che la semplice somma delle proprietà delle parti (del sistema) non permetterebbe di ottenere.

Una delle cose straordinarie dei sistemi è che

1+1+1+1

non fa per forza 4!

La resilienza è la capacità di un sistema di tornare a uno stato di equilibrio dopo una perturbazione.

Diversamente la resistenza del sistema è la sua capacità di opporsi al cambiamento, ovvero di evitare o ridurre una perturbazione.

La faccenda però non è così semplice e, se proseguiamo oltre, saremo costretti a usare qualche concetto fisico.

Facciamo un esempio. Se qualcuno mi dà un pugno in faccia, posso resistere, ovvero restare in piedi e vigile. Oppure (più probabile) posso andare al tappeto. A questo punto posso restarci, oppure alzarmi. Quest’ultima è resilienza. Non sono immutato, probabilmente sto perdendo sangue dal naso, rotto, ho la vista annebbiata e barcollo un po’, ma sono in piedi e, salvo ulteriori pugni, non cado perché ho ritrovato l’equilibrio.

Ci sono però due definizioni di resilienza differenti, di cui una usata più frequentemente in Fisica, l’altra in Ecologia.

L’esempio del pugno, per come l’ho formulato, è coerente con il concetto ecologico di resilienza: il sistema torna allo stato iniziale, dopo il pugno sono di nuovo in piedi. In Ecologia alcuni autori confondono i concetti di resilienza e resistenza, considerando resiliente un sistema che assorbe le perturbazioni senza spostarsi dal suo stato di equilibrio. Personalmente questa confusione non mi piace, perché confonde troppo le idee sul concetto di reversibilità dei processi.

In Fisica invece si parla di resilienza quando un sistema perturbato esce dallo stato di equilibrio, dunque muta, e dopo un certo tempo torna a uno stato di equilibrio, che in genere è diverso da quello iniziale.

Immaginiamo allora di avere una ciotola, al cui interno abbiamo messo 4 biglie. Il sistema ciotola, biglie, pianeta Terra è in equilibrio. Ovvero, se non interviene qualcosa dall’esterno, le biglie rimarranno ferme dove sono. Supponiamo che ci siano 2 biglie bianche e 2 biglie nere e che nel nostro stato iniziale ogni biglia tocchi due altre biglie e queste siano di un colore diverso dal suo.

Ora immaginiamo di prendere la ciotola e muoverla descrivendo un cerchio. Sappiamo bene che le 4 biglie non opporranno molta resistenza, anche se per fare questo avremo trasferito energia dal nostro corpo al sistema tazza + biglie. Le biglie inizieranno a rotolare nella ciotola. Lasciamo in pace la ciotola e osserviamo. Dopo un po’ di tempo l’attrito e l’attrazione delle biglie verso il centro della Terra faranno sì che queste si fermino, al fondo della ciotola. Un nuovo equilibrio è stato raggiunto.

Osservando le biglie scopriremo che non sono più ordinate, non sono alternate bianco/nero. Questo perché lo stato molto ordinato era assai meno probabile di quello disordinato. Ad ogni modo il sistema è nuovamente in equilibrio, perché ha resilienza.

Agli ecologi piace il caso in cui le palline tornano a disporsi in modo ordinato, bianca/nera alternate. Questo però è poco probabile, direbbe un fisico.

L’inghippo sta nei presupposti da cui partiamo. In Ecologia si dà per scontato che in un processo del genere debba essere usata dell’energia, perché ogni organismo vivente e ogni ecosistema sono ordinati e improbabili. Un organismo e un ecosistema, se presi singolarmente, sembrano andare decisamente contro il secondo principio della termodinamica, perché abbiamo l’illusione che l’entropia non solo non aumenti, ma addirittura diminuisca, allorché il sistema torna allo stato iniziale (o qualcosa di molto vicino ad esso), dunque da disordinato torni a ordinato

Come se il latte versato fosse tornato nella bottiglia da solo.

Figurarsi!

Ebbene, questa è una pia illusione, perché quando un ecosistema viene perturbato e si sposta dallo stato iniziale, può tornare ad esso solamente se verranno usate ingenti quantità di energia, che verrà degradata con un aumento dell’entropia complessiva. Questa energia, nel caso della gran parte degli ecosistemi terrestri è fornita dal Sole. Il fatto che non ci pensiamo, perché ci scorre ovvia davanti agli occhi (e dentro gli occhi) non significa che non ci sia.

Potrei ora lanciarmi in una lunghissima dissertazione su ecosistemi dove le perturbazioni sono talmente frequenti e regolari da apparire come la norma, dunque determinanti uno stato che definiamo “equilibrio” ma che non è realmente in equilibrio. Ma questa è un’altra storia e forse ne parlerò quando mi verrà voglia di scrivere un articolo sugli ecosistemi di acque correnti soggetti a piene e colate di detrito.

Ad ogni modo, care lettrici e lettori, quando una foresta brucia il sistema non è più in uno stato di equilibrio. Diventa molto disordinato, l’entropia aumenta un bel po’ e anche per questo è difficile spegnere un incendio. Prima o poi l’ecosistema troverà un nuovo equilibrio, aumentando comunque l’entropia complessiva dell’universo, ma è improbabile che sia una foresta esattamente come quella di prima. La stessa cosa vale per l’intero pianeta. L’importante, per noi, è trovare il modo di adattarci al nuovo stato di equilibrio.

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