Prati, pascoli e paesaggio alpino - SoZooAlp

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PRATI, PASCOLI E PAESAGGIO ALPINO
Grazie, dunque, al flusso energetico, il sistema autorganizzante si modifica, formando
strutture che ne incrementano l’ordine e l’informazione e lo mantengono lontano dall’equilibrio
termodinamico. Come enunciato da Joergensen nel quarto principio della termodinamica,
tra le traiettorie attraverso le quali il sistema si può allontanare dall’equilibrio,
avrà la massima probabilità di essere scelta quella che trattiene una quota maggiore
dell’energia, cioè che porta alla massima strutturazione o complessità. Le strutture sono
definite dissipative, perché funzionano dissipando energia in calore, ma, a differenza
di quanto accade nei sistemi isolati, ciò non è per essi una perdita, bensì una fonte di
ordine (si parla di disordine organizzatore) 11 . L’aumento di dissipazione che si verifica
al loro emergere nei punti di instabilità muove, infatti, il sistema verso nuove soglie più
complesse. Nuove fluttuazioni possono allora spostare il sistema oltre queste soglie, collocandolo
in un nuovo stato stazionario meglio organizzato e così via, secondo una tipica
sequenza di retroazione auto-catalitica. L’autorganizzazione procede pertanto attraverso
successive esplorazioni degli attrattori, i quali, come visto, definiscono i potenziali stati
che il sistema può assumere.
Le strutture non possono essere disgregate fintanto che il sistema permane alle soglie
del caos. Ne deriva che, diversamente dai sistemi aperti vicini all’equilibrio, che possono
essere mantenuti permanentemente in stato stazionario regolando dall’esterno l’input
energetico, i sistemi autorganizzanti sono obbligati ad un processo evolutivo e irreversibile
12 . Il percorso, si ribadisce, non è tuttavia ricostruibile se non in termini statistico-
Sthepen Smale. In base al ritratto delle fasi, Smale distingue i sistemi in strutturalmente stabili e instabili. I primi
sono quelli in cui piccole modifiche nelle equazioni, cioè in alcuni parametri, non alterano fondamentalmente il
ritratto delle fasi; i secondi quelli dove invece l’alterazione è significativo, causa la c omparsa di nuovi attrattori, la
scomparsa di altri o scambi tra essi. Ciò, come visto, accade in corrispondenza delle biforcazioni, le quali indicano
pertanto cambiamenti significativi nel ritratto delle fasi e, come gli attrattori, possono essere classificate in base alle
caratteristiche topologiche.
11 La teoria delle strutture dissipative appartiene a Ilya Prigogine, che la elaborò negli anni sessanta osservando
fenomeni fisici e chimici, in particolare la cosiddetta instabilità di Bénard (dallo scienziato Henri Bénard) e le
reazioni chimiche oscillanti, note anche come orologi chimici. La teoria, per la quale Prigogine ricevette il premio
Nobel nel 1977, rappresentò la prima significativa descrizione dei sistemi autorganizzanti. Altri contributi in tal senso
vennero quasi in contemporanea dal fisico tedesco Hermann Haken, con la teoria della luce laser, e dal connazionale
biochimico Manfred Eigen, con la teoria degli ipercicli. Il concetto di autorganizzazione, che per altro era già stato
introdotto agli albori della cibernetica per rappresentare la logica delle reti neuronali, sarà poi esteso ai sistemi
viventi, in particolare dai neuroscienziati cileni Humerto Maturana e Francisco Varela, con la teoria dell’autopoiesi,
e all’intero pianeta dal chimico dell’atmosfera britannico James Lovelock, con l’ipotesi Gaia.
La teoria delle strutture dissipative contiene una grande intuizione epistemologica: il concetto di disordine
organizzatore. Lontano dall’equilibrio termodinamico il calore, che a livello microscopico altro non è se non
agitazione disordinata di particelle, può dare origine a nuove strutture organizzate. Superati certi gradienti di energia
(punti di biforcazione) la materia diviene, per dirla con Prigogine, sensibile, e può dare origine a fenomeni di
autorganizzazione a carattere irreversibile. Un esempio sono le celle di convezione di Bénard. Se un liquido viene
attraversato da un flusso di calore di una certa intensità, si creano dei moti convettivi di molecole calde che salgono
e molecole fredde che scendono ciclicamente. Le molecole si muovono secondo un movimento coordinato collettivo
lungo direzioni preferenziali. A seconda della forma del recipiente, le molecole si dispongono spontaneamente in
celle di varie forme (esagonale, cilindrica ecc.), rese visibili da increspature e depressioni dovute alla variazione
di tensione superficiale. Avvenendo lontano dall’equilibrio termodinamico, il moto continua solo fino a quando
viene interrotto il calore somministrato dall’esterno. Riprendendo nuovamente il riscaldamento, anche il processo di
autorganizzazione riprende con nuove celle di Bénard che vanno a formarsi lungo direzioni statisticamente diverse,
seppur entro lo stesso tipo di simmetria.
12 L’irreversibilità è una delle grandi novità concettuali introdotte dalla termodinamica. Nel pensiero
meccanicista di un mondo causale e determinato, quindi reversibile, il tempo poteva teoricamente tornare indietro,
in palese contraddizione con la realtà. La termodinamica classica, con la legge di entropia, dimostra invece che
ciò non è possibile: il tempo ha una direzione fissata dall’aumento del disordine. I sistemi lontani dall’equilibrio,