Les célèbres rizières en terrasses de Bali, vu d'en haut, ressemblent à des mosaïques colorées parce que certains agriculteurs plantent de manière synchrone, tandis que d'autres plantent à des moments différents. Les modèles fractals qui en résultent sont rares pour les systèmes artificiels et conduisent à des récoltes optimales sans planification globale.

Pour comprendre comment les riziculteurs balinais prennent leurs décisions de plantation, une équipe de scientifiques dirigée par Stephen Lansing (Université technologique de Nanyang) et Stefan Thurner (Université de médecine de Vienne, Complexité Science Hub Vienne, IIASA, SFI), les deux professeurs externes à l'Institut de Santa Fe, modélisé deux variables :la disponibilité de l'eau et les dommages causés par les ravageurs. Les agriculteurs qui vivent en amont ont l'avantage d'avoir toujours de l'eau; tandis que ceux en aval doivent adapter leur planification aux horaires des agriculteurs en amont.

Ici, les parasites entrent en scène. Lorsque les agriculteurs plantent à des moments différents, les ravageurs peuvent se déplacer d'un champ à l'autre, mais quand les agriculteurs plantent en synchronie, les parasites se noient et la charge de parasites est réduite. Ainsi, les agriculteurs en amont sont incités à partager l'eau afin que la plantation synchrone puisse se produire. Cependant, les ressources en eau sont limitées et il n'y a pas assez d'eau pour que tout le monde puisse planter en même temps. En raison de cette contrainte, des modèles de plantation fractale émergent, qui donnent des rendements proches des récoltes maximales.

« La découverte remarquable est que cette situation optimale se présente sans planificateurs ni coordination centraux. Les agriculteurs interagissent localement et prennent des décisions libres individuelles locales, qui, selon eux, optimiseront leur propre récolte. Et pourtant, le système mondial fonctionne de manière optimale, " dit Lansing. " Ce qui est passionnant scientifiquement, c'est que cela contraste avec la tragédie des biens communs, où l'optimum global n'est pas atteint car chacun maximise son profit individuel. C'est ce que nous vivons généralement lorsque des personnes égoïstes utilisent une ressource limitée sur la planète, chacun optimise le gain individuel et n'atteint jamais un optimum pour tous, " il dit.

Les scientifiques constatent que sous ces hypothèses, les motifs de plantation deviennent fractals, ce qui est bien le cas comme ils le confirment avec l'imagerie satellitaire. "Les modèles fractals sont abondants dans les systèmes naturels mais sont relativement rares dans les systèmes artificiels, " explique Thurner. Ces motifs fractals rendent le système plus résistant qu'il ne le serait autrement. " Le système devient remarquablement stable, encore une fois sans aucune planification - la stabilité est le résultat d'un processus auto-organisé remarquablement simple mais efficace. Et cela arrive extrêmement vite. En réalité, il ne faut même pas dix ans pour que le système atteigne cet état, ", dit Thurner.

La structuration spatiale se produit souvent dans les écosystèmes en tant que processus d'auto-organisation causé par la rétroaction entre les organismes et l'environnement physique. « Les rizières en terrasses centenaires balinaises sont aussi créées par des rétroactions entre les décisions des agriculteurs et l'écologie, qui déclenche un passage du contrôle à l'échelle locale à l'échelle globale, " explique Lansing. "Notre modèle montre pour la première fois que l'adaptation dans un système couplé humain-naturel peut déclencher une criticité auto-organisée."

Les rizières balinaises pourraient servir d'exemple selon lequel, sous certaines conditions, il est possible d'atteindre des situations durables qui conduisent à un profit maximum pour toutes les parties, où chaque individu prend des décisions libres et indépendantes.