De natuur is gekenmerkt door een samenspel van processen. Als we sommige processen veranderen (“als we aan sommige knoppen draaien”) om een gewenst doel te bereiken of om een ongewenst doel te vermijden dan genereren we gewoonlijk zeer onverwachte effecten. Alhoewel dat door iedereen kan vastgesteld worden is het heel moeilijk om dit helder te communiceren. De reden hiervoor is dat processen een processnelheid impliceren en dat er een groot verschil is in snelheid tussen verschillende processen. Als processen interageren dan hebben die processnelheden een enorme impact. Bijvoorbeeld: de invallende straling van de zon start onmiddellijk verdamping van water maar vereist een paar weken om een krop sla te genereren en een paar decennia van volgehouden interactie met andere processen, de seizoenen overstijgend, om hout te produceren en dus ook bossen. Bovendien liggen de processnelheden niet vast en variëren ze in functie van het verloop van andere processen. Een overduidelijk voorbeeld hiervan is dat alle processen op de aardbol die door zonnestraling aangedreven worden afhankelijk zijn van de seizoenen.

Processnelheid communiceren vereist het communiceren van de dynamiek van interactie en dat kan met een gesloten lus diagram (soms “causal loop diagram” of “systeem diagram” genoemd). Dat is een noodzakelijke eerste stap voor men kan denken aan de kwantificering van de procestijden.

Veronderstel de gesloten lus A↔B↔C↔A. Wanneer men deze gesloten lus een causaal diagram noemt, dan komt de verwijzing naar causaliteit van het gegeven dat de dubbele pijl in deze lus ofwel kan geïnterpreteerd worden als “een noodzakelijke oorzaak voor” ofwel als “een noodzakelijk gevolg van”, maar dat een mengeling van beide interpretaties niet kan (het is bijvoorbeeld zo dat als A een noodzakelijke voorwaarde is voor B, het niet hoeft te zijn dat B een noodzakelijk gevolg zou zijn van A). Indien men de lus dus woordelijk wil interpreteren, dan kan dat ofwel met enkel een rechter pijl, ofwel met enkel een linker pijl. De lus als zodanig overstijgt deze twee interpretaties (anders gezegd: de lus is abstracter). Dit is niet anders dan “de kip of het ei” problematiek: het is niet omdat een kip noodzakelijkerwijze uit een ei komt dat daarom de kip noodzakelijkerwijze een ei moet leggen. Maar als we zowel kippen als kippeneieren waarnemen dan zijn ze in een gesloten lus met elkaar gerelateerd. Een kippenei is een noodzakelijke oorzaak voor een kip en een kip is een noodzakelijke oorzaak voor een kippenei. Ofwel: een kippenei is een noodzakelijk gevolg van een kip en een kip is een noodzakelijk gevolg van een kippenei. En natuurlijk maken we dan abstractie van een hele omgeving die een noodzakelijke oorzaak en een noodzakelijk gevolg zijn voor de aanwezigheid van kippen en (bevruchte) kippeneieren, en maken we abstractie van individuele kippen en individuele kippeneieren (dit ei is misschien niet van deze kip).

Systeem diagrammen worden sinds de jaren 60 gebruikt om processen te modelleren (en werden bekend van, onder andere, “Grenzen aan de groei”, het rapport aan de Club van Rome van 1972). Maar men moet deze dan willen leren lezen zodanig dat een nieuw verhaal duidelijk wordt en het inzicht dat daarmee gepaard gaat. Hierna een eenvoudig voorbeeld.




De concepten (de woorden in het diagram) zijn datgene dat we kunnen onderscheiden en waaraan we een intensiteit kunnen toekennen (bijvoorbeeld “Gras”, “Kudde” enz…: er is meer of minder gras, en er is een grotere of kleinere kudde enz...). De relaties tussen de concepten worden ofwel als volle lijnen aangegeven, ofwel als stippellijnen. Neem de concepten A en B. Een volle lijn drukt uit dat het verhogen van A overeenkomt met het verhogen van B en het verlagen van A overeenkomt met het verlagen van B. Een volle lijn drukt ook uit dat het verhogen van B overeenkomt met het verhogen van A en het verlagen van B overeenkomt met het verlagen van A. Het is immers geen probleem voor het diagram indien de causaliteit a priori niet duidelijk zou zijn (“de kip of het ei” problematiek). Een stippellijn drukt uit dat het verhogen van A overeenkomt met het verlagen van B en het verlagen van A overeenkomt met het verhogen van B. En dus ook: een stippellijn drukt uit dat het verhogen van B overeenkomt met het verlagen van A en het verlagen van B overeenkomt met het verhogen van A, want het is geen probleem voor het diagram indien de causaliteit a priori niet duidelijk zou zijn. Verhogen van iets kan leiden tot een verdubbeling van dat iets en dat neemt een tijd in beslag: de verdubbelingstijd. Verlagen van iets kan leiden tot een halvering van dat iets en dat neemt een tijd in beslag: de halveringstijd. Verdubbelen of halveren is zeer relevant maar niet evident omdat we zeer complexe eenheden tellen (we zullen bijvoorbeeld niet onmiddellijk “dood vee” tellen en een half-dode koe bestaat niet).

In dit systeem kunnen we onder andere de volgende lussen onderscheiden:

  1. Meer "Gras" leidt tot meer "Graszaad", wat leidt tot meer "Vers gras", en steeds meer "Gras" ... OF ... Minder "Gras" leidt tot minder "Graszaad", wat leidt tot minder "Vers gras", dat leidt tot minder "Gras". Omdat meer "Gras" leidt tot meer "Gras" en minder "Gras" leidt tot minder "Gras", is dit een positieve terugkoppeling (versterkende lus). Dit is een lus zonder tegengestelde relaties. Meer "Gras" leidt tot meer "Gras", minder "Gras" leidt tot minder "Gras".

  2. Meer "Gras" leidt tot minder "Bodemerosie" wat leidt tot meer "Vers gras" wat leidt tot meer "Gras" ... of ... Minder "Gras" leidt tot meer "Bodemerosie" wat leidt tot minder "Vers gras" wat weer leidt tot minder "Gras". Dit is een positieve terugkoppeling (versterkende lus). Dit is een lus met een even aantal tegengestelde relaties. Meer "Gras" leidt tot meer "Gras", minder "Gras" leidt tot minder "Gras".

  3. Meer "Gras" leidt tot minder "Dood vee", wat leidt tot een grotere "Kudde", wat leidt tot een hogere "Begrazingsdruk" wat leidt tot minder "Gras" ... OF ... Minder "Gras" leidt tot meer "Dood vee" wat leidt tot een kleinere "Kudde" wat leidt tot een lagere "Begrazingsdruk" wat leidt tot meer "Gras". Dit is een negatieve feedback lus (evenwicht zoekende lus). Dit is een lus met een oneven aantal tegengestelde relaties. Meer "Gras" leidt tot minder "Gras", minder "Gras" leidt tot meer "Gras".

  4. Een grotere "Kudde" leidt tot meer "Bodemerosie", wat leidt tot minder "Gras", wat leidt tot meer "Dood vee", wat leidt tot een kleinere "Kudde", ... of ... een kleinere "Kudde" leidt tot minder "Bodemerosie", wat leidt tot meer "Gras", wat leidt tot minder "Dood vee", wat leidt tot een grotere "Kudde". Dit is een lus met een oneven aantal tegengestelde relaties, dus een negatieve feedback lus. Een grotere "Kudde" leidt tot een kleinere "Kudde", een kleinere "Kudde" leidt tot een grotere "Kudde".

Het is duidelijk dat veel beïnvloedende parameters niet vernoemd werden. Bijvoorbeeld "Bodemerosie" en "Kudde" zijn positief gerelateerd, maar andere relaties die van invloed zijn voor beide zijn niet onderscheiden, zoals bijvoorbeeld de klimatologische omstandigheden, de tijd die het duurt om van graszaad gras te maken, een migratie van de kudde over een gegeven oppervlakte creëert meer impact op de bodem, enz …. Sommige van die nieuwe parameters zouden als regelbare aspecten kunnen gebruikt worden (bijvoorbeeld de kudde kan niet naar gelijk welke regio migreren). Zoals gewoonlijk wordt het model beperkt door onze beperkte creativiteit. Een model maakt altijd een selectie van relevante aspecten.

De samenwerkende processen veranderen de aantallen van de verschillende entiteiten dus aan elke gesloten lus kunnen we een verdubbelingstijd of halveringstijd van de aantallen verbinden die zich in die lus bevinden: een grotere of kleinere kudde is gerelateerd aan meer of minder gras. Op die manier kunnen we een heuristiek formuleren van het maken van deze diagrammen.

De klassieke logica kan daarbij niet helpen, die is immers niet dynamisch en kan geen rekening houden met ritmes (“de logische waarheid is niet van tijd afhankelijk”). Enkel met dynamiek kunnen we de ogenschijnlijke paradox verklaren dat meer gras voor de kudde leidt tot minder gras voor de kudde en minder gras voor de kudde leidt tot meer gras voor de kudde. Er zal altijd een ritmische verandering zijn van datgene dat in overvloed aanwezig is.

De factor tijd speelt dus een belangrijke rol bij biotische systemen en we kunnen dat illustreren met een schommel. Elk kind weet hoe een kleine duw op het juiste moment de schommel in beweging kan zetten en in beweging kan houden. Elk kind weet hoe belangrijk het is om de schommeling te blijven waarnemen en zich aan het nieuwe dynamisch evenwicht aan te passen, rekening te houden met het onvermijdelijke ritme. Elk kind weet dat dit ook belangrijk is om de schommel te doen stoppen. Toch is het niet eenvoudig om dat te communiceren aan mensen die zoeken naar simpele antwoorden van de soort “als we dit doen, dan gebeurt dat, en dat is altijd zo, dat is een universele waarheid”. Zelfs als het voor hen duidelijk is dat een duwtje niet altijd (“op elk willekeurig moment”) het gewenste effect heeft, toch blijven veel mensen geloven dat geldige redeneringen onafhankelijk zouden moeten zijn van tijd, en dat geloven ze zelfs voor de aspecten die nu de aarde opwarmen.

Evenwicht en ver-van-evenwicht

De natuur is gekenmerkt door een samenspel van processen. Sommige processen kunnen en willen we veranderen, andere niet. Het is altijd nuttig zich te concentreren op de aspecten die wel te veranderen zijn (“de knoppen waaraan we kunnen draaien”). Hoe worden die dan gekarakteriseerd?

De huidige situatie kunnen we op twee manieren karakteriseren: zowel evenwicht voor sommige aspecten als ver van evenwicht voor sommige andere aspecten. Enkel voor de aspecten die zich op een extremum in het dynamisch evenwicht bevinden kunnen we een andere richting inslaan. De aspecten die zich ver van evenwicht bevinden zullen een eigen dynamiek volgen, een eigen spontaan gedrag naar evenwicht en dit is amper te sturen omdat de snelheid van verandering de bepalende factor is. Bijvoorbeeld: een bezemsteel kunnen we in een (weliswaar) labiele verticale positie houden op onze uitgestrekte hand en dan kunnen we deze in een willekeurige richting laten omvallen, maar eens de val te ver gevorderd is kan dit niet meer bijgestuurd worden. Een schommel kunnen we het gemakkelijkst op zijn hoogste punt van richting doen veranderen, dan is zijn snelheid nul. Een varend schip kunnen we pas van richting doen veranderen als we voldoende tijd en energie hebben en zelfs een asteroïde kunnen we van richting doen veranderen .…

Hieronder een voorbeeld van de periodiciteit van evenwicht en ver-van-evenwicht in de dynamiek van twee populaties. We tonen de aantallen in de twee populaties voor 100 stappen (bijvoorbeeld de tijd als abscis). De ordinaat voor vierkante datapunten gebruikt de schaal aan de linkerkant van de grafiek, de ordinaat voor de ruit datapunten gebruikt de schaal aan de rechterkant van de grafiek. Ook dit schaalverschil is zeer typisch. Het startpunt is dus een populatie van 1000 voor de ene soort en een populatie van 10 voor de tweede soort. De tweede soort kunnen we interpreteren als een predator die de eerste soort nodig heeft voor zijn metabolisme en dus om zijn populatie te zien toenemen. Het aantal individuen van de eerste soort neemt af als het aantal predatoren toeneemt, en vice versa.


De evolutie van beide aantallen is gekoppeld en vertoont het patroon van een golf en dus een periodiciteit van intensiteiten. De verandering per stap kwantificeert de snelheid, de verandering van de verandering per stap kwantificeert de versnelling. Naar analogie met een schommel zouden we nu twee soorten energie kunnen onderscheiden, een soort evenredig met de snelheid en een soort evenredig met de versnelling. Zoals bij een kinderschommel zullen we het gemakkelijkst kunnen ingrijpen in het proces bij de stappen waar de snelheid nul is, dat zijn de pieken in de periodiciteit. De potentiële energie bereikt daar een extremum (de grootste verandering van verandering, de grootste versnelling) en is nog niet omgezet in kinetische energie (evenredig met de momentane snelheid).

Biotische (levende) systemen bevinden zich zowel in dynamisch evenwicht als ver van evenwicht. De evenwichten nemen we dikwijls slechts waar als het evenwicht verbroken wordt, en dikwijls is het dan te laat om nog iets te veranderen. De extrema zijn te beïnvloeden, de aspecten ver van evenwicht veel moeilijker. Daarom zijn inzichten nodig in alle soorten aspecten die belangrijk zijn om dynamisch evenwicht te kunnen realiseren.

Biotische systemen regelen evenwichten dank zij waarnemingen en dus informatie: “indien dit… (waarneming), dan … (actie), zoniet …(keuze)”.

Het manipuleren van informatie vereist een specifieke benadering van de systeemlussen. Immers: informatie kan gekopieerd worden zonder dat het een buffer verlaat. Informatie manipuleren is niet anders dan wat we moeten doen om een bezemsteel in labiel evenwicht te houden of om te kunnen fietsen: het realiseren van een dynamisch evenwicht. Soms is waarneming irrelevant en soms komt onze waarneming te laat. Bijvoorbeeld: de opwarming van de aarde zal nog decennia doorgaan, het is een spontaan proces dat niet te stoppen is op korte tijd, zelfs al hebben we alles gedaan wat we kunnen om nu minder koolzuur in de atmosfeer te pompen (wat de meeste mensen nu als de oorzaak van de opwarming erkennen), maar wat is er echt relevant?

Zelfs als we te laat komen kunnen we nog altijd iets doen: we kunnen altijd andere processen selecteren en activeren. Ze zullen (pas) na een zekere tijd hun invloed uitoefenen als ze spontaan voldoende gegroeid zijn (na een zekere verdubbelingstijd bijvoorbeeld). We voegen dan nieuwe processen toe als alternatieven die niet rechtstreeks moeten interageren met de ver van evenwicht dynamiek (bijvoorbeeld: we kunnen een andere manier om mobiel te zijn aanbieden in plaats van te proberen een rijdende trein te stoppen, of we kunnen een reddingssloep gebruiken als het schip niet meer kan bestuurd worden, of we kunnen met fotovoltaïsche panelen elektriciteit maken in plaats van olie te verbranden). Dit is een typische vaardigheid voor de mens als biotische factor die als toppredator zichzelf moet reguleren (de trofische cascade). Maar…, dit is niet eenvoudig en zeker niet eenduidig (goed of fout) juist door de kip-of-ei problematiek.

De dynamiek van leven en water

Laten we dat nu ook illustreren door het inzicht in de dynamiek van processen toe te passen voor het aspect “water”.

Water is de meest globale grondstof. Het is in al zijn verschijningsvormen (fasen) verbonden met de energetische processen op aarde. Het is immers zowel in vaste toestand, vloeibare toestand als in gas beschikbaar op onze aardbol. De transities tussen deze fasen vereisen relatief veel energie of maken die energie beschikbaar (de “latente warmte” die vrijkomt bij condensatie en bij bevriezing). Verdamping van water en condensatie van dampwater in de lage atmosfeer (lager dan 2 km) zorgen hierdoor voor een overdracht en verdeling van energie onder bijna isotherme omstandigheden over de hele aardbol. Want zelfs bij verzadiging kan lucht slechts een relatief kleine hoeveelheid waterdamp bevatten die daardoor ook gemakkelijk condenseert. De helft van de waterdamp in een luchtkolom bevindt zich typisch onder een hoogte van 1 tot 2 kilometer. De energie die daardoor vrij komt in de lage atmosfeer is de voornaamste warmtebron voor die atmosfeer, het weer en het klimaat. Wie de verdamping van water kan sturen stuurt dus energie en we zullen aantonen dat juist dat door de vegetatie gedaan wordt. Daardoor wordt de vegetatie trouwens producent van zoet water.

Als we organismen uit de biosfeer verplaatsen, dan verplaatsen we water, ze bestaan immers voor het overgrote deel uit water. De totale biomassa op aarde wordt op 1,1.1012 ton geschat, ongeveer allemaal water. De totale hoeveelheid zoet water (atmosfeer, grond enz…) op 93.1012 ton (100 maal meer dan de totale biomassa), maar er is slechts 1,3.1010 ton beschikbaar als drinkwater (100 maal minder dan de totale biomassa).

Het verhaal van het leven op de aardbol is een verhaal van zoet water. Ondanks het feit dat veel wetenschappers geloven dat het leven ontstaan is in de zee, is dit weinig waarschijnlijk. Het leven is op het land ontstaan in ondiepe zoet water plassen die het gevolg waren van enorme regenstormen een paar miljard jaar geleden en die het omhullend en dus beschermende milieu konden leveren voor het blijven bestaan van de eerste biotische molecules. Die zijn dan in levende vorm naar zee gespoeld. Het leven vecht nog steeds om zoet water. Het zout water dat accumuleerde in de globale oceaan is het gevolg van een paar miljard jaar oplossen van zouten die van het land naar zee getransporteerd werden door rivieren en waaraan het leven zich heeft moeten aanpassen. De zoute zee is zouter dan het bloed van gelijk welk zwemmend organisme (of dat nu in zoet of in zout water zwemt). Het leven moet dus zoet water produceren dat het in zijn eigen structuren inbouwt zodanig dat het water niet verloren gaat. Het enorme succes van de mens als levensvorm op de aardbol kan trouwens volledig verklaard worden door zijn omgang met water: de mens is de enige diersoort die gelijk welke hoeveelheid water met zich mee kan nemen. Andere diersoorten moeten naar het water gaan, en planten moeten zelfs zorgen dat het water bij hen belandt (we komen daar verder op terug).

Al het zoet water dat zich op een plaats bevindt is ooit ergens verdampt (of het zich nu op zee of op het land bevond). Het is dan ooit ergens gecondenseerd en eventueel als wolk getransporteerd, dan ergens neergeslagen en dan naar de eerst vermelde plaats gevloeid. Deze laatste stap kan enkel op het land gebeuren, eventueel spontaan door gravitatie, eventueel door extra energie te investeren (bijvoorbeeld: door biotisch materiaal, onder andere levende wezens, te verplaatsen, verplaatsen we voornamelijk water). Op zee wordt het zoet water van de neerslag immers ter plaatse gemengd met het zoute zeewater en wordt dus onbereikbaar voor het leven.

Water is nu een probleem op wereldschaal en toch weten we nu dat al het water dat we vinden op het land (zowel in de historisch opgebouwde waterlagen als in de rivieren en de bodem vandaag) daar moet gebracht zijn door levende systemen. Immers: de fysisch stabiele toestand van de aardbol is er een met ofwel water als gas, ofwel water als ijs, water als vloeistof is slechts mogelijk in een heel beperkt temperatuur interval en er moeten dus processen gevonden worden die de temperatuur in dit interval houden, processen die zowel onderkoeling als oververhitting tegenwerken. Dit zijn de levende processen op de aardbol die als regulator daartoe het meest beschikbare broeikasgas gebruiken: waterdamp die kan condenseren als (tijdelijke) wolken die straling zullen absorberen en straling op een andere frequentie zullen emitteren.

Het leven op het land produceert daartoe zoet water door enorm veel water te verdampen zodanig dat er ook zoet water dat verdampt is boven de oceaan vanuit de oceaan naar het land getransporteerd wordt. Dit werd voor het eerst in de negentiger jaren van vorige eeuw onderzocht door de Rus Victor Gorshkov en later door zijn leerlinge Anastassia Makarieva. Dit wordt door veel onderzoek ondersteund. Men weet trouwens al lang dat er boven het land ongeveer een derde meer regen valt dan dat er water verdampt en dat de verdamping op zee groter is dan de neerslag op zee, maar het transport van waterdamp van de zee naar het land werd lange tijd niet opgemerkt omdat dit niet in de vorm van wolken gebeurt (minder dan 0,5% van het water in de atmosfeer is als wolk zichtbaar).

Het transport van lucht en de eventuele wolken (de waterdamp en de eventuele condensatie) noemen we wind. Wind waait van een gebied van hoge luchtdruk naar een gebied van minder hoge luchtdruk. De belangrijkste component die dit verschil van luchtdruk veroorzaakt is de partiële druk van water(damp), de andere luchtcomponenten (voornamelijk stikstof en zuurstof) zijn niet vloeibaar op het oppervlak van de aarde en bij opwarming of afkoelen genereren ze daardoor maar zeer kleine drukverschillen, enkel veroorzaakt door het dichtheidsverschil tussen een warm gas en een warmer gas. Uiteraard speelt de temperatuur een rol omdat de dichtheid temperatuur afhankelijk is, maar die rol is veel kleiner dan de rol van het faseverschil tussen gas en vloeibaar.

Verdamping is een trager proces dan condensatie, en het verschil is zeer groot: een eventueel toevallig aanwezige kern van condensatie heeft een exponentiële invloed op verdere condensatie en een massieve condensatie treedt dus plots op. Dit verschil van processnelheid genereert dus een speciale dynamiek.

Bij verdamping verhoogt de luchtdruk (er is bij verdamping meer waterdamp in de lucht en dus is de lucht zwaarder), bij condensatie verlaagt de luchtdruk (er is minder waterdamp omdat er meer druppels zijn in de luchtkolom en minder damp). Dit drukverschil, dat dus plots ontstaat, zorgt voor een transport van lucht en dat nemen we waar als wind. Bij condensatie van waterdamp (wat we zien als wolk wanneer de druppels groot genoeg geworden zijn) wordt dus lucht aangezogen en daardoor wordt nog meer waterdamp aangezogen vanuit de locatie op een hogere luchtdruk naar de locatie van een lagere luchtdruk en dat is dus de locatie van de condensatie. Zo ontstaat neerslag: de gecondenseerde kernen worden druppels en zware druppels zullen hoe dan ook naar beneden vallen. Dat water is dan niet meer beschikbaar in het evenwicht van kleine waterdruppels en waterdamp in een wolk.

Neem twee gebieden met dezelfde oorspronkelijke luchtsamenstelling en dezelfde blootstelling aan straling, maar met een verschillende verdampingssnelheid. Er ontstaat een tweedeling. In het gebied met de hoogste verdampingssnelheid zal de lucht sneller verzadigd zijn met waterdamp en er zal dus sneller condensatie optreden dan in het gebied met de lagere verdampingssnelheid. Er ontstaat dus op een zeker ogenblik een verschil van luchtdruk: hoog bij het gebied met de laagste verdampingssnelheid, minder hoog bij het gebied met de hoogste verdampingssnelheid. Er ontstaat dus een transport van lucht en dus ook waterdamp van een gebied met de laagste verdampingssnelheid naar een gebied met de hoogste verdampingssnelheid. Dat is dus niet alleen een effect van temperatuur maar voornamelijk van condensatie. Dat is een effect op lage hoogte omdat opgewarmde lucht een kleinere dichtheid heeft en dus stijgt en de aangevoerde lucht dus niet anders dan van de laagste gebieden kan komen en dat is het oppervlak van de aardbol, de oceanen, de vaste grond, de grassen of kruiden of de kruinen van de bomen. De bijkomende waterdamp, op welke temperatuur dan ook, verzadigt de lucht nog meer en op een bepaald ogenblik zullen de waterdruppels uit de wolken moeten vallen, er ontstaat neerslag in het gebied dat de hoogste verdampingssnelheid heeft, het gebied waarin de lagere luchtdruk plots (“als eerste”) is ontstaan en verantwoordelijk is voor het relatieve verschil dat we “hoge luchtdruk ten opzichte van lage luchtdruk” noemen.

We kijken nu terug naar de twee gebieden (die dezelfde oorspronkelijke luchtsamenstelling en dezelfde blootstelling aan straling hebben). Ze onderscheiden zich nu. Het gebied met hogere luchtdruk markeren we met H. Het gebied met lagere luchtdruk markeren we met L. We zien lucht van H naar L vloeien en door de draaiing van de aarde krijgt deze luchtstroom dus ook een draaiing. De lucht die wegvloeit van H moet ergens aangevuld worden en kan alleen maar van boven komen. In H daalt de lucht dus, onafhankelijk van welke temperatuur die heeft, opgewarmd door de straling van de zon. Die dalende lucht is droge lucht want niet verzadigd met waterdamp. In L stijgt de lucht, opgewarmd door de straling van de zon. Die stijgende lucht is vochtige lucht, want verzadigd met waterdamp. De neerslag die er eventueel uit valt is het teveel aan vocht bovenop de verzadiging. De verzadiging is afhankelijk van druk en temperatuur en dus van de hoogte in de luchtkolom. Hoger dan de hoogte waaruit neerslag valt (veronderstel bijvoorbeeld de regenwolk op 1 km hoogte) is er dus een verzadigde waterkolom en dus een luchtdruk. Die luchtdruk is hoger dan de luchtdruk op dezelfde hoogte boven H en er ontstaat dus een luchtstroom op die hoge hoogte van L naar H. Dus boven de wolken van L is er “een hoog” en boven H is er op die hoogte “een laag”. Dit compenseert de circulatie op lage hoogte van H naar L.

Wat we dus merken is dat er een waterpomp ontstaan is naar het gebied L, het gebied met de hoogste verdampingssnelheid. Het is dus de snelheid van verandering die bepalend is en niet de hoeveelheid als zodanig.

Deze tweedeling is onvermijdelijk, alleen al omdat de aarde om haar as draait en daardoor dus altijd andere plaatsen maximaal bestraald worden (er is dus dag en nacht en dat is een ritme waaraan “de schommel” niet ontsnapt). Op het eerste gezicht is het resultaat toevallig en inderdaad is het voorspellen van het weer zeer moeilijk eens de voorspelling preciezer moet zijn dan de grote patronen van het ritme van de dagen en de seizoenen. Maar het leven op het vaste land heeft daar een mouw aan gepast zodanig dat meer leven meer leven kan genereren. Immers: deze tweedeling wordt ook gestuurd door bossen: het verdampingsoppervlak van de bladeren van een boom (overdag) is een veelvoud van het verdampingsoppervlak van een even grote plaats waar geen boom staat. Daarenboven zorgen organische componenten in de lucht boven de vegetatie voor de noodzakelijke kernen voor condensatie en dus regen. Zoet water zullen we dus vinden op die plaatsen waar zich veel bossen bevinden en aangezien zoet water spontaan naar zee loopt (en dus de bodem erodeert) zijn de rivierbekkens (eventueel van de gletsjers tot de zeemonding) gevormd door de historische aanwezigheid van bossen op het land, en niet door toeval. Maar neem de bossen weg, dan neem je de pomp weg die in staat is water van de oceaan hogerop op het land te pompen, weg van de oceaan. Neem de bossen weg, dan zal er nog meer bodem geërodeerd worden en naar de oceaan gevoerd worden. Inderdaad: dat er grote bossen zijn, gelinkt aan grote rivieren op de grote landmassa’s op aarde, kan niet verklaard worden tenzij door de evapotranspiratie van levende bossen.

Een systeemdiagram voor de beschikbaarheid van zoet water

We kunnen daarom een systeemdiagram maken voor de beschikbaarheid van zoet water, en daarmee aspecten van een kip-en-ei problematiek illustreren. Het diagram vertoont deels symmetrische, deels asymmetrische aspecten.

We leiden af:

Hoe meer bos, hoe meer verdamping op het land, hoe meer regen op het land, hoe meer bos.

Hoe meer bos hoe minder bodemerosie, hoe minder zoet water naar zee, hoe meer zoet water op het land, hoe meer bos.

Hoe meer zoet water op het land hoe meer bos maar ook hoe meer akkers en weiden.

De vegetatie op akkers en weiden produceert “gratis” biomassa uit zonlicht en zorgt dus ook voor een levende bodem die water kan vasthouden. Maar vegetatie op akkers en weiden is minder in staat regens te beïnvloeden dan bossen omdat hun verdampingsvermogen lager ligt dan dat van bossen (ze hebben een kleiner verdampingsoppervlak en groeien niet zo hoog als bomen dus is de waterdamp kolom die ze kunnen beïnvloeden kleiner). Dus hier is een spanning te merken die uiteindelijk neerkomt op een spanning tussen voedsel en gratis materiaal. De spanning is er enkel als de ruimte op de aarde die verdeeld moet worden tussen bos en akkers en weiden beperkt is. Dat hoeft natuurlijk niet zo te zijn en hier is nog veel creativiteit mogelijk. Bijvoorbeeld: bossen kunnen op plaatsen voorkomen waar akkers en weiden onmogelijk zijn, akkers en weiden kunnen op plaatsen komen waar bossen onmogelijk zijn (bijvoorbeeld op drijvende eilanden).

Door de opwarming van de aarde is er minder ijs op het land, is er minder zoet water op het land en zijn er dus minder akkers en weiden. Het bosareaal is niet afhankelijk van het ijs op het land omdat bossen hun eigen regens genereren en dus de ijskappen niet nodig hebben als buffers om de seizoenen te overbruggen.

Door de opwarming van de aarde is er meer verdamping op zee, de temperatuur van het zeewater wordt groter en de bossen hebben het moeilijker om een verschil te maken in verdampingsintensiteit, er zal dan minder regen op het land vallen, er zal dan minder verdamping zijn op het land en dus ook minder bossen waardoor er nog minder regen zal vallen op het land: een woestijn is het resultaat.

Een systeemdiagram voor de productie van biotisch materiaal


We kunnen ook een systeemdiagram maken voor de productie van biotisch materiaal uit zonne-energie op het oppervlak van de aarde. De zon zorgt voor een constante beschikbaarheid van energie in de vorm van hoog-energetische deeltjes (met massa) en in de vorm van straling (zonder massa). De energie van de deeltjes met massa wordt door botsingen in de atmosfeer rond de aarde gedissipeerd. De atmosfeer is in zekere mate transparant is voor straling. Straling die geabsorbeerd wordt (voornamelijk door waterdamp), wordt op een andere frequentie gereflecteerd. De geabsorbeerde straling zal de energie bufferen, de gereflecteerde straling voert de energie af, enerzijds naar de kosmos, anderzijds naar het aardoppervlak. De waterdamp in de atmosfeer zorgt er voor dat het voornamelijk thermische energie is die afgevoerd wordt naar de kosmos of naar het aardoppervlak en waterdamp zorgt er dus voor dat de aarde noch onderkoelt, noch oververhit. De straling die de vegetatie bereikt wordt door de vegetatie geabsorbeerd en de koolzuur in de lucht wordt door vegetatie omgezet in koolstofverbindingen en waterdamp en produceert daardoor zuurstof en water.

Uit het systeemdiagram volgt dat waterdamp die zich laag in de atmosfeer bevindt (en dus snel neerslaat) een essentiële rol speelt. Het wordt gegenereerd door vegetatie (die zich uiteraard laag in de atmosfeer bevindt) en genereert op zijn beurt vegetatie als het ten minste daartoe een substraat vindt. Laag in de atmosfeer is er niet enkel de hoogenergetische straling beschikbaar die nodig is voor fotosynthese, maar ook de laagenergetische warmte die door de atmosfeer geëmitteerd wordt. Het is die thermische straling die het leven mogelijk maakt in het noodzakelijke maar kleine temperatuurinterval (de vloeibare fase van water). Merk op dat dit systeemdiagram niet volledig gesloten is: de bron van energie is de zon en put voor energie is de kosmos. De aardbol verliest energie ook door rechtstreekse reflectie, zowel via de oceaan als via de vaste grond, maar wat voor het leven belangrijk is, is de absorptie door vegetatie en transformatie naar warmtestraling door waterdamp. De zonnestraling wordt door vegetatie immers omgezet in materie (onder andere waterdamp, koolstofverbindingen en zuurstof). De gegenereerde warmte blijft slechts in de lage atmosfeer als er veel verdamping is (die dus leidt een snelle verzadiging, snellere condensatie die de warmte ter plaatse houdt, gevolgd door neerslag, drukval die verse vochtige lucht van boven de omringende oppervlakte aanzuigt). Indien dit niet het geval is dan stijgt de warmte mee met de stijgende waterdamp in de lucht tot deze energie ook uitgestraald wordt in de hoge atmosfeer wanneer de damp door temperatuurdaling condenseert. Dit betekent dus dat het leven een sturende factor is voor de energie die getransformeerd wordt: indien er genoeg leven is wordt meer energie getransformeerd en in materie vastgelegd, indien er niet genoeg leven is wordt energie naar de kosmos gereflecteerd zodanig dat de energieband voor het leven (de vloeibare fase van water) blijft bestaan in een voldoende kleine band boven het oppervlak. Dit is een zelfsturend proces met als finaliteit het vloeibaar blijven van water. Het biotische materiaal is dus een transformatie van zonnestraling in een vorm die voor het leven op de aardbol niet verloren gaat. Biotisch materiaal wordt boven de grond geproduceerd, maar de meeste massa van het biotisch materiaal bevindt zich voornamelijk onder de grond, in een dunne laag vruchtbare bodem, zowel op het land als in het water. De belangrijkste vorm van biotisch materiaal is dus zoet water en dit wordt ingebouwd en beschikbaar voor het leven in een heel complex van levensvormen: organisaties van water en moleculaire bouwstoffen, de koolstofketens die we herkennen als suikers, eiwitten, cellulose, lignine en andere bouwstoffen en voedingstoffen.

Een systeemdiagram voor de productie van drinkwater

Voor zover we weten is de mens de enige levensvorm die erin geslaagd is om de belangrijkste biotische factor voor zichzelf te reserveren: zoet water. Dit heeft grote gevolgen voor de beschikbaarheid van zoet water voor andere levensvormen en ook dat kunnen we in een systeemdiagram voorstellen.

Drinkwater wordt gewoonlijk gewonnen door het oppompen van grondwater uit diepe lagen (typisch 50 tot 100 meter diep) of uit het behandelen van oppervlakte wateren. Uiteindelijk komt al het zoet water van neerslag. Dus soms wordt gesteld dat men de neerslag zou moeten laten infiltreren in de bodem om er dan drinkwater te kunnen van maken. Dit is complexer dan op het eerst zicht lijkt en kan zelfs juist het tegenovergesteld effect bereiken. Om dit te begrijpen maken we het volgende systeemdiagram.


We tonen het verschil tussen opslagruimte van water in vijvers en beken versus opslagruimte van water in de diepe grondlagen die daar nu voor gebruikt worden. Als we drinkwater willen blijven maken uit grondwater dan kan dat enkel door meer neerslag te infiltreren dieper dan de bovenlaag waarin de wortels zich bevinden van de vegetatie. Dat zijn grondlagen waarin geen leven aanwezig is, enkel water en opgeloste mineralen, geen lucht. Dus hoe meer regenwater grondwater wordt, hoe minder water er beschikbaar is in de levende bodem en dus hoe minder vegetatie er aanwezig kan zijn, maar het is juist de vegetatie die de neerslag produceert. Dus hoe meer grondwater (en dat is wat men bereikt door infiltraties te promoten), hoe minder neerslag zal ontstaan, hoe meer woestijnvorming en hoe grotere temperatuursverschillen.

Men spreekt in dit verband ook van het aanleggen van “wadi’s” in een stedelijke context als alternatief voor de verharding omdat die het regenwater afvoert naar grachten, riolen en uiteindelijk rivieren. Wadi’s worden gepromoot omdat ze “infiltratie van regenwater in de bodem bevorderen om de grondwater lagen aan te vullen”. Maar dit laatste klopt niet. Wadi’s die we in onze tuinen kunnen aanleggen hebben een levende bodem en produceren dus vegetatie: het neerslagwater blijft daardoor zo lang mogelijk in de bovenste levende laag waar ook lucht in de bodem zit en waar er dus een rijk bodemleven is. Wadi’s zorgen ervoor dat het regenwater terug kan verdampen, niet dat het “geïnfiltreerd wordt in de bodem”. Infiltratie van regenwater in de bodem en woestijnvorming zijn perfect compatibel, het woord wadi is trouwens het Arabisch voor droge rivierbedding. Een wadi in onze tuin zou daarentegen een stukje kunnen zijn dat een tijdje als moeras functioneert of als overstromingsgebied van een beek en daardoor dus ook vegetatie genereert.

Uit het systeemdiagram leiden we ook af dat het beter is om ook water in levende bodems te stockeren en niet alleen in zoet water vijvers omdat dit dan dynamisch beschikbaar blijft in de lucht (door de vegetatie), veel meer dan bij vijvers of beken die een verdampingsoppervlak hebben dat hoe dan ook kleiner is dan het verdampingsoppervlak van vegetatie. Hoe meer de mens probeert om de dynamiek van water en waterdamp te beperken, hoe minder water er beschikbaar zal zijn. Al het bodemleven (bacteriën, schimmels, aaltjes, wormen enz…) zorgt ervoor dat er rond de wortels van de vegetatie zowel water als lucht aanwezig is. Dit hele complex slaat naast water ook koolstof op en is noodzakelijk voor een robuuste natuur (meer natuur en meer diverse natuur) en de afvlakking van de grote warmteverschillen op de aardbol dank zij neerslag. Zonder bodemleven, geen neerslag en dus onderkoeling of oververhitting.

Sommige beken hebben een bron waar water spontaan opwelt. Dat is ook een voorbeeld van “water in contact met lucht” in het schema. Elke bron heeft een kwelzone en dat is een gebied met een typische vegetatie die het water in de wortelzone kan verspreiden. Toch heeft de mens het nodig geacht om zoveel mogelijk sloten te maken die dit water draineren.

Vegetatie zal verhinderen dat er erosie optreedt en dus dat het water afvloeit naar zee. Uit de symmetrie van het systeemdiagram begrijpen we nu ook dat vegetatie zal verhinderen dat water verloren gaat wanneer het zou infiltreren in diepere lagen.

Vijvers en beken worden gevoed door neerslag en zonder neerslag geen drinkwater. Zonder neerslag ook geen vervanging van het fossiele grondwater dat we massaal oppompen (dat is trouwens niet meer en niet minder dan mijnbouw en dus ook onderhevig aan uitputting). De productie van drinkwater is enkel een antropocentrische bekommernis (de mens is de enige levensvorm die water opslaat om te overleven). Zoals alle mijnbouw naar grondstoffen is ook de “productie” van drinkwater niet duurzaam als grondwater als grondstof gebruikt wordt.

Klimaatverandering

De opwarming van de aarde is een probleem door zijn effect op de wind en dus het weer. We zijn in staat het weer te anticiperen maar we schijnen nog steeds niet te beseffen dat de drukverschillen op de eerste plaats een verhaal zijn van de dampdruk van water. De “gevoeligheid voor kleine veranderingen” in de drukken dringt niet door (het “vlindereffect” van Edward Lorentz). Doordat bossen veel water verdampen zijn ze in staat kleine drukverschillen te sturen en dank zij bossen zullen er dus nooit zeer grote drukverschillen kunnen ontstaan (zoals aangetoond wordt bij orkanen die nooit in bossen kunnen ontstaan). Droogte is een extreme situatie en drukt een extreme gradiënt uit. Dit gaat dus onvermijdelijk gepaard met (water)stormen. Deze worden niet rechtstreeks veroorzaakt door de opwarming van de aarde maar door de verandering van wind-en-regenpatronen en die worden geïnitieerd door de vernietiging van bossen (en bossen zijn dus de entiteiten die verhinderen dat “een vlinder een orkaan veroorzaakt”). De vernietiging van bossen gebeurt door het kappen enerzijds en anderzijds door de opwarming van de oceanen (en zeker de arctische zee). Dit heeft gevolgen vlak bij het aardoppervlak (regen), maar ook in de straalstroom (de noodzakelijke “compenserende” stroom in de hoge atmosfeer die enkel droge lucht en nagenoeg geen waterdamp transporteert omdat hij zich boven het weer bevindt op 10km hoogte). De invloed van de opwarming door vernietiging van bossen heeft daardoor een groter gevolg voor het weer. Hoe warmer de oceaan wordt, hoe meer dichte bossen er nodig zijn om het land vochtig te houden (dit wordt bewezen door de zeer dichte bossen aan de warme oceanen van de evenaar en de minder dichte bossen aan de koude oceanen van de arctische regio, en dat terwijl beide soort bossen in staat zijn regen naar het land te brengen).

Ondanks de hoge temperatuur en de enorme verdamping op een gesloten bladerdek kan de luchtvochtigheid en de bodemvochtigheid in een bos constant blijven: een bos reguleert zichzelf door de individuele actie van veel bomen. Elke individuele boom zorgt voor een vochtgehalte van de luchtkolom onder de kruin met als gevolg een optimale vochtigheid op de grond. Onder een dicht bladerdek is de temperatuur in het bladerdek hoger dan de temperatuur op de grond, dus de waterdamp onder de kruin stijgt niet. Water dat bij neerslag neervalt op de kruin zal trouwens grotendeels op de bladeren zelf verdampen. Bomen die in dicht verband samen staan zorgen er ook voor dat kleine drukverschillen (winden) het vochtgehalte niet beïnvloeden.

Water is de voornaamste grondstof van de planten en de beschikbaarheid ervan wordt als gevolg van deze effecten gestuurd door de vegetatie zelf: plantengemeenschappen verdampen water dat dan, hoger dan vanwaar het kwam (!), terug op het land kan neervallen. Bossen zijn hiervoor essentieel omdat onder de grond en onder het bladerdek de luchtvochtigheid hoger is dan zonder bladerdek. Samen met het bodemleven dat leeft op hun afgestorven materiaal houden planten water hoog (in de atmosfeer als waterdamp en op de hoogste bergtoppen als ijs, ver van de oceaan). Wanneer mineralen en water lokaal hergebruikt worden dan is de vegetatieve productie enkel afhankelijk van de instroom van zonne-energie. Hergebruik zorgt er voor dat een maximum enkel door de beschikbaarheid van straling beperkt wordt. Planten zijn de primaire producenten van materiaal. Dieren (en dus ook de mens) profiteren daarvan. Het verschil tussen het milieu op zee en het milieu op het land is dat op het land zowel het zoet water als de mineralen beschikbaar blijven op korte termijn. In het zeemilieu is die beschikbaarheid een proces van zeer lange duur, voornamelijk omdat de mineralen naar de zeebodem verdwijnen, ver van het zonnelicht.

We hebben de grens bereikt van het gebruik van land voor voedsel omdat de beschikbaarheid van dat land voor het transport van zoet water uitsluitend van zeer grote aaneengesloten bossen afhankelijk is. Zoet water is er op het land dank zij de massale coördinatie van de fysiologische processen van duizenden genetisch gelijkaardige bomen. Grassen en kruiden hebben geen bladerdek alhoewel ze wel water verdampen. Grassen hebben bossen nodig en zijn trouwens evolutionair later ontstaan. Het zijn bossen die functioneren als biotische (dus levende) pomp voor waterdamp (de “flying rivers”) omdat ze in staat zijn waterdamp op lage hoogte aan te zuigen naar de gebieden met hoge verdamping, en dat zijn de bossen zelf. Daarin zijn ze zeer efficiënt door het grote verdampingsoppervlak van hun bladeren en dat doen ze massaal gecoördineerd. Dit transport van waterdamp op lage hoogte start aan de oceanen en dus aan monding van rivieren, omdat water dat door neerslag op het land belandt spontaan naar zee zal vloeien. Waar we de grote bossen vinden, vinden we de grote rivieren en omgekeerd (een voorbeeld van de “kip of ei” problematiek). Een stroomgebied ontstaat door neerslag en wordt erdoor gevormd en dat proces noemen we het weer. Zoet water stroomt spontaan naar zee, maar het leven heeft zoet water nodig en zal dat dus verhinderen. De bossen moeten daarom ook reiken tot aan de oceanen om een “omgekeerde waterval” mogelijk te maken. Het moeten daarenboven levende bossen zijn met de gepaste bodembacteriën, schimmels en ander klein grut. Indien we meer bossen willen dan kan dat niet zomaar, we moeten bossen uitbreiden en dus moeten we starten van wat er nog rest aan autochtone (genetisch aangepaste) bossen in die regio.

Door de opwarming van de aarde wordt de nood aan dichte bossen dringender en dringender om een groter verschil te kunnen maken van verdamping boven de oceaan en verdamping boven het land.

Een eenvoudige hefboom: meer vegetatie

Biotische systemen regelen evenwichten met behulp van waarnemingen: “indien dit… (waarneming), dan … (actie), zoniet …(keuze)”. Veel waarnemingen zijn niet snel uit te voeren door mensen. Een boom kappen zal niet onmiddellijk begrepen worden als het weghalen van water, evenmin als het kweken en eten van vlees zal begrepen worden als het verplaatsen van grote hoeveelheden water.

We kunnen bossen en hun ecosysteem beschermen door een nood te creëren voor meer primaire productie, meer biotisch materiaal dat geen voeding is en spontaan door de vegetatie geproduceerd wordt. We kunnen dat doen louter met energetische argumenten. We creëren dan een nood aan meer bossen. We creëren dan ook een nood aan meer diverse natuur omdat het hele systeem zichzelf moet reguleren en daarvoor is een samenspel van zeer diverse levende elementen nodig, in water, bodem en lucht. Dus wanneer we beslissen om enkel nog materialen te gebruiken die biotisch geproduceerd worden over de maximale periode van een paar generaties mensen (dus voor constructie, isolatie,…) zullen we veel meer dan enkel onze natuur beschermen. Materialen die niet biotisch geproduceerd worden (bijvoorbeeld mineralen) kunnen enkel katalysatoren zijn en die kunnen hergebruikt worden. Hier spelen planten als primaire producenten de grootste rol omdat ze spontaan (“gratis”) zonlicht omzetten in het basismateriaal van de biosfeer en dat is op de eerste plaats zoet water, zuurstof en koolzuur. Dit wordt gereguleerd niet enkel door de planten maar ook door alle levende wezens die daarvoor “meelifters” (freeriders) zijn. De mineralen worden ontsloten voor de planten door schimmels en bacteriën en dat gebeurt in nat en zuurstofrijk milieu. Leven op het land is slechts mogelijk als de bodemvochtigheid en dus het bodemleven optimaal is. Als dit alles optimaal is, meer bossen en meer zoet water verspreid over een groter oppervlakte van de aardbol, dan is de enige beperking voor het uitbreiden van leven nog de invallende zonnestraling.

Een nood creëren voor meer primaire productie die geen voeding is (en dus gebruikt kan worden voor constructie enz...) vereist dat we de voeding op een manier organiseren waar geen land voor nodig is, land waar bossen moeten leven. Dit is mogelijk door het voedsel op de oceanen telen. De oceanen zijn immers voor het grootste deel geen broedkamers voor leven (het grootste deel van de oceaan is een biologische woestijn, primaire productie gebeurt op de oceaan door fytoplankton en dat vinden we enkel boven het continentaal plat). Mensen kunnen zich met zeer veel soorten biotisch materiaal voeden en als ze het niet rechtstreeks kunnen gebruiken kunnen ze hiertoe dieren, insecten, mosselen, vissen, kreeften enz... kweken om ze dan als voedsel te gebruiken.

Voedingsgewassen bestaan bijna uitsluitend uit water. Door import en export van producten die water nodig hebben bij hun productie hebben we een enorme impact op water wereldwijd (men noemt dit “het virtueel water”). Landbouw heeft dus een enorme impact op water. We zijn daar 10000 jaar geleden mee begonnen (de landbouw revolutie) en we zullen niet meer terugkeren naar een leven waarin voedsel moet verzameld worden door een nomadisch leven te leiden en de seizoenen te volgen zoals verschillende soorten dieren dit nog steeds doen. De import van voeding is de import van water en die import zouden we een rivier kunnen noemen van andere landen naar ons, (we zouden die transportstromen ook “walking rivers” kunnen noemen).

Door de opwarming van de aardbol verliezen we al onze bronnen van zoet water op het land. Dit proces is niet eenvoudig te stoppen. We zullen daarom eerst andere bronnen moeten maken door neerslag te capteren, neerslag die er onvermijdelijk en altijd zal zijn zolang de gemiddelde temperatuur van de aardbol in het interval ligt waar water vloeibaar is. Dat dit nu zo is, is terug een voorbeeld van de “kip of ei” problematiek. 86 procent van de neerslag valt in zout water. Als we de neerslag op de oceanen capteren dan kunnen we daarmee eerst meer vruchtbaar substraat creëren. Als we dat water dan gebruiken voor (de productie van) voeding dan kunnen de bossen weer uitbreiden. Een bos is immers een biotische pomp voor zoet water op land. Als de bossen weer uitgebreid zijn kunnen we beslissen om enkel nog het hout te oogsten als constructiemateriaal en nooit meer bossen volledig te kappen.




Hoe meer voedsel we op de oceaan produceren, hoe minder voedsel op het land, hoe meer de bossen zich uitbreiden, hoe meer constructiemateriaal gratis beschikbaar wordt, hoe meer materiaal kan gebruikt worden om drijvende structuren te maken op de oceaan, hoe meer voedsel op de oceaan kan geproduceerd worden, hoe meer natuur en diverse natuur gerealiseerd wordt.

Hoe meer bossen zich uitbreiden, hoe meer vloeibaar water hogerop beschikbaar wordt, hoe meer energie hogerop gestockeerd wordt, hoe meer het leven zich ook in deze hoge gebieden kan uitbreiden.

Hoe meer vegetatie, hoe meer koolzuur gebonden wordt, hoe minder persistent broeikasgas (CO2) in de atmosfeer, hoe minder de aarde persistent opwarmt.

Hoe meer vegetatie, hoe meer verdamping, hoe meer tijdelijk broeikasgas (H2O) in de atmosfeer, hoe meer tijdelijke wolken, hoe groter de dynamiek van opwarming en afkoeling, hoe gemakkelijker veranderingen gestuurd worden.

Hoe vochtiger de bodem, hoe groter de biomassa wordt, hoe meer mineralen beschikbaar worden in plaats van weg te spoelen, hoe meer de vegetatie water kan verdampen, hoe meer de temperatuur gereguleerd wordt in een band die nodig is voor meer leven, hoe meer zonnestraling in materie omgezet wordt, hoe meer leven kan geëxploiteerd worden, hoe meer het leven zich zal verspreiden.

Meer bos

De vruchtbaarste gebieden op de aardbol zijn de riviervalleien. Hier zijn de mineralen beschikbaar en de koolstof in de bodem om ze ter plaatse te houden. De riviervalleien zijn de laagste gebieden en de meeste mensen zijn in die gebieden gaan wonen. Om dit mogelijk te maken werden en worden nog altijd bossen massaal gekapt.




Systeemanalyse heeft ons geleerd dat de rivieren ontstaan zijn dank zij de bossen die door hun evapotranspiratie water hogerop kunnen pompen, zodanig dat het water een rivier kan vormen. Al het water op het land komt van bossen.

Hoe meer mensen aan rivieroevers en de kusten gaan wonen zijn, hoe meer ze bossen vernietigden, hoe minder neerslag er kon vallen in het binnenland, en dus gingen nog meer mensen naar de oevers van rivieren en kusten wonen, nog meer bossen vernietigen, nog minder neerslag viel er dan. Het is de historische vernietiging van bossen aan de kust die woestijnen in het binnenland veroorzaakt hebben. Dieren en mensen kunnen dit doen omdat ze mobiel zijn. Dieren migreren met de seizoenen mee. Mensen volgen niet alleen de seizoenen, ze migreren onafhankelijk van de seizoenen omdat ze hun voedsel en water met zich mee kunnen dragen. Na vernietiging van een milieu trekken de mensen verder en veroveren een nieuw gebied en doen daar aan water-“mijnbouw”. De grens van een globale aardbol is nu wel bereikt.

Bomen kunnen niet overal groeien en dan een bos vormen. Waar geen bossen kunnen groeien, kunnen er altijd wel grassen groeien. Grassen zijn evolutionair later ontstaan en zetten zonnelicht gemakkelijker om in gebonden koolstof, efficiënter dan andere vegetatie. Zij slaan dit voornamelijk op in hun wortelzone en zijn dus de meest efficiënte producenten van gebufferde koolstof in de bodem.

Voedsel productie en water productie is het oogsten van een surplus

We spreken van “oogsten van een surplus aan voedsel en water” in plaats van “landbouw en visserij”. Het leven produceert spontaan zoet water en legt dat vast in levende structuren. Als we dat interpreteren als een activiteit die alle andere (het “surplus”, de “overdaad”, de “overmaat”) mogelijk maakt, dan krijgt dat een plaats in het socio-economisch weefsel van de maatschappij.

Dit gegeven is meteen de moeilijkste conceptuele stap: de mens als toppredator moet stoppen met het uitbuiten van zijn eigen bronnen. De toppredator moet zichzelf nu reguleren door actief meer leven te creëren (en dus meer ecosystemen) en primaire productie. Pas dan kan de toppredator het surplus gebruiken. Landbouw (bosbouw, visserij enz…) kan enkel maar het oogsten zijn van een surplus. In plaats van alles op te eten moeten we zaden bewaren als we willen oogsten in het volgend seizoen, dat weten we al sinds mensenheugenis. Dieren kunnen planten eten die door mensen niet kunnen verteerd worden en zorgen dus ook voor een surplus aan voeding voor de mens en een surplus beschikbaarheid van mineralen. Ook dieren moeten zich kunnen voortplanten met zo weinig mogelijk menselijke inbreng.

Het surplus wordt begrensd door het bodemleven zowel op het land, in zoet water als in zout water. Dit is optimaal als alle mineralen gerecycleerd worden. Als de bron van mineralen voortdurend aangevuld wordt door herverdeling van ontgonnen mineralen over de aardbol, dan zullen andere evenwichten ontstaan die daarvan afhankelijk blijven, terwijl mijnbouw altijd een eindigend verhaal is (dat was de boodschap in “Grenzen aan de groei”, het rapport aan de Club van Rome van 1972) en nooit een evenwicht zal bereiken. Als er een dynamische gesloten lus ontstaan is voor mineralen, dan wordt het surplus enkel begrensd door de omzetting van zonnestraling in materie.

De moeilijke stap is nu dat er investeringen moeten gebeuren waarvan het resultaat slechts na lange tijd zichtbaar wordt. Daarenboven moeten de investeringen gebeuren op het ogenblik dat er reeds een krapte is aan middelen doordat het metabolisme van het socio-economisch weefsel van de maatschappij veel thermische energie nodig heeft. Het is niet dat er veel materie en energie moet geïnvesteerd worden, er moet op de eerste plaats tijd voorzien worden. Neerslag capteren op de oceaan kan klein beginnen in een beschermde omgeving zodanig dat er een stabiel ecosysteem kan ontstaan met een voldoende vruchtbaar substraat en recyclage van mineralen. Pas dan kan een surplus gebruikt worden als voeding. Nieuwe duurzame bronnen van materie kunnen we daarom pas aanboren nadat eerst een nieuw ecosysteem een evenwicht gevonden heeft. Dit ecosysteem moeten we eerst creëren door bestaande ecosystemen te transplanteren (zij bezitten immers de genetische programma’s die relevant zijn voor de regio). De gebieden van het continentaal plat aan de monding van de grote rivieren lenen zich daarvoor omdat de mineralen daar nog beschikbaar zijn.

De moeilijke stap is dus dat we de factor “tijd” niet meer kunnen verwaarlozen. Aangezien we het energetisch vermogen nog steeds interpreteren als de beschikbare energie per eenheid van tijd vereist dit een hele transformatie van de conceptuele opbouw van technologie. Er is immers geen enkele fundamentele grond om aan te nemen dat we niet in staat zouden zijn simultaan meer waarde te creëren bij een enkele stap “in de tijd” waarbij we dus simultaan een groter vermogen zouden hebben, vermogen dat een maat geeft aan energie maar niet in klassieke (thermische) energietermen uitgedrukt wordt. De sleutel hiertoe is “coördinatie”. Inderdaad: processen die gecoördineerd verlopen (al dan niet bewust gestuurd daartoe) zullen altijd meer performant zijn dan willekeurige interagerende processen. Ze zullen altijd sneller energie opnemen en verspreiden. We moeten “enkel maar” andere soorten coördinatie ontwerpen en daardoor ook een nieuw socio-economisch weefsel.

Een economie van overvloed

Een economie van overvloed is mogelijk in zelforganiserende structuren. Een economie gebaseerd op schaarste is zoals mijnbouw en kolonisatie, onvermijdelijk beperkt tot een korte periode. De economische waarde van een zelforganiserende structuur is inherent een ecologische waarde. Zelfs als er geen nominale geldelijke waarde zou kunnen verbonden worden aan “een ecosysteemdienst” is de ecologische waarde de zelforganisatie bij de organismen die geïntegreerd beheerd worden en dit wordt gereflecteerd in de economische robuustheid van de investering die steeds meer waarde krijgt naarmate ze zich langer kan aanpassen aan de onvermijdelijke veranderingen. Er is geen afweging nodig tussen economische en ecologische waarde (bijvoorbeeld op een geldelijk criterium) als enkel een surplus geëxploiteerd wordt.