Panarchie
JAN VAN ARKEL – NAAR THOMAS HOMER-DIXON EN CRAWFORD HOLLING (MET EEN BIJDRAGE VAN DONELLA MEADOWS)*
Crawford S. Holling (1930) – voor vrienden ‘Buzz’ – is een beminnelijke man met een dikke bos grijs haar en een warme lach, zo schrijft Thomas Homer-Dixon. Geboren in Toronto en opgeleid aan de University of Toronto en de University of British Columbia heeft hij vele jaren als wetenschappelijk onderzoeker voor de Canadese overheid gewerkt. In die functie onderzocht Holling de zogenaamde ‘budworm-plaag’ in de grote sparrenbossen van New Brunswick, waarover we in aflevering 2 en 3 vertellen.
Later trad hij als wetenschappelijk onderzoeker en vervolgens als directeur in dienst bij het in Oostenrijk gevestigde International Institute for Applied Systems Analysis. Daar ontwikkelde hij rekenmodellen om de ecologische fenomenen te beschrijven die hij bij zijn veldwerk was tegengekomen. Met gebruik van deze modellen bewerkstelligde hij belangrijke doorbraken in ons begrip van wat de meest uiteenlopende complexe systemen – van ecosystemen tot economische markten – veerkrachtig en aanpassingsgericht maakt.
Vanaf de vroege jaren zeventig heeft het denken van Holling de aandacht getrokken vanuit zeer uiteenlopende disciplines, van antropologie tot economie. Zijn artikelen verspreidden zich als lopend vuur door het internet en Holling zelf werd een soort goeroe voor een verbijsterend aantal buitengewoon slimme mensen die zich met complexe adaptieve systemen bezighouden. Een aantal van deze onderzoekers heeft zich verenigd in een internationale wetenschappelijke gemeenschap die zich de Resilience Alliance noemt, aanvankelijk met een tiental deelnemende instituten over de hele wereld, vanaf 2015 als een open netwerk met 45 onderzoekers van over de hele wereld als lid.* Holling nam in 2006 afscheid van zijn laatste academische aanstelling aan de University of Florida.
Onze omgang met de natuurlijke bronnen, met onze bossen en oceanen, onze meren en rivieren, en alle schatten die ze ons te bieden hebben, lijkt vaak op hoe een stierenvechter de arena binnenkomt, klaar om de natuur te beheersen en klein te krijgen. Het kan ook anders. Namelijk als de mens meewerkt met de natuur.
Holling en zijn collega’s noemen hun ideeën de ‘panarchistische theorie’ – vernoemd naar Pan, de Griekse god van de natuur.* Samen met Joe Tainter’s ideeën over complexiteit en sociale ineenstorting helpt deze theorie ons om de tektonische spanningen in de wereld (namelijk in de bevolkingsopbouw, de energievoorziening, het milieu, het klimaat en de economie) als onderdeel te zien van een mondiaal langetermijnproces van verandering en aanpassing. Ook illustreert de theorie de manier waarop de catastrofes, die door deze spanningen veroorzaakt worden, een uitbarsting van creativiteit kunnen genereren die tot een vernieuwing van onze mondiale beschaving kan leiden. Maar nu eerst het rupsenonderzoek dat Holling op het spoor van de panarchietheorie zette.
Met een voortrazende opwarming, waarbij de veranderingen veel te snel gaan, zou die positieve kant wel eens weg kunnen vallen.
In de Verenigde Staten en Canada leeft een rupsensoort die wel iets weg heeft van onze eikenprocessierups. Boomkerngegevens laten zien dat deze ‘spruce budworm’ (Choristoneura fumiferana, hierna ‘rups’ te noemen) in Noord-Amerika al tenminste 400 jaar lang diverse soorten sparrenbomen aantast. De rups laat, als hij met genoeg soortgenoten is, bomen totaal kaal – voor dood – achter.*
Tot de twintigste eeuw kon dat bijna niemand wat schelen. De boom die de houtkappers wilden was niet de spar maar de den (white pine). De verschillende soorten sparren (de spruce- of Picea-soorten en de fir- of Abies-soorten*) werden als onkruid bestempeld. Tenslotte waren echter de maagdelijke dennenbossen omgekapt en richtte de houtsector zich op deze sparrensoorten. En plotseling beschouwde men deze rups als een ernstige plaag.
Daarom ging men vanaf de jaren ’50 van de twintigste eeuw de noordelijke bossen besproeien met DDT om de rupsenpopulatie eronder te houden. Desondanks kwam de rups elke keer opnieuw terug. Men ging ook in de jaren ’60 en ’70 door met jaarlijks sproeien, totdat DDT verboden werd. Men hield toen niet op met sproeien maar schakelde over op andere middelen.* Insecticiden beschouwde men niet langer als het zaligmakende antwoord op de rupsenplaag, maar ze waren wel een onontbeerlijk deel van het strijdplan.
‘Met insecticiden koop je tijd,’ zei één houtvester. ‘Dat is alles wat een houtvester wil; de bomen overeind houden totdat de houtzagerij klaar voor ze is.’
Rond 1980 werd het besproeien echt te duur – de Canadese provincie New Brunswick besteedde dat jaar 12,5 miljoen dollar aan ‘rupsbeheersing’. Bezorgde burgers maakten bezwaar tegen het verzadigen van het land met vergif. En, ondanks het sproeien, doodde de rups toch 20 miljoen hectare bos per jaar.
Buzz Holling kwam samen met collega Gordon Baskerville* met een computermodel om het rupsenprobleem met een holistische blik te benaderen. Zij ontdekten dat de rups, voordat men begon te sproeien, de meeste jaren helemaal niet zo overdadig aanwezig was. Hun aantallen werden in toom gehouden door roofdieren, waaronder vogels, een spinnensoort, een parasitaire wesp, en door diverse ziektes. Elke paar decennia was er de uitbarsting van een rupsenplaag en die hield dan zes tot tien jaar aan. Dan zakte de populatie van de rups weer in, om uiteindelijk weer uit te barsten.
De rups heeft een voorkeur voor de Balsem spar (Abies balsamea) boven andere sparrensoorten (de Picea’s). Aan hun lot overgelaten – dus zonder het bestaan van de rupsen – zouden sparren de dennen en de berken verdringen, en zou het bos uit louter sparren komen te bestaan. Maar elke uitbarsting van de rups roeit een deel van de sparren uit. Dat biedt de dennen en berken open plekken in het bos aan die ze gretig vullen. Waarna de spar hen weer begint te verdringen.
Bij Meadows gaat het erom dat dit een voorbeeld is van een niet-lineaire verhouding.
Als de sparrenpopulatie zich opbouwt, groeit de waarschijnlijkheid op een uitbraak – niet-lineair, dus niet gelijk op, maar met sprongen. Het voorplantingsvermogen van de rups neemt namelijk met sprongen toe vergeleken met de beschikbaarheid van zijn favoriete voedselaanbod. Twee, of drie warme, droge voorjaren geven tenslotte de doorslag, omdat dat de perfecte omstandigheden zijn voor het overleven van de larven. (Als je een analyse zou doen op het niveau van gebeurtenissen, zou je die uitbraak wijten aan de warme, droge voorjaren.)
In uiteenlopende maar nog min of meer normale omstandigheden gaan grotere rupsenpopulaties gepaard met een even grote toename van de rupsenjagers. Maar op een gegeven punt kan de voortplanting van de rupsenjagers die van de rupsen niet meer bijhouden. De populatie van de rupsen wordt voor zijn natuurlijke vijanden nu te groot om in de hand te houden – niet-lineair, oftewel de rupsenpopulatie maakt een grote sprong voorwaarts.
Wat een positieve terugkoppeling was – meer rupsen, snellere voortplanting van hun vijanden – wordt doorbroken. Het wordt nu: meer rupsen, geen snellere voortplanting van vijanden – en de rupsen gaan helemaal los, ongehinderd.
Nu kan de uitbarsting nog slechts om één reden eindigen: de rupsen vernietigen hun eigen voedselaanbod door alle sparrenbomen te doden. Tenslotte zal de rupsenpopulatie dan instorten – niet-lineair, dat wil zeggen in één klap.
De positieve terugkoppeling van de rupsenvoortplanting geeft zich gewonnen aan de negatieve terugkoppeling van de rupsenhongerdood. De dennen en berken nemen de plaatsen in waar eerst sparren stonden, en de cyclus begint opnieuw.
Het rupsen-sparren-dennen-systeem gaat gedurende de decennia op en neer, maar het heeft ecologisch gezien een zekere stabiliteit. Ook al werden alleen al in de provincie Quebec in 1909 30 miljoen hectare bos vernietigd, in 1938 26 miljoen hectare en 1967 maar liefst 35 miljoen hectare, toch kan dit zo eindeloos doorgaan.
Maar wat hier ecologisch stabiel genoemd kan worden, is economisch instabiel. In Oost-Canada steunt de economie bijna helemaal op de papierproductie en de verwerking van het daarvoor benodigde hout moet kunnen rekenen op een gestage aanvoer van de diverse sparrensoorten.
Wanneer de bedrijfstak insecticiden gaat spuiten, verschuift het hele systeem en komt ongemakkelijk op verschillende punten van zijn niet-lineaire verhoudingen te balanceren. De bestrijding doodt niet alleen de plaagdieren, maar ook de natuurlijke vijanden ervan. Daarmee verzwakt het de negatieve terugkoppelingslus die normaal gesproken de rupsen in toom houdt. Het spuiten bevordert dat er alleen nog maar sparren groeien, waardoor de rupsen steeds een stapje naar boven doen op de ladder van de niet-lineaire voortplanting, totdat ze een fase bereiken waarop hun populatie voortdúrend – in plaats van eens in de zoveel decennia – op het punt van uitbarsten staat.
De houtvesters hebben volgens Holling met hun aanpak ‘voortdurende bijna-uitbraak-omstandigheden’ over steeds grotere gebieden gecreëerd. De managers zijn opgesloten geraakt in een bestrijdingsfilosofie waar een dreigende vulkaan staat te borrelen, die, als die keuze de verkeerde blijkt, een uitbarsting zal laten zien zoals nooit tevoren.
Dit specifieke onderzoek tilde Holling naar een hoger plan door er een algemeen geldige, ecologische theorie van te maken (die ook sociaal-economisch bruikbaar is, e.d.).
De panarchietheorie vindt zijn oorsprong in Hollings minutieuze waarnemingen van de bosecologie. Het viel hem op dat alle gezonde bossen een ‘adaptieve cyclus’ van groei, ineenstorting, regeneratie en hernieuwde groei doormaken. Tijdens het eerste deel van de groeifase in de cyclus nemen de aantallen soorten en afzonderlijke planten en dieren snel toe, terwijl er zich organismen vestigen om van alle mogelijke ecologische niches gebruik te maken. De totale hoeveelheid biomassa van deze planten en dieren groeit, evenals de zich ophopende hoeveelheid rottings- en fermenteringsresten* – want naargelang de bomen in het bos groter worden en planten en dieren sterven, ontbinden hun resten om samen een steeds dikkere laag humus te produceren. Tegelijkertijd worden de stromen van energie, materialen en genetische informatie tussen de organismen in het bos voortdurend talrijker en complexer. Als we het ecosysteem als een netwerk beschouwen, dan nemen zowel de aantallen knooppunten in het netwerk als de dichtheid van de verbindingen tussen deze knooppunten toe. Het systeem is nog veerkrachtig.
Tijdens deze vroege groeifase vergaart het bosecosysteem almaar meer kapitaal. Naarmate zijn totale massa toeneemt, breiden ook de hoeveelheden voedingsstoffen tezamen met de hoeveelheid informatie in de genen van zijn steeds gevarieerder wordende flora en fauna zich almaar verder uit. Mutaties hopen zich op in de genen van zijn organismes die in een later stadium van pas kunnen komen. En al deze veranderingen vertegenwoordigen wat Holling een groter ‘potentiaal’ noemt voor nieuwe en onverwachte ontwikkelingen in de toekomst van het bos.*
Naarmate de groeifase van het bos zich voortzet, raken de componenten nauwer met elkaar verbonden – stijgt de ‘verbondenheid’ van het ecosysteem – en ontwikkelt het ondertussen meer manieren om zichzelf te ordenen en zijn stabiliteit in stand te houden. Het bos brengt een groter aantal organismen voort die bijvoorbeeld in precies de juiste hoeveelheid en op precies de juiste plekken stikstof ‘fixeren’ – die dus de gasvormige stikstof uit de lucht in verbindingen omzetten die planten en dieren kunnen gebruiken. Het bos biedt onderdak aan steeds meer wormen, kevers en bacteriën die de complexe organische moleculen van rottende planten tot nuttige voedingsstoffen afbreken.* En het bos genereert meer negatieve terugkoppelingslussen tussen de uiteenlopende componenten, die ervoor zorgen dat de temperatuur, de regenval en de chemische concentraties binnen een bandbreedte vallen die het leven in het bos het meest ten goede komt.
Vergelijk deze drie (potentiaal, verbondenheid en veerkracht) eens met het schema van aflevering 86 van het artikel ‘Wat is ecologie?’ serie 3.
Terwijl het bos volgroeider raakt en het het laatste deel van zijn groeifase ingaat, raken de zelfordeningsmechanismen steeds verfijnder, diverser en beter op elkaar afgestemd. Soorten en organismen raken almaar gespecialiseerder en efficiënter in het gebruik van de energie en de voedingsstoffen die ze aantreffen in hun niche. Feitelijk wordt het hele bos extreem efficiënt – en past het zich aan om zijn productie van biomassa uit de stromen van zonlicht, water en de voedingsstoffen die in haar leefmilieu voorhanden zijn, te maximaliseren.* Gaandeweg wordt uit het ecologische netwerk van het bos alle overtolligheid – zoals de meervoudige stikstoffixeerders – weggeschoffeld. Nieuwe planten en dieren vinden minder nieuwe niches om te exploiteren en dit doet de gestage toename van de diversiteit van de soorten en organismen afremmen en misschien zelfs teruglopen.
Deze groeifase kan niet eeuwig voortduren. Evenals in Tainters theorie laat ook Holling doorschemeren dat de almaar toenemende verbondenheid en efficiëntie van het bos uiteindelijk afnemende meeropbrengsten genereert, waardoor het vermogen om op schokken van buitenaf te reageren wordt aangetast.
In essentie komt het erop neer dat het ecosysteem minder veerkrachtig wordt. De onderling afhankelijke bomen, wormen, kevers enzovoort raken zo goed aan een specifieke bandbreedte van omstandigheden aangepast – en als efficiënt en productief systeem zo goed georganiseerd – dat zodra een schok het bos tot ver buiten zijn bewuste bandbreedte dwingt, het daar niet tegen bestand is.
Ook draagt de grote verbondenheid van het complete bos ertoe bij dat elke schok sneller door het hele ecosysteem uitwaaiert.
En tot slot maakt de grote mate van efficiëntie van het bos het moeilijker om zijn toenemende innovatiepotentiaal te realiseren. Nieuwe soorten en ecosysteemprocessen krijgen bijvoorbeeld steeds minder makkelijk toegang tot de extra voedingsstoffen die het bos produceert, omdat de reeds aanwezige planten en dieren al volledig beslag op dit surplus leggen.
In algemene termen wordt het ecosysteem van het bos star en broos. In de woorden van Holling wordt het een ‘ongeluk dat staat te gebeuren’.
Vergelijk dit eens met tabel 7 uit Wat is ecologie? – serie 3 uit aflevering 85 en met aflevering 87.
Dus vinden er in het laatste deel van de groeifase van elk levend systeem drie dingen tegelijkertijd plaats: het potentiaal van het systeem voor nieuwe, onverwachte ontwikkelingen neemt toe, evenals zijn verbondenheid en mate van zelfregulering, maar zijn algehele veerkracht slinkt.
In de levenscyclus van een bos is dit het punt waarop een onverwachte gebeurtenis als een hevige storm, bosbrand, insectenplaag of droogte de aanzet tot de ineenstorting van het hele ecosysteem kan geven. De gevolgen zullen uiteraard ingrijpend zijn – grote lappen prachtig bos kunnen weggevaagd worden. Het ecosysteem raakt soorten en biomassa kwijt en verliest daarbij veel van zijn verbondenheid en zelfregulering.
Maar de gevolgen voor de algehele gezondheid van het ecosysteem kunnen zeer gunstig uitvallen; bosbranden in een volgroeid bos creëren open plekken waar zich nieuwe soorten kunnen vestigen en voortplanten; ze vernietigen insectenplagen en ziektes; en ze zetten vegetatie en opgehoopte resten in voedingsstoffen om, die door planten en dieren gebruikt kunnen worden om zich na de brand te herstellen. De organismen die het overleven, worden veel minder afhankelijk van specifieke, diepgewortelde onderlinge relaties.
Maar het belangrijkst van al is dat een ineenstorting ook het enorme creativiteitspotentiaal van een ecosysteem de vrije loop kan laten en ruimte kan geven aan nieuwe en onverwachte herschikkingen van de genetische eigenschappen van zijn elementen. Het is alsof iemand de overgebleven planten, dieren, voedingsstoffen, energiestromen en genetische informatie in een gigantische blender gooit en hem op mixen zet. Soorten die ooit een marginaal bestaan leidden, kunnen nu nieuw vrijgekomen voedingsstoffen bemachtigen en benutten, en genetische mutaties die ooit een vloek voor het eigen voortbestaan waren, kunnen nu een zegen zijn.
En omdat het systeem opeens veel minder onderling verbonden en rigide is, is het veel beter tegen plotselinge schokken bestand. Voor de planten en dieren in het bos zijn dit de perfecte voorwaarden om met nieuwe gedragsvormen en onderlinge relaties te experimenteren – een bestuiver als een bij of wesp zal proberen de nectar uit een type bloem te bemachtigen die hij daarvoor nooit bezocht had, een roofdier zal zich aan een nieuwe prooi wagen. Als deze experimenten mislukken, is het minder waarschijnlijk dat in deze nieuwe omstandigheden de schade daarvan door het hele systeem uitwaaiert.
Bernard Lietaer vertelt dit verhaal voor het geldsysteem dat nu een monocultuur is.
Tastend en zoekend reorganiseert en herstelt het bosecosysteem zich in heel nieuwe vormen. Simpel gesteld biedt de ramp van een ineenstorting ruimte voor iets nieuws. En deze cyclus van groei, ineenstorting, reorganisatie en herstel verschaft het bos de mogelijkheid zich over langere termijn aan een voortdurend veranderende omgeving aan te passen. ‘De adaptieve cyclus,’ zo schrijft Holling, ‘omspant twee uitersten: groei en stabiliteit aan de ene kant en verandering en diversiteit aan de andere.’ De cyclus is zowel op behoud als op vernieuwing gericht – een typisch kenmerk van alle hoog-adaptieve systemen.
Holling en zijn collega’s gebruiken een driedimensionaal beeld om de relatie tussen het groeiende potentiaal en verbondenheid enerzijds en de afnemende veerkracht van een systeem anderzijds weer te geven. Het beeld heeft veel weg van een verwrongen acht of een lemniscaat die vrij in de ruimte zweeft.
Figuur 1: De panarchie-cyclus kent vier stadia: groei, ontwrichting, reorganisatie en vernieuwing, die een soort 3d-figuur volgen.
In de voorgrond bevindt zich de groeifase: wanneer het potentiaal en de verbondenheid van het systeem toenemen, zal deze curve omhoog bewegen. Maar naarmate de veerkracht van een systeem afneemt, zal ook de curve in de driedimensionale ruimte een voorwaartse beweging – naar de kijker toe – te zien geven. Holling en zijn collega’s noemen dit deel van de adaptieve cyclus de ‘voorlus’. Het geeft een proces van geleidelijk toenemende complexiteit weer. Op de top van de curve stort het systeem in. Wanneer het systeem in de dalende ‘achterlus’ is aanbelandt, gaan de zaken ineens heel snel. Daar maakt het systeem een snel proces van reorganisatie door, alvorens het opnieuw aan zijn lange, trage groeiproces begint.
De afbeelding van de adaptieve cyclus in de figuur van Homer-Dixon is een aangepaste versie van degene die in de artikelen van Holling en andere panarchietheoretici figureert. Deze gebruikte afbeelding geeft de eigenschappen die in het bijzonder voor de cyclus van belang zijn beter en begrijpelijker weer, vindt hij. Met name wordt hier in de achterlus getoond hoe het potentiaal, de verbondenheid en veerkracht tegelijkertijd tot praktisch nul ineenstorten. Daarna zullen het potentiaal en de veerkracht zich als eerste, dus voor de verbondenheid, herstellen. Daar staat tegenover dat in de schema’s van de panarchietheoretici het potentiaal doorgaans als eerste ineenstort. Daarna pas, wanneer het potentiaal alweer wat opkrabbelt, volgt de ineenstorting van de verbondenheid en de veerkracht. Zodra de verbondenheid het nulpunt bereikt, stort het potentiaal een tweede keer in, terwijl de veerkracht snel tot nul afneemt. Op dit punt zullen zowel het potentiaal als de verbondenheid in de voorlus van de adaptieve cyclus weer toe gaan nemen.
De panarchietheorie is geen gemakkelijke kost, maar leest u gewoon verder.
Hollings theorie telt nog een essentieel onderdeel. Hij stelt dat adaptieve cycli nooit in een isolement kunnen bestaan. Ze zitten doorgaans tussen hogere en lagere adaptieve cycli ingeklemd.
Boven de cyclus van het bos bevindt zich bijvoorbeeld de grotere en trager bewegende cyclus van het regionale ecosysteem. Daar weer boven zit de zelfs nog tragere cyclus van wereldwijde biochemische processen, waar de stromen van materialen en elementen over de planeet – zoals van koolstof – in een tijdsgewricht van jaren, decennia of zelfs millennia worden gemeten.
Onder de adaptieve cyclus van het bos bevinden zich anderzijds de kleinere en snellere cycli van subecosystemen die bijvoorbeeld enkel uit bepaalde hellingen of stroompjes bestaan. Adaptieve cycli kunnen zich zelfs helemaal tot op het niveau van een groep bacteriën in de grond uitstrekken, waar de kleinste en snelste cycli van allemaal plaatsvinden. Hier gebeurt alles op een minuscule schaal van millimeters of zelfs micrometers en nemen de cycli niet meer dan minuten of zelfs seconden in beslag. En dus omvat de complete hiërarchie van adaptieve cycli – hetgeen Holling en zijn collega’s panarchie noemen – in ruimtelijke zin het geheel van bacteriën in de grond tot de complete planeet en in tijd gemeten alles van seconden tot complete geologische tijdvakken.
Dit voert ons naar Hollings allerbelangrijkste punt: de cycli die zich boven en onder die van het bos afspelen, spelen ook een belangrijke rol in de adaptieve cyclus van het bos zelf. De hoger en trager bewegende cycli verschaffen de stabiliteit en de hulpmiddelen die het bos tegen schokken beschermen en het bos helpen om zich na een ineenstorting te herstellen.
Een bos kan bijvoorbeeld door een bosbrand worden getroffen, maar zolang het klimaatpatroon in de grotere regio die het bos omvat constant blijft en de regenval voldoende is, moet het bos in staat zijn zich te herstellen. Ondertussen vormen de kleinere en snellere cycli een bron van vernieuwing, geëxperimenteer en informatie.
De hogere en lagere cycli zorgen er gezamenlijk voor dat als het ecosysteem van het bos ineenstort de gevolgen niet al te desastreus zijn. Maar wil deze heilzame ordening daadwerkelijk functioneren, dan moeten de uiteenlopende adaptieve cycli zich op verschillende punten op die lemniscaatlus bevinden. Ze mogen vooral niet tegelijkertijd de piek van hun groeifase bereiken. Is dat wel het geval – als ze zich wel ‘op één lijn in hun fase van kwetsbaarheid bevinden’ om de woorden van Holling te gebruiken –, dan zullen ze tezamen een veel verwoestendere ineenstorting bewerkstelligen en zal herstel, als het daar al ooit van komt, veel langer op zich laten wachten. Zou een bosbrand op hetzelfde moment toeslaan als dat de regionale klimaatcyclus zijn droogtefase ingaat, dan is het mogelijk dat het bos zich nooit meer herstelt.
Laten we nu het actuele voorbeeld van het Amazone regenwoud eens bekijken.
Het Amazone regenwoud vormt de rijkste natuur op aarde met alleen al ergens tussen de 6.000 en 16.000 boomsoorten.* Dit spectaculaire ecosysteem bestaat vermoedelijk al 55 miljoen jaar, wat zou betekenen dat de ups en downs ervan in panarchistische zin bescheiden zijn geweest omdat het steeds weer uitkwam op een tropisch regenwoud.
Denis Owen beschrijft (aflevering 40-46 van ‘Wat is ecologie?’, serie 2) wat het is. In zijn ogen is het een systeem zonder grenzen. Dus loopt er een rivier doorheen, dan is die grens al niet meer het ‘echte’ regenwoudsysteem, maar een overgangssysteem. Hij stelt ook dat de bodem er vaak arm is. Dat is in het Amazone-gebied slechts gedeeltelijk zo. Op sommige plaatsen bevat de ondergrond er immense hoeveelheden veen van wel 7 meter dik.
De inheemse bewoners doen er aan ‘rondtrekkende landbouw’ (slash & burn), waarbij ze een stukje woud openleggen voor een akkertje. De opbrengsten ervan dalen meestal snel en dan schuiven ze op naar een ander stukje woud. In 25 of 50 jaar herstelt het opengelegde woud zich dan weer. In panarchistische zin is dit een verrijking voor het woud omdat de boel opgeschud wordt en er heel lokaal nieuwe mogelijkheden ontstaan. Dat is volkomen anders bij de gaten die gouddelvers in het woud slaan, omdat ze met hun winningsmethode de boel vergiftigd achterlaten. Het vernietigen van delen van het regenwoud om er palmolieplantages aan te leggen of ruimte voor vee te maken, is natuurlijk helemaal definitief. Daarna komt het rijke ecosysteem nooit meer terug.* Potentiaal, verbondenheid en veerkracht zijn tegelijk op alle niveaus verwoest.
Laten we de rol van de mens ter plaatse even buiten beschouwing, dan zijn er ook natuurlijke bedreigingen op verschillende niveaus. Neem de chytrideschimmel, een voor kikkers en salamanders besmettelijke huidziekte die soorten geheel kan uitroeien. Deze schimmel is tot diep in het woud doorgedrongen. Het knipt er relaties tussen soorten door in een systeem dat zo rijk aan relaties is, dat het wegvallen ervan misschien niet direct opvalt. De gevolgen van zulke inbreuken kunnen echter groot worden als op een hoger niveau ook aanslagen op het systeem plaatsvinden, en dat is het geval met droogte ten gevolge van de klimaatverandering.* Het regenwoud – de naam zegt het al – houdt zichzelf vochtig. Via evapotranspiratie produceren regenwoudbomen veel van hun eigen neerslag, waardoor het water op regionale schaal vele malen wordt gerecycled. Maar dat wordt moeilijk nu het regenwoud door intense droogtes wordt getroffen. Zo was het in 2010 zo droog dat de Rio Negro, een zijrivier van de Amazone, tot zijn laagste niveau in een halve eeuw daalde, en andere zijrivieren helemaal opdroogden.* In 2015 sloeg alweer een lange droogteperiode toe. In het zuidoostelijk deel van het regenwoud is al sprake van wijdverspreide boomsterfte en aangetast bos.
Zo is er dus, los van de factor bomen omhakkende mensen ter plaatse, op lokaal niveau (schimmels e.d.), op regionaal niveau (droogte) en op mondiaal niveau (opwarming) een gecombineerd proces gaande dat het hele woud kan doen verdwijnen. De combinatie van oplopende temperaturen en extreme droogte verhoogt het brandgevaar enorm.* Als nat regenwoudsysteem is het Amazonegebied nooit aangepast aan regelmatige branden. Zodra het bladerdak is verbrand, worden de opengevallen plekken door ruige grassen ingenomen. Deze licht ontvlambare indringers zorgen ervoor dat het bos zich niet meer kan herstellen, doordat ze het brandrisico blijvend verhogen en op die manier de lang gevreesde overgang van vochtig tropisch regenwoud naar droge savanne versnellen. Er zou bij verdere opwarming ten slotte een gigantische vuurzee kunnen optreden die zelfs decennia kan aanhouden, waarmee dit hele rijke ecosysteem voorgoed verdwijnt.
Van de rondgang in de panarchie-cyclus naar een vergelijkbaar niveau als het oude kan dan geen sprake meer zijn.
De panarchie-theorie helpt ons te begrijpen hoe alle mogelijke complexe systemen, waaronder sociale systemen, zich ontwikkelen en aanpassen. Uiteraard vertoont deze theorie overeenkomsten met andere theorieën over aanpassing en verandering. Haar kernidee – dat systemen in eindeloze cycli groeien, brozer worden, ineenstorten en zich vernieuwen – komen we herhaaldelijk tegen in zowel literatuur, filosofie, godsdiensten en historische studies als in de sociale en natuurwetenschappen.* Maar Hollings bijdrage beslaat veel meer dan enkel een herformulering van een oud idee. Hij heeft dit idee veel preciezer, krachtiger en bruikbaarder gemaakt:
- door een onderscheid aan te brengen tussen potentiaal en verbondenheid enerzijds en veerkracht anderzijds;
- door variaties in het veranderingstempo van het systeem vast te stellen, terwijl het zijn cyclus doormaakt; en
- door de rollen van de aangrenzende cycli in de grote hiërarchie van kringlopen te beschrijven.
Hiermee maakt de panarchietheorie ons onder meer duidelijk dat verschillende vormen van complexiteit binnen verschillende contexten verschillende effecten hebben.
Zo maakt JosephTainters theorie géén onderscheid tussen de verschillende vormen van complexiteit. In zijn theorie wordt alle complexiteit over één kam geschoren – als een homogene input in de probleemoplossende processen van een samenleving, een input die uiteindelijk meer kwaad dan goed doet. Maar waar sommige gemeenschappelijke eigenschappen van complexe systemen – zoals de nauwe verbondenheid en de schaalvrije structuur die beschreven wordt in het artikel Kwetsbare netwerken – deze systemen kwetsbaar kunnen maken voor bepaalde vormen van uitval, bevorderen andere eigenschappen – bijvoorbeeld de soortendiversiteit binnen een ecosysteem – juist de veerkracht van systemen. Hollings theorie is veelzijdig genoeg om ook deze verschillen een plek te geven.
Thomas Homer-Dixon bezocht Crawford ‘Buzz’ Holling in zijn woonplaats Cedar Key en vertelt daar het volgende over:
We zaten op een heerlijke middag in april op de veranda van het Red Luck Café. Bruine pelikanen scheerden over het water. Ik maakte maximaal gebruik van de kans die ik geboden kreeg en moedigde hem aan dieper op verschillende aspecten van zijn panarchie-theorie in te gaan, hiaten in mijn begrip van zijn theorie op te vullen en de nuance en het overzicht aan te brengen die alleen hij me kon verschaffen. Toen ons gesprek ten einde liep, stelde ik hem een vraag die me door het hoofd speelde sinds hij een jaar eerder in een lezing keihard gesteld had dat de mensheid in groot gevaar verkeert.
Hoe gaat het met de combinatie van de tektonische spanningen in het licht van de panarchie-theorie?
‘Waarom heb je het gevoel dat de wereld op een of andere systeemcrisis afstevent?’ vroeg Homer-Dixon aan Holling.
‘Daar zijn drie redenen voor,’ antwoordde hij. ‘Op de eerste plaats ben ik de adaptieve cyclus door de jaren heen beter gaan begrijpen en zie ik nu beter hoe meervoudige adaptieve cycli – van klein tot groot – in elkaar kunnen passen om een panarchie te creëren. Ik ben inmiddels van mening dat deze theorie ons in heel algemene termen duidelijk maakt hoe complexe systemen – en niet alleen ecologische – gaandeweg veranderen. En ineenstortingen maken gewoon deel uit van dat verhaal.
‘Op de tweede plaats denk ik dat toenemende verbondenheid binnen wereldwijde systemen – die zowel technologisch als economische van aard kan zijn – de kans op een diepgaande ineenstorting vergroot. Ik bedoel het soort ineenstorting dat door het geheel aan aaneengeschakelde adaptieve cycli uitwaaiert – een implosie van het hele systeem, waarbij de ene laag de andere meesleurt; waarbij adaptieve cycli van een hoger niveau ineenstorten en opeenvolgende ineenstortingen op lagere niveaus veroorzaken.’
‘Zo ongeveer als de implosie van de World Trade-torens,’ probeerde ik, ‘waar het gewicht van de bovenste verdiepingen de lager gelegen verdiepingen met zich mee omlaag sleurde?’
‘Ja, maar in een nauw verbonden panarchie hoeft een ineenstorting niet bovenaan te beginnen. De aanzet kan op micro- of macroniveau, of ergens daartussenin, gegeven worden. Het zijn met name de nauwe onderlinge verbindingen tussen de adaptieve cycli in het hele systeem – die zich helemaal van het individu tot op het niveau van de mondiale economie en zelfs van de biosfeer van de aarde uitstrekken – die gevaar opleveren, doordat zij het risico vergroten dat vele cycli synchroon zullen gaan lopen en tegelijkertijd hun piek bereiken. Wanneer dat gebeurt, versterken ze elkaars ineenstorting.’
Figuur 2: Opnieuw: de panarchie-cyclus.
Figuur 3: Hoe adaptieve cycli van verschillende niveaus op elkaar ingrijpen.
‘De derde reden,’ zo ging hij verder, ‘is de opkomst van het terrorisme op megaschaal – het toenemende risico op aanslagen die enorme aantallen mensen zullen doden en de wereldsystemen ernstig zullen verstoren. Ik weet niet zeker waarom mega-terrorisme nu waarschijnlijker is geworden. Ik neem aan dat het deels het gevolg is van technologische veranderingen en deels van de opkomst van buitengewoon kwaadaardige vormen van fundamentalisme. Maar wel weet ik dat dergelijke aanslagen in een nauw verbonden wereld, waar de kwetsbaarheden zich op één lijn bevinden, een diepgaande ineenstorting teweeg kunnen brengen – en dat is buitengewoon verontrustend.
‘Het wereldsysteem bevindt zich momenteel in een fase van grote wispelturigheid en instabiliteit. We zullen heel snel alles op alles moeten zetten om een diepgaande ineenstorting te voorkomen. Ook moeten we heel snel uitdokteren hoe we de kansen die een crisis of ineenstortingen ons bieden zo goed mogelijk kunnen benutten wanneer deze zich voordoen, want dat een systeemcrisis zich voor zal doen, is inmiddels zo goed als onvermijdelijk.’
Er zijn intussen alweer bijna vijftien jaar verlopen, populistische ‘fundamentalisten’ kwamen aan de macht, cyberterrorisme op staatsniveau ligt op de loer, en toen kregen we de coronacrisis.
Hollings panarchietheorie voorziet ons van een bril waardoor we een verbijsterende reeks fenomenen veel beter kunnen begrijpen. We kunnen de gehele mensheid – waaronder al onze interacties met elkaar en met de natuur en alle materiaal-, energie- en informatiestromen binnen onze samenlevingen en technologieën – als één immens sociaal-ecologisch systeem opvatten. Naarmate dit grootse systeem, dat we geschapen hebben en waarbinnen we leven, hoger in de groeifase van zijn adaptieve cyclus opklimt, vergaart het extra potentiaal in de vorm van vaardigheden van mensen en van economische welvaart. Ook raakt ons systeem nauwer verbonden, beter gereguleerd en efficiënter – en daarbij minder veerkrachtig. En tot slot wordt het systeem steeds complexer, wat inhoudt dat het steeds verder van zijn thermodynamisch evenwicht weg beweegt. We hebben een steeds grotere aanvoer van hoogkwalitatieve energie nodig om deze complexiteit te kunnen handhaven.
Ondertussen hopen de interne tektonische spanningen zich langzaam maar zeker op.
In de woorden van Holling: ‘Het zaad van de eigen ondergang ligt al in periodes van succes besloten, omdat spanningen en starheden juist dan de ruimte krijgen om zich op te hopen.’
We overbelasten momenteel de groeifase van onze mondiale adaptieve cyclus. En we bereiken de piek van de cyclus zodra we niet langer in staat zijn de spanningen, die zich diep in het mondiale systeem ophopen, de baas te blijven of te reguleren. Dan zullen we aardschokachtige gebeurtenissen zien optreden, die uiteindelijk een ontwrichting en een versimpeling van het systeem veroorzaken, terwijl het systeem zelf dichter naar zijn thermodynamisch evenwicht terugvalt.
We zijn dus hard bezig de groeifase van de adaptieve cyclus van het economische, ecologische en sociale systeem van onze planeet te verlengen en op te rekken. Uiteindelijk breekt het moment aan dat het systeem niet veerkrachtig genoeg meer is. Een groot aantal factoren stuwt deze veranderingen voort. We komen ze tegen in de artikelen in de rubriek Ontwrichting.
De aard van het geld en de exponentiële groei van de economie, klimaatverandering en minder opbrengst op geïnvesteerde energie, erosie van ecologische rijkdom en de teloorgang van de oceanen, en nu natuurlijk de coronacrisis – het zijn geen losstaande verschijnselen, maar de elkaar rakende cycli van het complexe systeem waar we met zijn allen deel van uitmaken.
In de artikelen ‘De aarde leeft’ en ‘De aarde als levend systeem’, het derde klimaatartikel in de serie ‘Kroniek van een aangekondigde zelfmoord’, zagen we dat de processen van de Earth Systems Science enorme perioden kunnen beslaan. De biogeochemische verwering, het bewegen van de tektonische platen betreft niet eens duizenden, maar miljoenen jaren. Mondiale cycli die het evenwicht in stand houden, zoals de cyclus van de koolstof, verlopen uiterst traag. Met het verstoken van fossiele brandstoffen zetten we hier nu een proces tegenover van amper een eeuw. We moeten het misschien zelfs in decennia tellen. Er ontstaat dus een enorme spanning tussen die twee tijdsgewrichten. Het gevolg zal zijn dat de verstoring op het hoogste, mondiale, niveau snel naar lagere niveaus gaat doorwerken. De cycli van systemen op alle niveaus – op wereldschaal, van klimaatgebieden en vegetatietypen zoals het Amazonegebied en de taiga, van onderdelen daarvan tot regionale en lokale cycli, en zelfs cycli op microschaal – ze dreigen allemaal tegelijk onder onze ingrepen te gaan bezwijken. Dan hebben we precies de optelsom van nauw verbonden ineenstortingen waar Holling zo bang voor is.
We moeten voor onszelf nu echt alle ontwrichtingsfactoren op een rijtje gaan zetten en bedenken wat we gaan doen.
