De aarde leeft!
PETER WESTBROEK SAMENGEVAT DOOR JAN VAN ARKEL
Verantwoording*
Halverwege deze eeuw zullen negen miljard mensen de aarde bewonen. En elk individu zal zijn aandeel willen vergroten van wat deze planeet te bieden heeft. Tegelijk verwacht men een klimaatverandering die grote gebieden onleefbaar zal maken. De aarde verandert en zal nooit meer de oude worden. Dat is reden tot grote bezorgdheid. Is er straks nog plaats voor ons nageslacht?
Maar al te gemakkelijk ontaardt die bezorgdheid in angst voor de planeet die we bewonen. Van alle gevaren die ons bedreigen, is die angst het gemeenst. Angstige mensen trekken zich terug in zichzelf en maken alles ondergeschikt aan hun eigen belang. Ze verliezen hun gevoel voor samenhang en hun band met de werkelijkheid. Uit die angst voor de aarde verliezen mensen de planetaire dimensie van onze werkelijkheid uit het oog en vluchten ze in woede, onverschilligheid, provincialisme en xenofobie.
De politici en beleidsmakers hebben als reactie hierop grootscheepse internationale onderzoeksprogramma’s opgezet onder de verzamelnaam Global Change. Een ervan, het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) houdt zich specifiek bezig met het klimaat. Er zijn duizenden onderzoekers bij betrokken. Al hun specialismen moeten overzichtelijk gemaakt worden. Het hulpmiddel daarbij is de modelbouw met computers. Daarmee wil men het liefst decennia vooruit kunnen kijken. Maar het aantal factoren dat de dynamiek van de aarde bepaalt, is zo overweldigend dat er eigenlijk geen betrouwbare voorspellingen mogelijk zijn.
Global Change is volgens Peter Westbroek niet de aanpak die ons echt verder zal helpen. Het zit te dicht op de onderzoeksmaterie, het tijdsperspectief is slechts een eeuw. Dat geeft niet de distantie die we nodig hebben als we ons willen oriënteren op de werkelijkheid. En dan gaat het niet om de alledaagse werkelijkheid, maar om de grote visie, de werkelijkheid van de lange termijn. Dat vergt een houding waarbij mensen zich openstellen om die werkelijkheid te begrijpen. En dat gebeurt nu juist in wat hij Earth Systems Science noemt. Die benadering beziet de aarde als een samenhangend systeem en wel in het perspectief van heel zijn duizelingwekkende geschiedenis, van 4,5 miljard jaar dus. En die Earth System Science maakt dan weer deel uit van wat Westbroek Geschiedenis in het Groot noemt (Big History), waarmee ook de term Diepe Tijd verbonden is. Zo voegt de natuurwetenschap zich in de algehele wetenschap die zich bezig houdt met het grote raamwerk.
In plaats van ‘angst te hebben voor de aarde’ moeten we ook volgens Hamming ‘luisteren naar de werkelijkheid’.*
In zijn boek De ontdekking van de aarde beschrijft Peter Westbroek een aantal geologische thema’s uit Earth System Science die hier niet samengevat worden, maar waaruit conclusies worden getrokken die ik hier en verderop wel weergeef.
Het eerste thema is de lange geschiedenis van de stappen in de mondiale cyclus van kalk als de ontwikkeling van een regelsysteem. Die geschiedenis kende een paar felle onderbrekingen: de sneeuwbal-aarde (toen ijskappen tot de evenaar reikten) en het uitsterven van 96 procent van alle zeedieren (op de grens van het Perm en het Trias). Je zou verwachten dat de aarde daarna weer min of meer overnieuw zou moeten beginnen met de lange ontwikkeling die hij toen al had doorgemaakt. Maar het systeem had maar een paar miljoen jaar nodig om te herstellen.
Dat suggereert dat de aarde over een geheugen beschikt waarop hij kan terugvallen, en dat hij kan leren van zijn ervaringen. Waarbij de aarde niet precies op zijn schreden terugkeerde. Er was definitief iets veranderd na de vernietigende rampen, en er ontstond plaats voor iets radicaal nieuws. Zo lijkt de aarde zich op gezette tijden te reorganiseren. Op zulke momenten is het alsof hij zich ontdoet van de bestaande configuratie, zodat er plaats ontstaat voor een nieuwe wereld.
Westbroek noemt in dit verband de visie van James Lovelock op de aarde die bekend werd onder de naam Gaia. Het is het idee dat onze planeet zich gedraagt als een levend superorganisme. In de loop van miljarden jaren zouden talloze globale regelmechanismen zijn ontstaan die de (in het algemeen) voor het leven gunstige omstandigheden in stand houden. (Lovelock zegt in verband met dat ‘in het algemeen’ ook: Tegen de woekering van zoveel mensen als er nu zijn is de aarde niet opgewassen. Dat wil zeggen: Gaia zal zich van de mensenplaag ontdoen en een nieuw evenwicht vinden.)
Als je er goed over nadenkt moet je concluderen dat het de aarde zelf is die de cyclus van kalk in stand heeft gehouden en de regulatie ervan heeft voortgebracht. En daarmee raken we, schrijft Westbroek, een fundamenteel inzicht van de Earth System Science. Die ziet de aarde als een systeem, een samenhangend geheel in voortdurende ontwikkeling. Onze planeet heeft zich in een lange weg steeds verder verwijderd van zijn oorspronkelijke staat, maar toch is er weinig van die ontwikkeling dat helemaal verloren is gegaan. De aardse ontwikkelingsgang is cumulatief; keer op keer wordt er iets nieuws aan de bestaande orde toegevoegd.
Het systeem wordt steeds ingewikkelder en als het in elkaar zakt is het maar voor even.
Nu roept Westbroek een beeld op uit de werktuigbouwkunde: dat van een palrad. Het gaat om een radertje met asymmetrische tanden, aan de ene kant gebogen en aan de andere kant recht. Een pal zorgt ervoor dat het ding maar in één richting kan ronddraaien. Het palrad duwt een lift omhoog, steeds verder, en we zien de techneut op het platform langzaam maar zeker uit het zicht verdwijnen, steeds hoger.
Figuur 1: Het beeld van het palrad.
Het kan dus alleen omhoog en gaat daarom steeds verder weg van de oorspronkelijke toestand. De groei is cumulatief want voortdurend voegen zich nieuwe elementen aan de bestaande structuur toe. Al moeten we goed bedenken dat het palrad niet meer is dan een metafoor ontleend aan de mechanica. Het beeld maakt een en ander inzichtelijk, maar we mogen er geen bewijskracht aan ontlenen. Het toekomstig verloop van de lift kun je in de mechanica precies voorspellen. Maar de ontwikkeling van het mondiale regelsysteem is juist moeilijk te voorspellen. Toch zie je dat, nadat een groot deel van het bouwsel in elkaar is gezakt (zoals bij de sneeuwbal-aarde of de extinctie uit aflevering 2), het regelsysteem weer onverstoorbaar en met een verrassende veerkracht uit de puinhopen opstijgt, als ware het een palrad. Dat kan alleen als de herinnering aan de vroegere toestand is opgeslagen in het geheugen van de planeet. Vandaar dat Westbroek het palrad een gerechtvaardigde metafoor vindt.
Als we de stap van de geologische geschiedenis naar die van de mensheid mogen maken, dan zien we dat ook onze wereldbeelden een geschiedenis doormaakten van opeenvolgende oriëntaties. Vanouds was er een animistisch wereldbeeld. Daarna kwam er het geocentrische wereldbeeld waarin de aarde in het middelpunt stond. En vervolgens brak ineens het heliocentrische wereldbeeld door: de aarde draait om de zon en niet omgekeerd. Dat was een schok: wij stonden niet in het middelpunt.
Ook deze geschiedenis van wereldbeelden (en alles wat er bij hoort) blijkt een cumulatief proces met een palrad te zijn, waarbij de latere stadia voortbouwen op wat er aan vooraf is gegaan en de voorbije fasen nog als relicten blijven doorwerken. En nu dient zich een nieuw wereldbeeld aan dat verbeeld wordt door de foto van de aarde uit de ruimte met nog een rand van de maan opzij.
Wereldbeelden gaan over machtsverhoudingen, over leven en dood. Ze ondersteunen de heersende wereldorde of ondermijnen die juist en scheppen dan nieuwe verhoudingen. En die aanblik van de aarde vanuit de ruimte wekt behalve fascinatie een diepe, mondiale angst. De vertrouwde levensoriëntatie wordt duidelijk verstoord.
In het geocentrisme bestond de zon alleen maar omdat hij ons licht en warmte schonk en waren schapen en kippen er louter vanwege de melk, de wol, het vlees en de veren. Het heliocentrische wereldbeeld plaatste de mensen in een marginale positie, compleet met hun planeet. Men werd zich bewust van de natuur als een onafhankelijke, onverschillige wereld die zich niets van ons aantrok. Er ontstond een wetenschap die distantie tot uitgangspunt koos. En dan blijkt ineens de zon slechts een marginale ster te zijn in één van de honderden miljarden sterrenstelsels van het uitdijende heelal. De hele modernistische ontwikkeling van het heliocentrisme werd aldus recent verdrongen door een visie op de werkelijkheid waaruit elk centrum is verdwenen.
En wetenschappers zijn voortdurend verantwoording schuldig aan de werkelijkheid.
De eerste foto’s van de aarde werden hét icoon van een nieuw gevoelsleven, van een wereldbeeld waarin plaats was voor ontzag en verwondering over de complexiteit van onze planeet. Pas later drong tot ons door dat we ook nu weer een hoge emotionele prijs moesten betalen voor onze zojuist verworven distantie. Behalve een schone aanblik lieten de ruimtebeelden nog een andere, pijnlijker werkelijkheid zien. We bleken geen heersers, of rentmeesters van de aarde.
Zolang we het idee koesterden van een onbeperkte toestroom van grondstoffen, konden we proberen deze plek naar eigen welbevinden in te richten. Maar nu, vanuit de ruimte gezien, werd de mensheid een bijna onzichtbaar, ongetemd monster, een bedreiging voor deze unieke oase in de ruimte.
Nu moeten we leren om ons te voegen naar de grillige dynamiek van de planeet, net als surfers op de golven in de zee.
En dan komt Lynn Margulis met haar idee van symbiose als de essentie van het leven als een reactie en aanvulling op de evolutieleer. In het evolutieproces is symbiose volgens haar een aanhoudende bron van innovatie en de hele aarde is van die intieme samenwerking doortrokken. Ons eigen lichaam is een biologische lusthof waar miljoenen bacteriën, eencelligen, schimmels en wormpjes in onderlinge afhankelijkheid leven met onze eigen cellen. Op hun beurt zijn onze eigen cellen weer ontstaan door de versmelting van een stel totaal verschillende bacteriën. Uiteindelijk is de aarde volgens haar een symbiose op wereldschaal, waar alle organismen met elkaar in aanraking komen omdat ze dezelfde lucht, hetzelfde water, hetzelfde voedsel en dezelfde energie aan elkaar doorgeven.
Toen Lynn Margulis in de jaren zestig van de vorige eeuw James Lovelock hoorde verklaren dat we de aarde als een levend superorganisme moeten beschouwen, hoefde ze zich geen moment te bedenken om zich bij hem aan te sluiten.
Ik stel voor, zegt Peter Westbroek, om te spreken van het symbiotisch wereldbeeld als opvolger van het modernisme (het heliocentrisme) van de afgelopen eeuwen.
Gedurende de eeuwen die achter ons liggen, zijn de aarde en de mensen zozeer van elkaar vervreemd geraakt, dat het voortbestaan van de mens wordt bedreigd en de aarde geteisterd achterblijft. Wij voelen ons heersers, maar zijn parasieten van de planeet. Alleen door symbiose, door in de aarde op te gaan, zullen we kunnen overleven.
En dan ontstaat er een nieuwe planeet met ongekende mogelijkheden. Je kunt zeggen dat elke stap in het lange proces een grotere distantie bracht, een grote macht over de omgeving.
De analytische methode van Descartes leidde in het heliocentrisch-modernistische wereldbeeld tot een versnippering van ons beeld van de werkelijkheid. Een wetenschap die uitsluitend enkelvoudige ketens ziet van oorzaak en gevolg staat machteloos tegenover het complexe fenomeen van de aarde gezien vanuit de ruimte. Alleen met complexiteit kunnen we het paradoxale karakter van de werkelijkheid benaderen. (Wat Westbroek hieronder formuleert, ontleent hij aan de Franse filosoof Edgar Morin.)
De relaties tussen zaken die op elkaar inwerken, zijn niet enkelvoudig, zoals Descartes nog dacht, maar tegelijkertijd antagonistisch en complementair. Ze zijn tegelijk met elkaar in conflict èn ze kunnen niet zonder elkaar. Zo zijn oorzaak en gevolg elkaars tegendeel en tegelijkertijd nauw met elkaar verbonden. Het leven past zich aan de omgeving aan en verandert die. Het brein produceert gedachten die omgekeerd het brein weer veranderen. De natuur verwekt de cultuur en de cultuur verandert de natuur. Wanorde schept orde en omgekeerd.
Zodra we dit paradoxale karakter centraal stellen, verandert ons beeld van de werkelijkheid. Terwijl de wetenschap van het moderne wereldbeeld de dingen uit elkaar ploos (analyse) en de fragmenten geïsoleerd onderzocht, plaatst de wetenschap van het symbiotische wereldbeeld ze weer terug in hun natuurlijke verband (synthese).
Ook de synthese en de analyse sluiten elkaar niet uit, maar hebben elkaar nodig. Ze verhouden zich tot elkaar als de holle en bolle kant van een lepel. De relatie is wederom complex – antagonistisch en complementair. De analytische benadering roept de synthese op, terwijl de synthese tot gemakzuchtig geleuter ontaardt zonder de ondersteuning van solide, analytisch onderzoek.
De synthese produceert hypothesen waarvan de houdbaarheid langs analytische weg wordt onderzocht. Het is een omslachtig procedure, maar wel de enige die leidt tot bruikbare resultaten. Wat opvalt is dat het analytisch onderzoek het synthetisch denken stuurt langs ongebaande paden waar we anders nooit op terecht zouden komen. De werkelijkheid is nu eenmaal veel verwonderlijker en onwerkelijker dan wat de grootste fantast ooit bij elkaar kan hallucineren.
Het sleutelwoord van deze complexiteitstheorie is emergentie. Dat is het tevoorschijn komen van systeemeigenschappen die niet zijn toe te schrijven aan een van de onderdelen van het systeem. Muziek emergeert uit de losse noten, de vloeibaarheid van water uit de afzonderlijke (niet vloeibare) watermoleculen. Zonnestelsels emergeren wanneer wolken van gas en van deeltjes in de ruimte door de zwaartekracht in elkaar storten. Atomen emergeren uit elementaire deeltjes in de hete kern van sterren; moleculen emergeren vervolgens uit de atomen als de omgeving koeler wordt. Enzovoort.
Leven is ooit op aarde geëmergeerd uit levenloze materie en energie. Nieuwe levensvormen emergeren uit oude door variatie en natuurlijke selectie.
Emergentie markeert als begrip niet alleen een breuk met de moderne wetenschap, het laat bovendien zien dat alles voortkomt uit de werkelijkheid zelf, oftewel het toont dat de werkelijkheid zichzelf organiseert.
In de symbiotische wetenschap gaat de aandacht niet uit naar de toestand waarin het evenwicht is ingetreden, maar waar het evenwicht nog niet is bereikt.
De komst van het symbiotische wereldbeeld gaat gepaard met een verschuiving in het wetenschappelijk denken. In de modernistische benadering, met haar analyse en causaliteit, gaat de aandacht vooral uit naar evenwichtssituaties. Een eenvoudig voorbeeld is een kippenei dat iemand uit zijn handen heeft laat vallen en dat op de grond uit elkaar is gespat. Na enige tijd, als de struif en de schillen tot rust zijn gekomen, is een toestand van evenwicht ingetreden. De zwaartekracht heeft zijn werk gedaan en de beweging is beëindigd. Alles in de natuur streeft naar evenwicht en in de modernistische wetenschap staat dat streven in de belangstelling.
Maar nu de symbiotische wetenschap. Die heeft vooral oog voor het ei zolang het nog niet tot evenwicht is gekomen. Op gezette tijden kunnen we dan getuige zijn van wonderlijke emergenties. Een voorbeeld is (op de zondag van Corpus Christi) te zien in de kathedraal op de Placa de la Seu in Barcelona. Daar bevindt zich een fontein, en bovenop de waterstraal zien we een ei. O wonder, schrijft Westbroek, het valt niet stuk op de grond, maar blijft op zijn plaats, dansend in de waterstraal, de hele dag lang.
Bezoekers van de kathedraal beschouwen het als een mirakel, maar de wetenschap weet wel beter: dit wordt verklaard door de wet van Bernoulli.
Toch mag je het best als een wonder zien, want het ei valt niet op de grond ondanks plotselinge verstoringen in de stroom van het water. En die wet van Bernoulli is eigenlijk ook een wonder voor wie bedenkt hoe dat idee hoe het zit met het ei zomaar emergeerde in het hoofd van Bernoulli (die altijd vervuld was van verwondering over de werkelijkheid en juist daarom wilde snappen hoe het zat).
En als het kippenei in Barcelona kan dansen, dan moet de aarde wel swingen. Immers, het ei heeft maar één energiestroom nodig om zich zo wonderlijk te gedragen. Terwijl er twee energiebronnen aan het werk zijn die inwerken op deze planeet: de straling van de zon en een interne warmtestroming veroorzaakt door radioactief verval diep in de ondergrond.
Om daaruit interessante zaken te laten emergeren zijn wel de juiste randvoorwaarden nodig. Die zijn er en ze zijn precies goed. Daardoor danst alles op onze planeet op de manier van het ei, of in systeemtermen gezegd: alles is ver verwijderd van het thermodynamische evenwicht.
Het eerste verschijnsel dat dan in De ontdekking van de aarde besproken wordt, is dat van de platentektoniek (wat hier niet wordt samengevat – lees het boek!).
Het tweede verschijnsel is de wisselwerking tussen de oceaan en de atmosfeer.
Het bestaan van zoveel vloeibaar water op aarde is al bijzonder genoeg. En hoe kan het dat deze situatie gedurende drie of zelfs vier miljard jaar heeft standgehouden? Terwijl de intensiteit van de zon in die vier miljard jaar met meer dan twintig procent is toegenomen. Dat is toch genoeg om de planeet van een geheel bevroren toestand in een totaal uitgedroogde toestand te brengen?
En hoe kan het dat er maar een spoortje koolzuurgas (CO2) in de atmosfeer zit, precies genoeg om het klimaat te reguleren? Waarom is er geen koolstof ontsnapt uit het gigantische reservoir aan kalk zodat – net als op Venus – het aardoppervlak heter werd dan de hel? Er moet iets zijn geweest wat de temperatuur in het gareel heeft gehouden en wat de koolstof in de gesteenten heeft vastgelegd.
Ten slotte mag ook die atmosfeer ons verbazen, niet alleen vanwege het lage gehalte aan kooldioxide. De lucht die wij inademen is een vreemd mengsel van heel reactieve gassen, zoals zuurstof en methaan. Als die gassen met elkaar reageren, dan ontstaan er producten die de atmosfeer verlaten en uitstromen over de continenten en in de oceanen. Er moet dus ook iets zijn wat voortdurend de atmosferische reserves op peil houdt. Niet alleen de vaste aarde, maar ook de oceanen en de atmosfeer gedragen zich als het dansende ei in Barcelona.
En dan is er nog het verbijsterende universum van macromoleculen, zoals DNA en eiwitten van cellen, dieren, planten, mensen en ecosystemen – oftewel: de hele levende have van deze planeet. Er is dus ook nog een hele moleculaire machinerie aan het werk, zo immens dat onze grootste fabrieken erbij in het niet vallen. Stoffen worden verknipt, afgebroken, in andere verbindingen opgenomen, doorgegeven, hergebruikt en ga zo maar door. Je wordt er stil van als je bedenkt dat die hele organisatie geen centrale leiding heeft. De organisatie van het leven is het toppunt van emergentie, of liever de accumulatie van miljarden emergenties die zich palradsgewijs opstapelen. Van generatie op generatie is de organisatie doorgegeven en verder ontwikkeld, miljarden jaren achtereen en zonder onderbreking.
Er is echter geen gratis lunch. De aarde kan zijn complexe samenhang alleen in stand houden door, op heel grote schaal, de wanorde om zich heen te verspreiden in de ruimte. De planeet neemt hoogwaardige energie op uit de omgeving, gebruikt die om zich staande te kunnen houden en straalt diezelfde hoeveelheid ten slotte als laagwaardige energie, als warmte naar de ruimte. Ordening kan alleen plaatselijk opduiken als daarmee de algehele verspreiding van chaos wordt bevorderd.
De vier sferen vormen één systeem.
De vier onderdelen van de planeet die we noemden – de vaste aarde onder onze voeten (de gesteenten), de oceaan (het water), de atmosfeer (de lucht) en de biosfeer (het leven) – waren de domeinen van afzonderlijke wetenschappen. Nu zien we dat deze vier onderdelen niet afzonderlijk opereren, maar op allerlei manieren op elkaar inwerken. Een verandering in één ervan heeft gevolgen voor alle andere. Daardoor worden we een nieuw, hoger niveau van complexiteit gewaar, met een overkoepelend stel emergenties voor het systeem aarde, een coherent geheel waarvan de onderdelen op elkaar inwerken. Dat systeem aarde is voor de helft gesloten: energie kan erin en eruit, maar de hoeveelheid materie die het met de ruimte uitwisselt, is verwaarloosbaar klein. De grens van het systeem is scherp.
Dit heeft als consequentie dat het systeem, gezien op een tijdschaal van miljoenen jaren, de neiging heeft om te gaan recyclen en een geheel eigen weg te gaan. Het is deze afgezonderde wereld die de astronauten onmiddellijk herkenden als hun tehuis en die het icoon geworden is voor het nieuwe, symbiotische wereldbeeld. Het is ook het onderwerp van die geheel vernieuwde vorm van geologie, de Earth System Science.
Figuur 2: Het principe van de Earth System Science.
Het principe van deze nieuwe Earth System Science kan in een figuur eenvoudig worden weergegeven. De aarde is er een tweedimensionale rechthoek geworden, waarin de geosfeer, de hydrosfeer, de atmosfeer en de biosfeer zijn weergegeven als geschreven woorden. De rechthoek symboliseert als omhulsel de halfgesloten toestand van de aarde. De dubbele pijlen symboliseren de wisselwerkingen tussen de vier onderdelen, terwijl de kringelende pijltjes die van boven en van onderen naar het systeem wijzen de beide drijfkrachten voorstellen die het systeem in beweging houden – de energiestromen vanuit de kosmos (vooral van de zon) en uit de diepe aarde. De energiestromen vanuit de aarde naar de ruimte zijn, om het eenvoudig te houden, niet weergegeven.
De nieuwe visie heeft geochemici ertoe gebracht de grootten van de chemische reservoirs (fondsen) van de hele aarde in te schatten, evenals de stofstromen tussen die reservoirs. Ze maakten er modellen van die lieten zien dat de omvang van de reservoirs van de diverse stoffen langzaam veranderden, ‘ademden’, en wel op een perfect gecoördineerde manier. Zo ontstond een heel nieuw beeld van de dramatische veranderingen die de aarde in de loop van honderden miljoenen jaren heeft ondergaan.
Vooral bleek dat het leven veel meer deed dan zich aanpassen aan de omgeving; het leven was zelf een belangrijke geologische kracht. Niet alleen de biosfeer, maar de hele planeet is het toneel waar het palrad van de biologische evolutie zich manifesteert. Er is geen scherp onderscheid tussen leven en niet-leven. De relatie is complex – tegelijk antagonistisch en complementair. Hoewel de geosfeer, de hydrosfeer en de atmosfeer op zichzelf niet leven, dragen ze toch de diepe sporen van de biologische activiteiten mee. Ze onderhouden niet alleen een voortdurende wisselwerking met de levende have van de planeet, maar zijn bovendien zelf ‘sporen van voorbije biosferen’.
En nu een explosief mengsel.
De ultraviolette straling uit het zonlicht is sterk genoeg om water te ontleden in zuurstof en waterstof. Toch gebeurt dat niet omdat het ozonschild, dat zich op grote hoogte in de atmosfeer bevindt, het ultraviolet tegenhoudt. En waterdamp die opstijgt bereikt die grote hoogte niet omdat de zogenaamde koudeval (waar het minus vijftig graden Celsius is) opstijgen naar de hoogte van het ultraviolet belet.
Deze zelfbescherming verklaart nog niet hoe de aarde een toestand die ver verwijderd is van het thermodynamisch evenwicht miljarden jaren kan volhouden. Daarvoor moeten we kijken naar de fotosynthese. Planten ontlenen hun groene kleur aan ontelbare ‘nanoloepjes’, reactoren op moleculair niveau die in staat zijn zoveel licht te bundelen dat die, geconcentreerd op één enkel watermolecuul, deze uit elkaar doet spatten in waterstof en zuurstof.
Waterstof en zuurstof samen geven ontploffingen, maar die blijven bij de planten uit, omdat ze de zuurstof direct in het milieu dumpen en de waterstof vastleggen in organische stof. Samen levert dat de biomassa op aarde. Die organische stof kan ook wel met zuurstof reageren (verbranden), maar daar komt veel minder warmte bij vrij dan bij de reactie tussen waterstof en zuurstof.
Door energie vast te leggen als chemische energie is de fotosynthese een van de belangrijkste factoren die de planeet ver verwijderd houdt van het thermodynamisch evenwicht, net als de fontein in Barcelona het ei laat dansen in de lucht.
De fotosynthese geeft de gelegenheid aan de respiratie om de kringloop rond te maken. Op aarde loopt deze ‘verbranding’ langs een biologische weg. Slechts een deel van de vrijkomende energie verdwijnt direct als warmte in de ruimte; het restant wordt gebruikt om een immense variëteit aan organismen, inclusief onszelf, in stand te houden.
Westbroek zegt: Kijk maar eens hoe elegant je eigen lichaam die verbranding kanaliseert. Na allerlei stappen van luchtwegen en darmen naar de bloedstroom reizen de twee reactanten – voorgeprepareerd voedsel en zuurstof – broederlijk naast elkaar zonder dat ze de kans krijgen elkaar te ontmoeten, tot ze uiteindelijk de energie producerende machinerie bereiken, de verbrandingsoven die in elk van onze 50 miljoen maal miljoen cellen klaarstaat. In minieme porties wordt de energie daaruit, beetje bij beetje aangewend voor de aandrijving van al je levensprocessen.
Het giftige, agressieve karakter van zuurstof levert bij de fotosynthese en de biologische verbranding tussenproducten op die schade veroorzaken, de zogenaamde radicalen. Alle organische moleculen die ze tegenkomen maken ze kapot. Daarom zitten we volgepropt met chemicaliën die geen ander doel dienen dan de radicalen onschadelijk te maken.
Zo houden we die vreemde toestand vol.
De spectaculaire toename van de complexiteit op aarde kunnen we ons voorstellen als het werk van talloze palraderen.
Er is bijvoorbeeld een explosie van mineralen geweest. Het dozijn verschillende mineralen in het sterrenstof waaruit het zonnestelsel voortkwam, is in bijna vijf miljard jaar tijd tot meer dan vierduizend mineralen uitgegroeid.
Al het leven op aarde is voortgekomen uit één enkel oerorganisme. In de ‘stamboom’ van het leven zijn de dieren slechts een klein zijtakje (om over de mens maar te zwijgen).
Lynn Margulis kon in woede ontsteken als ze plaatjes van stambomen zag. Volgens haar is niet het uit elkaar drijven, maar symbiose, de grote drijfkracht achter de evolutie. Slechts vijftig jaar oud, wordt haar ‘seriële endosymbiotische theorie’ momenteel grotendeels aanvaard. Bij Margulis kunnen de takken van de ‘boom’ niet alleen splitsen, maar ook weer fuseren. Wij zijn zelf een samenraapsel van een aantal totaal verschillende soorten.*
Het leidt geen twijfel, meent Westbroek, dat er een diepe samenhang tussen bestaat, maar de aard van het geheel blijft verborgen. Hier openbaart zich een hiaat in de Earth System Science. We zijn niet in staat het geheel te overzien. We hebben behoefte aan een overkoepelende theorie. Is de Gaia-hypothese zo’n theorie?
Laten we eens een vergelijking maken met ons eigen lichaam. Ons lichaam is biologisch stabiel. Dat is het resultaat van actieve regulatie. Ontelbaar zijn de regelsystemen die we aan het werk zetten om weerstand te bieden aan inbreuken op de integriteit van ons lichaam (op verstoringen van onze temperatuur, het suikergehalte en de zuurgraad in het bloed bijvoorbeeld). De individuele regelsystemen opereren meestal niet onafhankelijk van elkaar, maar vormen een gekoppeld netwerk, dat als één geheel functioneert. Op een verstoring volgt dan een gecoördineerde respons van het hele netwerk. Dat voorkomt een domino-effect, een cascade, waarbij één kleine storing zich door de hele organisatie kan voortplanten en zo een buitenproportionele schade kan veroorzaken.
Homeostase heet die stabilisatie van het interne milieu van elk levend individu. De wereld binnen het individu is onderworpen aan het strenge regime van de homeostase; daarbuiten is die invloed veel kleiner of afwezig. Uiteraard kent ook de homeostase haar grenzen.
Als de verstoringen van buiten al te groot worden, gaat het organisme alsnog te gronde.
Gaia hield het leven bij alle enorme veranderingen die het onderging (zoals een toename van de zonnestraling in de orde van meer dan 20 procent en juist een drastische afname van de interne warmtestroom). James Lovelock is van mening dat het principe van homeostase ook op het systeem aarde van toepassing is en dat de werkzaamheid ervan vooral tot uiting komt op geologische tijdschalen. Hij realiseerde zich dat de aarde steeds ver verwijderd was van het thermodynamisch evenwicht. De grote tegenstelling tussen het aardse milieu en alles daarbuiten wijst op een heel eigen ontwikkelingsproces van kosmische duur. De integriteit van het systeem moet al die tijd intact zijn gebleven, ondanks herhaalde catastrofale verstoringen. Deze planeet is een samenhangend geheel, zo redeneerde hij, een organisatie die ernaar streeft om te overleven. Dat streven was niet opgelegd door de schepper, maar is vanzelf geëmergeerd, net als biologische functies. Door de instandhouding van homeostase heeft het leven miljarden jaren kunnen standhouden.
De Gaia-hypothese van een homeostatische aarde leek daarom een voor de hand liggende gedachte. Maar is er ook bewijs voor?
Er zijn intussen heel wat mondiale regelmechanismen beschreven, maar dat bewijst nog niet dat de aarde in een toestand van homeostase verkeert. Daarvoor is het immers nodig dat de regelsystemen met elkaar verbonden zijn in een omvattende organisatie, een netwerk dat de interne toestand van de planeet als geheel stabiliseert.
Is het niet veel eenvoudiger, zeggen de critici van Lovelock, om aan te nemen dat de omstandigheden waaraan de aarde ooit is blootgesteld, nooit zo extreem zijn geweest dat het leven is uitgeroeid. Met het beeld van een saaie planeet is de aardgeschiedenis misschien ook te begrijpen.
Wat in deze discussie ontbreekt is een keihard criterium waarmee we objectief kunnen vaststellen of de aarde een ‘saaie’ of een homeostatische planeet is.
We kunnen door de bomen het bos niet zien. Al die details van palraderen, cycli en regelsystemen die nu de aandacht opeisen, geven weliswaar een fascinerend beeld van de aarde, maar de samenhang, de dynamiek van het geheel blijft nog steeds buiten beeld. Onze aanpak was steeds bottom-up, terwijl we een top-downbenadering nodig hebben. We moeten het aandurven om een sprong te maken naar een hoger niveau van organisatie, ons concentreren op het geheel van de aarde.
We moeten vanuit een astronautenpositie inzoomen op de details.
Figuur 3: Vereenvoudigde weergave van het metabolisme in een bacteriecel.
De figuur hierboven is een weergave van alle biochemische reacties in een bacteriecel. Honderden chemische reacties verlopen tegelijkertijd in die minuscule ruimte, en elk van die reacties wordt georganiseerd door een eigen reuzenmolecuul, een enzym. Daarvan is een fabelachtige variëteit voorhanden. Het product van de ene reactie (een puntje in de figuur) wordt door het bijbehorende reuzenmolecuul (een streepje) in een ander product omgezet. Dan pikt een ander macromolecuul dat product weer op en transformeert het in product nummer drie. Zo verschijnt een immens netwerk van stofwisselingsroutes, waar al het voedsel dat binnenkomt stap voor stap wordt verwerkt, zodat de cel zichzelf in stand kan houden. (En dan zien we in deze figuur nog niets van de uiterst geperfectioneerde schoonmaakmachinerie waarmee de cel zich ontdoet van schadelijke bijproducten. Of van het grootste mirakel dat gebeurt als de cel na enige tijd van hard werken begint te sidderen alsof hij door de koorts is bevangen en zich vervolgens splitst in twee identieke kopieën.)
Hoe kan deze warboel ooit werken? Om die vraag te beantwoorden zijn computermodellen gebouwd die het hele netwerk van stofwisselingsreacties simuleren. Dit is een typische bottom-upbenadering; het resultaat ervan is een nachtmerrie. Omdat de dynamiek van de reacties met onvoldoende nauwkeurigheid bekend is, krijg je alleen maar een vermenigvuldiging van fouten. (Een risico dat ook bij klimaatmodellen levensgroot is.) Het geheel kunnen we er niet mee begrijpen.
Wat een contrast met de zichtbare werkelijkheid, schrijft Westbroek. Levende cellen, en zelfs grote organismen die vaak uit duizenden miljarden cellen bestaan, gedragen zich in de natuur met een verbluffende elegantie. Een zeemeeuw die sierlijk tegen de storm in glijdt, is zich allerminst bewust van het moleculaire tumult vanbinnen.
Zo vinden we het geheim van het leven niet. Hoe dan wel? Daarvoor gaan we te rade bij Sebastiaan (Bas) A.L.M. Kooijman, een professor in de theoretische biologie aan de VU die onlangs met emeritaat ging.
We gaan uitzoomen, weg van de moleculaire wereld in de bacteriecel.
Als we uitzoomen en beginnen om de dynamiek van de hele cel te overzien, gebeurt er een wonder. Plotseling zijn we getuige van een heuse emergentie – het opduiken van een eenvoudige ordening te midden van de chaos. In zijn geheel blijkt het stofwisselingsnetwerk te zijn georganiseerd volgens een handvol simpele regels.
Figuur 4: Schematische weergave van de theorie van Kooijman over de dynamiek van organismen. Het labyrint van metabolische reacties blijkt te gehoorzamen aan een klein aantal met elkaar samenhangende regels.
De figuur geeft het kernmodel weer: het is alleen van toepassing op organismen zoals wijzelf, die leven van de verbranding van organische stof (maar het is inmiddels zover uitgebreid dat alle bekende organismen, dus ook de algen en de planten, erdoor kunnen worden beschreven).
Afgebeeld zijn de processen waarop de grondregels van toepassing zijn. Het moleculaire labyrint is verdwenen en in plaats daarvan zijn enkele compartimenten verschenen met wat verbindende pijlen. Dit zijn de reservoirs (fondsen) en de stromen van energie zoals ze het systeem binnenkomen, gebruikt worden en weer naar buiten gaan.
De stroom van energie die met het voedsel wordt opgenomen, wordt eerst gesplitst in een deel dat meteen weer wordt uitgescheiden (feces) en een deel dat voor de overige functies wordt gebruikt (assimilatie, oftewel opname). Die laatste stroom wordt opgeslagen in een energiereservoir (reserve) voordat het gebruikt wordt. Wat dit reservoir verlaat, wordt vervolgens verdeeld over een klein aantal activiteiten. Een deel wordt gebruikt om de moleculaire machinerie te onderhouden (onderhoud) en de rest om het organisme te laten groeien (structuur) en voor de reproductie (rijping/nakomelingschap).
De figuur zelf geeft niet meer dan een overzicht van de processen die er in het levende individu toe doen. De kern van de zaak is dat die reservoirs en stromen van energie niet in het wilde weg onafhankelijk van elkaar hun gang kunnen gaan, maar binnen de organisatie precies op elkaar zijn afgestemd. Als een reservoir of energiestroom van grootte verandert, dan moet de hele rest van het model zich aanpassen, en wel precies volgens de regels die Kooijman heeft ontdekt. Je kunt het model beschouwen als een rekensom met een onveranderlijke uitkomst.
Houdt een organisme zich niet aan de regels, dan gaat het dood. Blijkbaar is bewegingsvrijheid aan hele nauwe begrenzingen gebonden. Praktisch gezien levert dit de mogelijkheid om allerlei voorspellingen te doen, waarna experimenteel kan worden bepaald of het klopt.
Een eenvoudig model vormgeven is een kleine stap, bepalen welke regels daar gelden is een grote stap. Westbroek duidt het hele pakket regels van dit model aan als de ‘wet van Kooijman’.
Inmiddels is de theorie voor honderden soorten getest, van bacteriën tot planten, walvissen en neushoorns, en steeds vonden Kooijman en zijn medewerkers een nauwe overeenkomst tussen de theorie en de waarnemingen. Het spreekt voor zich dat de voorspellingen voor een bacterie verschillen van die voor een mug of een olifant. Maar het blijkt dat de uitkomst van de rekensom altijd gecorreleerd is met hun lichaamsgrootte op een wijze die vooraf vanuit de theorie voorspeld kan worden. Deze vinding stel Kooijman in staat om van een mug een olifant te maken, eenvoudig door de modelwaarden voor de mug met de verhouding van hun grootte te vermenigvuldigen.*
Kooijman is ervan overtuigd dat zijn theorie universeel is en van toepassing op alle organismen op aarde. Hiermee is de fysiologie een keiharde wetenschap geworden. De theorie maakt het ook mogelijk voor het moleculaire pandemonium in de levende cel onderscheid te maken tussen essentiële zaken en ruis. De moleculen mogen doen wat ze willen, zolang ze maar geen inbreuk maken op de wet van Kooijman, omdat het organisme dan te gronde gaat.
Maar er is meer. De wet van Kooijman dwingt het leven in een keurslijf en legt grote beperkingen op aan het evolutieproces. Het feit dat de geringste afwijking van de vereisten kan leiden tot de dood, impliceert dat organismen zich maar niet in het wilde weg kunnen ontwikkelen of evolueren. Te allen tijde zijn de mogelijkheden voor de evolutie dus zeer gelimiteerd. Daarom is de enorme diversiteit die we in het leven aantreffen des te verrassender. Misschien, schrijft Westbroek, dat in de loop van de evolutie geringe afwijkingen van de wet van Kooijman konden worden opgevangen door veranderingen in het milieu. Naarmate het leven meer divers werd, moest de geologische omgeving mee veranderen. Zo, door voortdurend het potentieel van zijn eigen geologische kracht te verkennen, bepaalde het leven de paden van de evolutie.
Zo komen we terug bij de theorie van Gaia.
Lovelock stelt met zijn Gaia-hypothese voor dat de aarde een homeostatisch superorganisme is, terwijl zijn critici dat idee overbodig vinden om de ontwikkeling mee te verklaren (de ‘saaie’ planeet in aflevering 11). En laat homeostase nu net de kern van de theorie van Kooijman vormen. Zonder homeostase geen leven, geen emergentie van eenvoud en geen fysiologische wetmatigheid. Wat voor de aarde niet te bewijzen zou zijn, is in de biologie overtuigend aangetoond.
De vraag dringt zich dus op of zich ten aanzien van de aarde eenzelfde situatie voordoet als bij biologische individuen. De ordening van het individuele organisme is scherp omdat heel duidelijk is hoeveel materie en energie wordt uitgewisseld met de omgeving. Is dat bij ecosystemen juist nogal onduidelijk, op het niveau van de planeet zijn de grenzen weer scherp. De aarde is een recyclend systeem dat wordt aangedreven door kwantificeerbare energiebronnen en dat amper materie uitwisselt met de ruimte. Blijkbaar voldoet onze planeet als geheel aan een van de fundamentele vereisten voor de plotselinge emergentie van eenvoud uit complexiteit, namelijk dat de uitwisseling van materie en energie met de omgeving in principe gemakkelijk in getallen kan worden uitgedrukt.
Is het daarom mogelijk om de organisatie van het samenstel van processen waarvan wijzelf onderdeel zijn in een handvol eenvoudige regels te kwantificeren? Als we de analogie met de theorie van Kooijman mogen doortrekken, zou de kans daarop veel groter zijn indien ook aan de tweede eis is voldaan, namelijk dat de aarde in homeostase verkeert. Een omvattend, kwantitatief onderzoek naar de dynamiek van het systeem aarde, met als doel de totstandkoming van een dergelijk model, lijkt Westbroek daarom de aangewezen weg om Gaia op te sporen. Gaia is intussen nog slechts een hypothese, geen theorie.
Mogen we speculeren over een logisch samenhangend geheel, een rekensom met altijd dezelfde uitkomst, ook al kunnen de componenten in de hele loop van der aardgeschiedenis in grootte variëren? Het zou ons een diep inzicht geven in de werking van het wonderlijke mondiale palrad.
Tegenover de scherpte van zo’n, ons nog niet gegeven maar denkbare, Earth System Science, zit het programma van de Global Change-benadering midden in de wereld van chaos. Zo kan het niet boven het niveau van de spaghetti-modellering uitkomen, die we zagen bij het metabolisme van een bacteriecel. Langs die weg kan het onderzoek niet naar een eenvoudige, samenhangende theorie leiden.
Dat geldt in het bijzonder voor het wereldklimaat. Omdat de grenzen van het klimaatsysteem niet goed kunnen worden gedefinieerd, kan klimaat niet op zichzelf begrepen worden, maar alleen als onderdeel van het aardemodel – en dan zijn weer de grote tijdschalen van kracht, waar we in onze interesse voor een klimaatverandering op de termijn van de komende decennia niets aan hebben. Zie hierover verder in het artikel De aarde als levend systeem in de serie over het klimaat: ‘Kroniek van een aangekondigde zelfmoord’.
In het voorafgaande, schrijft Westbroek op een breuklijn in zijn boek, zagen we dat de Earth System Science weliswaar spectaculaire inzichten oplevert, maar het toch nog moet stellen zonder een samenhangende theorie van de aarde. Bij het bezien van de plaats van de mens komt een tweede onvolkomenheid aan het licht: tot nu toe was vooral sprake van natuurwetenschap, het mankeert nog aan een invulling vanuit de menswetenschap.*
Wat die menswetenschap betreft ziet Westbroek evengoed een ‘palradontwikkeling van de civilisatie’. Dit deel wordt, net als eerder een aantal geologische uitweidingen, hier niet samengevat.* Nogmaals raad ik u aan ook het boek als geheel te lezen.
Bottom-up is het bij de menswetenschap een even onoverzichtelijke kluwen als we in aflevering 12-13 bij biologische systemen tegenkwamen. Ook nu kan een benadering van bovenaf misschien helpen. Beschouwen we het civilisatieproces als een onderdeel, een emergentie van de planetaire dynamiek, dan krijgen we de begrenzingen. En uiteindelijk kunnen we ook het civilisatieproces pas echt begrijpen als we de twee gezichtspunten – van onderaf en van bovenaf – samenvoegen tot één samengestelde theorie.
Maar die theorie is er nog lang niet. Wel kunnen we computermodellen te hulp roepen om onszelf tot distantie en mathematische discipline te verplichten, en zo intuïtieve fantasieën te vermijden. Daarbij kunnen we ons beperken tot het organisatieniveau van de dynamiek van het civilisatieproces en dat van de dynamiek van het systeem aarde. We kunnen daarvoor in de leer bij de bioloog Bas Kooijman.
En dan stelt Westbroek zich voor dat het zo kan gaan: Als we een opruiming hebben gehouden onder de ideeën die tot formuleringen leiden die niet kloppen, en vervolgens de overgebleven formuleringen op elkaar afstemmen om het uiteindelijke model samen te stellen, en we weten het model handen en voeten te geven door het te voorzien van zorgvuldig geselecteerde getallen die door metingen aan levende organismen zijn verkregen, zijn we in staat om het model door te rekenen en allerlei concrete voorspellingen te doen. En natuurlijk, als we het model dan vergelijken met de werkelijkheid, dan blijkt er niets van te kloppen. Met vele ronden van verbeteren en nog eens uitproberen, lopen we ineens tegen de oplossing aan. Dat we dáár niet aan gedacht hebben. En o wonder, van nu af aan loopt het model als een trein. We hebben weerbarstige werkelijkheid verleid om haar geheim prijs te geven.
Zo zou het in de toekomst kunnen gaan met de zoektocht naar een samenhangende theorie van de aarde. Het is wel oppassen voor je reinste speculatie.
Als Westbroek toch iets intuïtiefs mag zeggen, liggen volgens hem een paar conclusies nogal voor de hand.
Dat het civilisatieproces diepe sporen trekt in de dynamiek van de aarde is zonder meer duidelijk. Natuurlijke landschappen vallen ten prooi aan de onverbiddelijke eisen van de samenleving, biologische soorten worden uitgeroeid of aangepast, oerwoud wordt omgezaagd of gaat in vlammen op, de ondergrond wordt omgewoeld en ontdaan van grondstoffen, talloze nieuwe chemicaliën ontstaan en verspreiden zich over de planeet, terwijl atmosfeer en hydrosfeer in rap tempo van samenstelling veranderen. Ook de energiehuishouding van de planeet is aan het veranderen, vooral sinds de exploitatie van fossiele brandstoffen door de industrialisatie.
En het klimaat? Sommige klimaatsceptici beweren dat de invloed van ‘de mens’ bij dat enorme natuurgeweld van de planeet in het niet zinkt. Allemaal intuïtief armenzwaaien, noemt Westbroek dat. Ze vergeten bovendien dat het civilisatieproces zich voltrekt met steeds grotere snelheid en intensiteit, als een tomeloze kracht. Al zouden deze sceptici gelijk hebben, dan nog hoeven we maar af te wachten totdat de invloed van de mens zelfs voor de grootste sceptici pijnlijk merkbaar wordt.
Niet alleen in materiële en energetische zin verandert de civilisatie de dynamiek van de aarde, er komen ook steeds omvangrijkere en complexere informatiestromen op gang, die als een verdichtend vlechtwerk de aarde omhullen.
Onze dagelijkse beslommeringen leren tot welke duizelingwekkende hoogten dat proces is voortgeschreden. De boekhouder in een middelgroot bedrijf vult zijn werkdagen met verrichtingen waarvan de resultaten voor de meeste mensen ondoorgrondelijk zijn. Hij maakt gebruik van informatiestromen die online vanuit de hele wereld ter beschikking komen. Aan het eind van de maand veranderen er wat cijfers op zijn bankrekening. Met zijn pinpas koopt hij zaken die vanuit de verste uithoeken van de planeet tot hem komen: voedsel, kleding, onderdak, scholing, comfort en vakantie.
Er is sprake van steeds verdergaande planetaire differentiatie. Wat begon met de vorming van de jonge aarde, een vermenigvuldiging van verschillende mineralen en gesteenten, de eerste levende systemen op nanoschaal, eencelligen die zich algauw over de hele planeet konden verspreiden, dat gaat maar door.
Ook met het civilisatieproces gebeurt het gewoon. Het is een fundamentele revolutie van de planetaire differentiatie. Het gaat daarmee steeds sneller, zodat het nu de dynamiek van de hele aarde in zijn greep begint te krijgen. Gezien vanuit de Earth System Science is het civilisatieproces daarom niet het privilege van de mensheid, maar een emergente eigenschap van de planetaire dynamiek.
In eerste instantie is het de aarde die civiliseert, en niet wij!
Ons ik is niet meer dan een emergentie van de aardse dynamiek. Kunnen we die bevinding wel aan?
Het begrip emergentie markeert de overgang tussen het moderne wereldbeeld (dat van de globes) en het symbiotische (van de Earthrise-foto). Het is bij gevallen van emergentie onmogelijk om één enkele oorzaak verantwoordelijk te stellen voor het verschijnsel. Emergenties zijn sprongen in het onbekende, met onvoorspelbare resultaten.
Maar er is nog iets met emergenties. Ze ontstaan door de wisselwerking tussen al bestaande factoren en kunnen daarom niet het resultaat zijn van een ingrijpen van buiten, van een godheid bijvoorbeeld. Neem het voorbeeld van de emergentie van het leven uit levenloze materie. Westbroek vindt dit een veel groter mirakel dan wanneer het voort zou zijn gekomen uit de ingreep van een ‘knutselaar, hoe goddelijk ook’.
De vraag rijst of de wetenschap hard kan maken dat emergentie inderdaad universeel is. Het antwoord is nee. Het begrip emergentie maakt deel uit van de wetenschappelijke gereedschapskist. Iedere onderzoeker probeert uit te vinden hoe de verschijnselen geëmergeerd zijn uit voorafgaande condities. De enige bewijsgrond bestaat uit het steeds weerkerende succes van die benadering.
Kan het emergentiebegrip in positieve zin bijdragen tot onze oriëntatie in moeilijke tijden? Het antwoord is dat emergenties een besef overdragen van verwondering en verrassing. Denk aan het dansende ei in Barcelona. Emergentie komt recht uit het hart van onze fascinatie voor de wereld waartoe we behoren.
De Earth System Science onthult een trendmatige, accumulatieve geschiedenis van de aarde, die in dit verhaal verbeeld wordt met een palrad. We hebben gezien hoe de aarde in de immense tijdspanne van zijn bestaan een steeds grotere differentiatie heeft ondergaan. We zagen dat de aarde beschikt over een geheugen waarin voorbije ontwikkelingen zijn opgeslagen en waarop hij terugvalt in tijden van crisis. Het lijkt wel of de aarde leert van vroegere ervaringen. Dat is wat Wetsbroek bedoelt als hij zegt dat deze verbluffende planeet ver verwijderd is van thermodynamisch evenwicht (net als het ei).
Dit palradidee draagt bij aan onze levensoriëntatie doordat het verouderde oriëntaties afbreekt en doordat het er nieuwe voor in de plaats stelt. De wetenschap draagt daarmee ook bouwstenen aan voor een nieuwe oriëntatie. Het vergt tijd en oefening om je dat besef eigen te maken, maar als je eenmaal het principe hebt begrepen, kan de macht ervan alleen nog maar groeien. Laat de grote verhalen van de diepe tijd op je inwerken, en je ontdekt de kiem van een nieuw levensgevoel, een sensatie van diepe verbondenheid.
Als je eenmaal ziet, word je opgenomen in het illustere gezelschap van de aarde, inclusief de hele biosfeer en de mensheid.
Het palradidee spoort niet goed met de inzichten uit de menswetenschappen. Dat komt door het verschil in tijdschaal.
Op de korte tijdschaal overheerst de ruis, raken de palraderen uit het zicht. Dit is het terrein van Global Change, de actuele economie en de historische wetenschap. In het gewriemel van miljoenen factoren en invloeden, ontgaat ons daar de emergentie, de eenvoud van de lange termijn.
Als die wetenschappen van vooruitgang spreken, veronderstelt dat een doel, een punt waarnaar we op weg zijn. Maar het systeem beweegt zich niet in de richting van een vastgesteld doel. Het moddert voort. Er is wel een trend, zoals de loop van een rivier die heeft: het water loopt gegarandeerd langs de helling naar beneden, maar het feitelijke verloop van de bedding hangt af van onvoorspelbare geologische bewegingen in de ondergrond.
Wat is dan wel de positieve bijdrage van het palradconcept voor de oriëntatie? Dat is dat het nog iets toevoegt aan de twee noties van de peilloos diepe tijd en de verwonderende emergenties. Dat is de gedachte dat wij mensen zijn voortgekomen uit een eindeloze zwerftocht van de aarde. Met horten en stoten werd de planeet almaar complexer. Zijn geheugen stelde hem in staat om zich keer op keer snel van elke catastrofe te herstellen, waarna hij zijn majesteitelijke odyssee in een nieuwe richting vervolgde. Is het geen bevrijdende gedachte dat wij mensen in dit gigantische drama participeren en dat wij nu zelfs de spits afbijten in de diversificatie waarin de aarde vanaf het vroegste begin is gewikkeld? Hoe ellendig ons leven ook kan verlopen, dit avontuurlijke perspectief kan ons helpen de moed niet op te geven.
Als de Earth Systems Science één ding duidelijk maakt, dan is het dat we de aarde als ons thuisland mogen beschouwen, ook al worden we bevangen door een mondiale angst. De tegenstellingen binnen de mensenwereld lijken onoverkomelijk, maar zodra we ons weer bewust worden van het contrast tussen de kleurige aarde en de peilloze, zwart-witte ruimte ontstaat de distantie van het symbiotische wereldbeeld en de Earth System Science.
Deelhebben aan de werkelijkheid wordt in ons moderne tijdperk op die manier toch een bij uitstek hedendaags en wetenschappelijk verantwoord perspectief.
