NGC ML Uitwerkingen van het bos als systeem. · ©A.Havermans Pagina 1 van 20 Uitwerkingen...

NGC_ML

©A.Havermans Pagina 1 van 20 Uitwerkingen systeemdenken en het bos

Uitwerkingen van het bos als systeem.

14 december 2016

Inhoud 1. Inleiding. .....................................................................................................................................1

2. Het bos als systeem. ....................................................................................................................1

3. Het bos als systeem: relatiecirkels. ..............................................................................................3

4. Het bos als systeem: mindmaps. .................................................................................................4

5. Zicht krijgen op processen in het bos. ..........................................................................................6

6. Zicht krijgen op kringlopen in het bos. ....................................................................................... 10

7. Terugkoppelingen in het bos. .................................................................................................... 16

8. Causale lussen voor complexere situaties. ................................................................................. 18

9. Archetypen. .............................................................................................................................. 19

1. Inleiding.

De uitwerkingen geven meer een denkrichting aan dan een exact antwoord. Dat betekent dat uw

uitwerking altijd anders zal zijn, dan wat hierna volgt. Ondergetekende is erg geïnteresseerd in uw

aan- of opmerkingen bij dit document. Aarzel niet ze te mailen naar [email protected].

2. Het bos als systeem.

A. Componenten. Deze kunnen worden opgesplitst in:

a. Abiotische componenten (de niet levende natuur): waterstromen, licht, warmte,

voedingsstoffen, bodem, CO2, O2, …..

b. Biotische componenten (de levende natuur): bomen, struiken, kruiden, vogels,

insecten, …..

c. Antropogene componenten (de door de mens ingebrachte componenten):

bosaanplant, stikstofdepositie, paden, bruggetjes, …..

B. Componenten kunnen tastbaar en niet tastbaar zijn. De onderstreepte componenten onder

A zijn de niet tastbare.

C. Processen. Wanneer bezoekers in het bos een bepaalde route volgen dan zal de bodem daar

verdichten en krijgt vegetatie weinig kans. Omdat er weinig vegetatie is zullen bezoekers de

neiging hebben dat paadje te blijven volgen etc. Processen lopen af op verschillende

tijdschalen. Onderstaande vragen laten dat verschil ervaren:

NGC_ML


a. Hoe lang zou het duren voordat vogels processierupsen leren eten?

b. Hoe lang heeft het geduurd voordat een invasieve vorm (bv. waterpest) weer tot een

bescheiden proportie gereduceerd is.

c. Hoe lang duurt het voordat zich nieuwe ziekten op invasieve vormen ontwikkelen?

d. Hoe lang duurt het vormen van een bodem onder een bos?

e. Hoe lang heeft het geduurd voordat het sediment waarin de bodem zich ontwikkelt,

is afgezet? Wanneer werd dat sediment afgezet?

f. Veel processen zijn door de mens beïnvloed. Denk aan grondwaterstandsverlaging,

eutrofiëring, versnippering, …..

D. Geef voorbeelden van componenten die met elkaar in wisselwerking staan. Het gebruik van

gifstoffen door planten om belagers af te weren is een fraai voorbeeld van wisselwerking in

evolutie (co-evolutie). Herbivoren eten bepaalde plantensoorten. Plantenindividuen binnen

een soort die het sterkste gif produceren om belagers te weren hebben een

concurrentievoordeel. De natuurlijke selectie zorgt ervoor dat deze meer resistentere

exemplaren gaan overheersen. Maar hetzelfde geldt voor de herbivore belagers. Die soorten

die zich het beste hebben gewapend tegen het plantengif hebben een concurrentievoordeel

op soorten/soortgenoten en die zullen gaan domineren. Daardoor “dwingen” zij de planten

met nog weer effectievere giffen op de proppen te komen.

Geef voorbeelden van componenten die van elkaar afhankelijk zijn. De lijsterbes die in het

bos spontaan is gaan groeien, kwam er terecht doordat een merel het lijsterbeszaadje daar

heeft uitgepoept. De lijsterbes is voor zijn verspreiding afhankelijk van merelmagen.

Geef voorbeelden van zowel wisselwerking als afhankelijkheid. Het vorige voorbeeld kan ook

wisselwerking impliceren. Doordat merels zaden van de lijsterbes verspreiden bevat het bos

straks voldoende lekkere bessen voor de merel om te kunnen overleven.

E. Het bos is een open systeem: geef voorbeelden van uitwisseling van materie en energie.

Materie: neerslag die als onderdeel van de kringloop van het water door het bosecosysteem

circuleert. Water dat in de bodem is gedrongen wordt via de wortels opgenomen en door de

huidmondjes als waterdamp weer aan de atmosfeer terug gegeven. Of ook stikstofdepositie

leidend tot verbraming van het bos; de introductie van exoten in een ecosysteem. Licht: als

energie bij de fotosynthese.

F. Systeem en subsysteem. Het bos vormt een onderdeel van het landschap waartoe de stad, de

akker en het weiland behoren. Het landschap is een systeem, de genoemde onderdelen zijn

subsystemen.

G. Geef enkele functies aan van het (sub)systeem bos. Hier kan worden gerefereerd aan

ecosysteemdiensten die bos vervult t.b.v. de menselijke samenleving (het sociaal-

economische systeem). Dan valt te denken aan:

Productiefunctie: hout (als grondstof, bouwmateriaal, brandstof), maar bijvoorbeeld ook

stoffen t.b.v. geneesmiddelen of parfums. En allerlei overige niet houtproducten als

bessen, noten, lianen etc. In het verleden werd bosstrooisel gebruikt in de potstal.

Regulatiefunctie: reguleren water, reguleren CO2, klimaatregulatie,… Het aanplanten van

meer bomen in de stad om straks extremere hitte te kunnen weerstaan.

Culturele functies: de recreatie-, de esthetische- en de educatieve functie van het bos.

NGC_ML


Ondersteunende diensten: kringloop van voedsel, primaire productiefunctie,

bodemvorming.

H. Subsystemen. Verschil met componenten? De opdeling van een systeem in subsystemen is

sterk afhankelijk van het schaalniveau dat wordt gehanteerd. Dat geldt ook voor het

onderscheid component / (sub)systeem. Een systeem bestaat uit componenten. Een

component wordt niet verder opgedeeld en bestaat dus op zich. Het is een black box. Bij

gedetailleerder onderzoek kan een component vervolgens worden opgedeeld in kleinere

samenhangende componenten. In dat geval was de component dus een systeem.

Afhankelijk van het gekozen schaalniveau kan het antwoord op deze vraag totaal anders zijn.

In het bos gelden de volgende subsystemen: atmosfeer, hydrosfeer, biosfeer, geosfeer

(waaronder de pedosfeer) en noösfeer (de sfeer van de menselijke geest). Biosfeer kan

worden opgedeeld in flora en fauna. Wederom een kwestie van schaalniveau.

3. Het bos als systeem: relatiecirkels.

Een mogelijke uitwerking van de opdracht relatiecirkel is:

Figuur 1 Uitwerking relatiecirkel.

Het verhaal bij de relatiecirkel. Toen na de introductie van kunstmest eind 19e eeuw de heide niet

langer nodig was t.b.v. de landbouw kreeg deze een andere productiefunctie en wel het leveren van

hout. Daartoe werd massaal naaldhout aangeplant. Gaandeweg echter wijzigt de visie op het gebruik

van bos. Houtproductie komt op het tweede plan, recreatie en natuurherstel krijgen meer prioriteit.

De monotone dennenakkers kunnen deze functies niet vervullen en daarom wordt begonnen met de

NGC_ML


omzetting van naaldhoutbossen naar natuurlijker gemengd bos. De consequentie van de daardoor

verminderde houtproductie kan, omdat de houtbehoefte niet afneemt (ja zelfs nog toeneemt), zijn

dat meer hout moet worden geïmporteerd. Dat gaat ten koste van bossen elders op deze wereld.

Betreft dat kappen in tropische, primaire bossen dan kon dat de in Nederland geboekte

biodiversiteitswinst wel eens teniet doen.

4. Het bos als systeem: mindmaps.

De opdracht is uitgewerkt op 2 niveaus: de tweede uitwerking is een gedetailleerdere versie van de

eerste. Gekozen is het thema: de ontwikkeling van bos en landschap op de zandgronden in zuidoost

Nederland.

Figuur 2 Bos en landschap op zandgronden globaal

Van oorsprong kent zuidoost Nederland een landschap dat wordt gedomineerd door bos. De mens

gaat dat bos door zijn agrarische activiteiten beïnvloeden en vervangt het bos door een reeks nieuwe

landschapstypen. Deze heterogenisatie vergroot de biodiversiteit. Tot de komst van kunstmest rond

1890, maar met name na de Tweede Wereldoorlog en dan vooral door de introductie van de bio-

industrie wijzigt dat beeld drastisch. Door overbemesting neemt de biodiversiteit ingrijpend af. Het

landschap homogeniseert. Dat plaatje kan worden gedetailleerd door bijvoorbeeld aan te geven

NGC_ML


welke ingrepen op welk moment plaatsvonden en door die ingrepen met bijbehorende resultaten uit

te werken. In onderstaande mindmap is dat gebeurd.

NGC_ML


Figuur 3 Bos en landschap op zandgronden meer gedetailleerd

Ook deze uitwerking kan weer verder worden gedetailleerd. Elk nieuw landschapstype heeft weer

zijn kenmerkende bodems: de haarpodzolen van de heide, de enkeerdgronden van de bolle akkers,

…. Het niveau van detaillering wordt bepaald door datgene wat men wil illustreren/uitleggen met

behulp van de mindmap.

5. Zicht krijgen op processen in het bos.

De processierups is een invasieve soort die profiteert van het warmer wordende klimaat. Vanuit het

zuiden rukt zij op naar het noorden. De natuurlijke vijanden van de rups doen dat in mindere mate,

waardoor de rups aanvankelijk een concurrentievoordeel verwerft. Een explosieve groei is dan ook te

verwachten. Een groei die enkel wordt afgeremd door de beschikbaarheid van voldoende

voedselbronnen. Daarom ook dat de aanvankelijke exponentiële groei op de duur zal afvlakken.

Tenzij de rups er natuurlijk in slaagt nieuwe voedselbronnen te exploiteren. Zo is de rups recentelijk

al gezien op Amerikaanse eik en Wilg. Dan ontstaat er een nieuwe groeifase. In onderstaande

gedragspatroongrafiek is deze ontwikkeling in beeld gebracht.

Figuur 4 Gedragspatroongrafiek Processierups en nieuwe voedselbron

De explosieve groei van de rups kan de mens controleren door bestrijding. Hoewel wordt beweerd

dat daarbij milieuvriendelijke bestrijding wordt gebruikt, betekent de inzet van gif toch vaak de dood

van koolmeesjongen die met rupsen worden gevoerd. Weliswaar voedt de koolmees zijn jongen niet

met processierupsen maar ook andere rupsen worden door het gif getroffen. Het gif is niet selectief.

Onderstaande gedragspatroongrafiek brengt dat in beeld. Omdat op een bepaald moment de

0

10

20

30

40

50

60

Verleden Nu Toekomst

Po

pu

lati

e o

mva

ng

in m

iljo

enen

Processierups, aanboren nieuwe voedselbron

Processierups

Met nieuwe voedselbron

NGC_ML


bestrijding effectief zou kunnen zijn, loopt de bestrijdingsintensiteit terug en daarmee ook de

koolmeessterfte.

Figuur 5 Bestrijding processierups en neveneffecten

De komst van natuurlijke vijanden levert een grafiek op die veel lijkt op figuur 5. Deze komst leidt de

neergang in van de exponentiële groei van de rups. De groei van de natuurlijke vijand gaat stug door

ook nadat het aantal processierupsen al is afgenomen. De vijand anticipeert te laat op dit

vertragingseffect in het systeem en moet dat bekopen met een snelle neergang. Deze neergang van

de vijand gaat ook net weer iets te lang door en de processierups herstelt zich daardoor licht. Die

groei zal weer een toename van de natuurlijke vijand bewerkstelligen. Na wat heen- en

weerschommelingen kan zich zo op den duur een evenwicht instellen. Totdat…..

0

5

10

15

20

25

30


Po

pu

lati

e o

mva

ng

in m

iljo

enen

Processierups, effectieve bestrijding en neveneffecten

Processierups

Sterfte onder koolmeesjongen

NGC_ML


Figuur 6 De ontwikkeling van de processierups na de opkomst natuurlijke vijanden

Aanvulling:

Processen in systemen kunnen naast krimp ook groei vertonen. Deze groei kan zijn:

Onregelmatig. De (absolute dan wel relatieve) toename wisselt per tijdsperiode.

Regelmatig:

o Lineair. Er is sprake van groei met per tijdseenheid eenzelfde hoeveelheid.

o Exponentieel. Er is sprake van groei met per tijdseenheid eenzelfde percentage.

Exponentiële groei is explosief. Binnen korte tijd kan er verdubbeling van de

uitgangswaarde optreden. Deze verdubbelingstijd is eenvoudig te berekenen door

het getal 70 te delen door het groeipercentage. Zo leidt 5% groei per jaar tot een

verdubbeling in 16 jaar (70:5).

o Onderstaande figuur toont het verschil tussen lineaire en exponentiële groei.

0

5

10

15

20

25

30


Po

pu

lati

e o

mva

ng

in m

iljo

enen

Opkomst processierups en opkomst van natuurlijke vijanden

Processierups

Natuurlijke vijanden

NGC_ML


Figuur 7 Lineaire en exponentiële groei

Exponentiële groei in de natuur is bekend van exoten die terechtkomen in een omgeving met veel

hulpbronnen en nagenoeg afwezige of te zwakke concurrentie. Dat betekent niet dat er geen

grenzen aan deze groei zouden zitten. Het risico van exponentiële groei1 is dat door de snelheid

ervan het draagvermogen van een systeem wordt overschreden. Gesproken wordt van overshoot.

Deze overshoot is een gevolg van vertragingen in het systeem. Gevolg van overshoot is dan ook vaak

ineenstorting van de populatie (collapse). Onderstaande figuur (de rode lijn geeft het draagvermogen

aan) brengt dat in beeld.

Figuur 8 Overshoot-collapse model

1 Zie A.Barlett, The most important video you’ll ever see op www.youtube.com voor nadere informatie.

0

200

400

600

800

1000

1200

1 4 7 1013161922252831343740434649

Om

van

g

Lineaire groei

Exponentiële groei

Tijd

0

200

400

600

800

1000

1200

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61

Om

van

g

Tijd

http://www.youtube.com/

NGC_ML


Overshoot-collapse heeft grote betekenis in relatie tot duurzame ontwikkeling. Onderstaande figuur

is ontleend aan het Living Planet Report 2016 van het WNF en probeert duidelijk te maken dat de

menselijke economie het draagvermogen van de planeet heeft overschreden.

Figuur 9 Mondiale ecologische voetafdruk

Vele ontwikkelingen in menselijke samenleving (denk aan mondiale bevolkingsgroei) en economie

laten exponentiële groeipatronen zien. Dat is niet duurzaam. Duurzame ontwikkeling is er dan ook op

gericht binnen de grenzen van het systeem aarde te blijven. Zie Rockström e.a. A safe operating

space for humanity, versie 2015.

6. Zicht krijgen op kringlopen in het bos.

De koolstofkringloop.

In de natuurgidsencursus vormden kringlopen een belangrijk thema, o.a. de CO2-kringloop. Totdat

het effect van CO2 op klimaat steeds duidelijker werd, was het vaak een theoretisch onderdeel,

waarvan het belang niet groot werd ingeschat. Met de klimaatverandering blijkt het ineens een

cruciaal onderwerp. Reden om er hier meer aandacht aan te schenken.

De tijdschaal waarop de CO2 kringloop zich voltrekt is belangrijk. Veelal wordt dat beperkt tot de

korte CO2 kringloop met centraal daarin de fotosynthese. Dat is nuttig om bijvoorbeeld duidelijk te

maken dat bosbehoud geen, maar herbebossing wel een bijdrage levert aan het oplossen van het

CO2-probleem. Ook laat de korte kringloop zien, dat wat door planten aan CO2 wordt vastgelegd in

principe ook weer terug in de kringloop komt. Planten werken CO2 neutraal. Maar vooral de

middellange cyclus is voor begrip van bv zaken als klimaatverandering en verzuring van oceanen

wezenlijk. De lange koolstofkringloop is nodig om te begrijpen dat de aarde het klimaat op lange

tijdschalen stabiliseert waardoor de temperatuur miljoenen jaren lang binnen grenzen is gebleven

waarbij het leven op aarde heeft kunnen voortbestaan. Bovendien geeft de lange kringloop inzicht in

de CO2opslag in fossiele energie en het vrijkomen er van bij verbranding.

De korte koolstofkringloop (van jaren tot eeuwen).

NGC_ML


Het is interessant te constateren dat mensen zijn ingeschakeld in de koolstofkringloop. De mens

ademt lucht in, haalt er wat zuurstof uit en bij uitademen is er een relatieve verrijking aan CO2

opgetreden. Via organische verbindingen wordt CO2 in ons lichaam vastgelegd. Dat wordt tijdens ons

leven van het systeem aarde geleend. Bij ons overlijden en de afbraak van menselijke weefsel wordt

het CO2 weer aan het systeem teruggegeven. De mens is op allerlei wijzen in de kringloop van

koolstof ingeschakeld, zoals ook alle andere levende wezens. In het perspectief van de aardse

koolstofkringlopen is dit een korte kringloop. Onderstaande grafieken zijn erg bekend.

Figuur 10 De Keeling curve

Figuur 11 Inmiddels is de grens van 400 ppm gepasseerd.

In 1958 is de Amerikaan Keeling begonnen met het meten van de CO2-concentratie in de atmosfeer.

Hij deed dat ver weg van allerlei mogelijke verstorende bronnen en wel op het Hawaii-eiland Mauna

Loa. Niet alleen toont de grafiek de toename van de hoeveelheid CO2 sinds het begin van de

waarnemingen. Op dit moment is de toename >3 ppm/jaar; tendens stijgend. Maar ook het

zaagtandpatroon valt op. Dat patroon is uitvergroot in figuur 11. CO2 vertoont een jaarlijkse gang die

vooral wordt bepaald door de vegetatie op het noordelijk halfrond; het zuidelijk halfrond heeft te

NGC_ML


weinig landmassa en dus vegetatie om het algehele beeld te beïnvloeden. In het voorjaar op het

noordelijk halfrond, komt de groei van biomassa op gang. De CO2 concentratie daalt, omdat steeds

meer koolstof in plantenweefsel wordt vastgelegd. In het najaar is een omgekeerd effect te zien,

omdat door afbraak van biomassa de CO2 weer aan de atmosfeer wordt terug gegeven. De korte

kringloop, gestuurd door de biosfeer, is ingeschakeld in een kringloop op middellange termijn.

De middellange koolstofkringloop (millennia).

De sturende factor in de middellange kringloop is de oceaan. Wanneer het gehalte aan CO2 in de

atmosfeer wordt verhoogd (verlaagd), dan zal door uitwisseling het koolstofgehalte van de oceaan

toenemen (afnemen). Dat gebeurt aan het wateroppervlak. Door stroming van oceaanwater,

oppervlaktestroming maar zeker ook door dieptestroming, wordt oceaanwater met een licht

verhoogde CO2-concentratie (verlaagde…maar daar zullen we verder geen melding meer van maken)

in de oceaan verdeeld. Door deze verdunning zal de CO2 concentratie van oceaanwater maar zeer

langzaam oplopen. Er zit een zeer sterke vertraging tussen de hogere concentratie in de atmosfeer

en die in de hydrosfeer. Anders gezegd: de oceanen hebben een groot bufferend vermogen. De

middellange kringloop vormt weer een onderdeel van de lange kringloop. Zo leggen organismen die

kalkskeletjes maken, bijvoorbeeld foraminiferen, daarmee CO2 vast. Na afsterven worden deze

skeletjes onderdeel van het zeesediment. Zeesediment dat bij subductie van aardplaten mee de

mantel van de aarde kan worden in genomen. Daarbij moet worden gedacht aan geologische

tijdsbestekken.

De lange koolstofkringloop (miljoenen jaren).

Inmiddels staat vast dat de aardkorst bestaat uit een aantal platen die zich ten opzichte van elkaar

bewegen. Platen kunnen langs elkaar heen schuiven, ze worden gevormd bij midoceanische ruggen

en ze kunnen botsen en gebergtes vormen. In dat laatste geval kan een plaat ook (gedeeltelijk) de

diepte van de aardmantel induiken en gerecycled worden. Daarmee kan CO2 in de mantel

verdwijnen. Bij vulkanisme daarentegen komt weer materiaal naar boven en kan CO2 ontsnappen. Zo

zorgen geologisch tektonische processen voor zowel een sink als een source van CO2.

Vulkanisme is de belangrijkste bron (source) van CO2 in de lange koolstofcyclus. Zou die source

koolstof blijven leveren, dan neemt het CO2 gehalte in de atmosfeer constant toe met uiteindelijk

een uit de hand lopend broeikaseffect als resultaat. Een belangrijk tegeneffect wordt geleverd door

de chemische verwering van gesteenten; de zogenaamde silikaatverwering. Bij chemisch verwering

wordt CO2 vastgelegd. Omdat op deze wijze een evenwicht en dus gelijkmatiger temperatuur van de

aarde wordt bewerkstelligd, wordt wel gesproken van de verweringsthermostaat2. De werking

daarvan lijkt op een echte thermostaat. Toename van CO2 in de atmosfeer verhoogt de temperatuur.

Een hogere temperatuur versnelt de chemische verwering. Versnelling van de chemische verwering

leidt tot afname van de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer, waardoor de temperatuur daalt. Een lagere

temperatuur betekent afname van de chemische verwering, waardoor het CO2 gehalte weer gaat

oplopen. De vulkanen werken immers door. De temperatuur stijgt enzovoorts….

In werkelijkheid is het proces oneindig veel gecompliceerder. Enkele processen om dat te illustreren,

zonder verder in details te treden: 2 De verweringsthermostaat is gebaseerd op de Urey reactie CaCO3 + SiO2 ↔ CaSiO3 + CO2

NGC_ML


Door de vorming van steenkool, aardolie en aardgas is voor zeer lange tijd CO2 aan

genoemde kringlopen onttrokken. Dat de mens deze CO2 weer vrij maakt is bedenkelijk als

gelet wordt op de geologische klimaateffecten van een verhoogde CO2-concentratie.

De plaattektoniek kan continenten dichter bij de evenaar concentreren. Dichter bij de

evenaar geeft hogere temperaturen. Hogere temperaturen, zeker in combinatie met een

hoge vochtigheid, versnellen de chemische verwering en daarmee de vastlegging van CO2.

Gebergtevorming leidt tot expositie van grote hoeveelheden gesteente aan de atmosfeer.

Dat vergroot de chemische verwering. Niet voor niets dat er klimatologen zijn die

omvangrijke gebergtevorming, bv de vorming van Alpen t/m Himalaya, zien als oorzaak van

mondiale afkoeling tot ijstijden.

Zeespiegelstijging verkleint de expositie van gesteenten. Dat remt chemische verwering.

Bodemvorming schermt onderliggende rots af voor de inwerking van het weer. Zo leidt

bodemvorming tot het afremmen van chemische verwering en dus van vastlegging van CO2.

De betekenis van bos in de CO2 kringloop is groot. In bosbiomassa is veel koolstof vastgelegd. Bij

ontbossing komt dat in de atmosfeer. Herbebossing draagt omgekeerd bij aan het verlagen van het

atmosferisch koolstofgehalte. In tegenstelling tot wat wel eens wordt gedacht, draagt het

handhaven van bossen niet bij aan de oplossing van het atmosferisch CO2 probleem. Tenzij er door

het verhoogde koolstofgehalte sprake is van toename van de biomassa. Onderzoek toont aan dat

daar inderdaad sprake van is. In tropische bossen leidt het vermoedelijk ook tot verschuiving tussen

soorten. Er zijn aanwijzingen dat lianen meer profiteren van het verhoogde CO2 gehalte in de

atmosfeer dan bomen. Op deze wijze zouden concurrentieverhoudingen door CO2 beïnvloed kunnen

worden.

De waterkringloop.

Onderstaande figuur illustreert de waterkringloop. Ook daarin zijn verschillende tijdshorizonten te

herkennen.

Figuur 12 De kringloop van het water

NGC_ML


Bij de kringloop van water wordt altijd gedacht aan zoet water. Maar ook de oceanen kennen hun

kringlopen. Oceaanstromingen verplaatsen niet alleen energie, maar ook water. Toename van

dichtheid van oceaanwater kan ertoe leiden dat een stroming de diepte induikt. Illustratief is dat bij

de Warme Golfstroom. Op weg van het Caraïbisch gebied naar de Noordpool verdampt er relatief

veel water, waardoor het zoutgehalte toeneemt. Door bevriezing nabij de polen neemt die

zoutconcentratie verder toe. In ijs wordt immers het zout niet meegenomen. Dat verhoogt wederom

de dichtheid, nog versterkt door de afkoeling van het water. Tussen IJsland en Groenland is het water

zo dicht geworden dat het naar de bodem van de oceaan gaat zakken en zich daar als bodemstroom

verder beweegt. Gesproken wordt van een thermohaliene stroming. Deze is voor het diepe

oceaanleven van groot belang, omdat alleen op deze wijze zuurstof in de diepe oceaan beschikbaar

kan zijn. In periodes dat de oceaanstromen zwak respectievelijk afwezig zijn, treden in de oceanen

anaerobe omstandigheden op.

De rol van bos in de zoetwaterkringloop is groot. Een voorbeeld om dat te illustreren.

Figuur 13 Waterbalans Amazonegebied

Figuur 13 laat zien dat het Amazonebos het zoete water in hoge mate in een eigen gesloten kringloop

houdt. Door verdamping (evaporatie) en uitzweten (transpiratie) geldt dat voor 74,1% van de

beschikbare waterhoeveelheid. Het op grote schaal kappen van tropisch bos kan deze precaire

waterbalans verstoren. Gebeurt dat dan wijzigt zich het Amazoneklimaat van warm vochtig (tropisch

regenwoudklimaat) naar warm en droog (savanneklimaat). Het is een van de onderkende mondiale

tipping points. Mondiaal omdat verandering van het Amazoneklimaat niet alleen een ramp zal zijn

voor het gebied zelf. Het mondiale klimaat zal erdoor worden beïnvloed.

De voedsel(nutriënten)kringloop.

Van de voedselkringloop zijn vele varianten denkbaar. De meest simpele vorm toont onderstaande

figuur.

NGC_ML


Figuur 14 Eenvoudige voedselkringloop

Detaillering is mogelijk door de dieren op te delen in herbivoren, omnivoren en carnivoren. Dan

ontstaat al gauw een voedselpiramide.

Ook kan worden gekeken naar de schaal van de kringloop. In onderstaand voorbeeld wordt daartoe

een aanzet geschetst.

Figuur 15 Lokaal gesloten kringloop van nutriënten

In een natuurlijke situatie is de kringloop op lokaal niveau gesloten. Dat is wel afhankelijk van het

gekozen detailleringsniveau. Immers tussen verschillende ecosystemen bestaan teleconnecties. Een

beroemd voorbeeld is dat van transport van Saharastof naar het Amazonegebied door de

passaatwinden. Het bos profiteert zo van mineralen die uit de Sahara afkomstig zijn.

Door agrarische activiteiten wordt als neveneffect stikstof via de atmosfeer afgezet in

natuurgebieden. En zo zijn er nog vele andere voorbeelden te noemen. In grote lijnen geldt echter

dat in een natuurlijk bos sprake is van een gesloten voedselkringloop.

Zodra aan bos producten onttrokken worden, raakt dat beeld verstoord. Door het weghalen van

strooisel teneinde akkers te bemesten hebben onze voorouders op de zandgronden een proces

gestart van degradatie van het bos tot heide. Op de heide zette de mens dat proces voort. Tot 1750

door strooisel te oogsten, na dat jaartal door plaggen te steken. Maar dat niet alleen; ook door er

schapen te laten grazen. Deze schapen en de mens haalden op deze wijze de vruchtbaarheid van de

heide weg die daardoor steeds verder verarmde. Via de potstal, waar de uitwerpselen van de

NGC_ML


schapen in het strooisel en later de heideplaggen werden opgepot, kreeg de verarming aan

mineralen van de heide vorm. De mest die werd opgebracht op de akkers verhoogde de

vruchtbaarheid. Op regionaal niveau was de kringloop nog steeds gesloten, maar op lokaal niveau

niet meer. Onderstaande figuur brengt dat in beeld.

Figuur 16 Lokaal open en regionaal gesloten kringloop

En dan de huidige situatie. Via de soja uit Brazilië/Zuid Amerika worden mineralen naar onze

intensieve veehouderij gebracht. De kringloop is niet langer gesloten en blijft als restproduct een

overmaat aan mest over. Hierbij bestaat een samenhang met het bos. Om de grootschalige

sojaverbouw mogelijk te maken zijn grote delen van het zuidelijke Amazonegebied inmiddels in

akkers omgezet. Mede gezien het enorme biodiversiteitsverlies dat hier het gevolg van is, een

duurzaamheidsprobleem van de eerste orde.

Figuur 17 Open nutriëntenkringloop

7. Terugkoppelingen in het bos.

A. Voorbeelden van negatieve terugkoppelingen in het systeem bos:

Als de temperatuur van de omgeving gaat oplopen gaan de huidmondjes (stomata) van de

boombladeren in het bos zich verder openen. Dat stelt planten in staat meer water te

verdampen door transpiratie. De verdamping zal energie aan de omgeving onttrekken, waardoor

de temperatuurstijging wordt getemperd. Dat is dan ook de reden dat het op een hete zomerdag

heerlijk koel kan zijn in het bos.

NGC_ML


Op pagina 7 worden populatiecontrolemechanismen toegelicht als voorbeelden van negatieve

terugkoppelingen.

De Gaia-theorie gaat er vanuit dat de aarde als geheel in evenwicht blijft door allerlei negatieve

terugkoppelingen. Deze visie dat de aarde een zelfregulerend organisme3 is, wordt niet door

iedereen geaccepteerd.

B. Exoten en positieve terugkoppelingen in het bos.

De Amerikaanse vogelkers is rond 1920 als 'vulhout' in naaldhoutbossen aangeplant. De struik

zou tot betere humusvorming in de arme bodems onder de dennen leiden en zou door

schaduwwerking de dennen meer in de hoogte laten groeien. Rond 1950 komt men tot de

ontdekking dat de struik zich ontwikkelt als een plaagsoort. In plaats van aanplanten gaat

Staatsbosbeheer bestrijden, omdat de soort zich ontwikkelt ten koste van inheemse soorten

zoals bv de lijsterbes. Sinds 1995 ligt er onder bestrijding ook een wettelijke basis. Het

Biodiversiteitsverdrag schrijft bestrijding van verdringende exoten voor.

Inmiddels is duidelijk dat de soort blijvend onderdeel van onze bosecosystemen zal zijn.

Bestrijding blijft geboden daar waar de soort erg dominant is.

Voor het voorbeeld van de Eikenprocessierups zie pagina 6.

Voor het voorbeeld van Crassula zie opgavenblad.

Een ander illustratief voorbeeld is Waterpest, een uit Noord-Amerika afkomstige waterplant, die

in 1859 werd uitgezet rond de stad Utrecht. Omdat het uitsluitend vrouwelijke planten betrof,

moest de soort zich vegetatief vermeerderen. De oorspronkelijk geïntroduceerde Brede

waterpest is na de Tweede Wereldoorlog bijna helemaal door de Smalle waterpest verdrongen.

De plant werd Waterpest genoemd, omdat het waterlopen volledig kan dichtgroeien. Vooral

mechanisch maaien helpt de plant. Dat levert veel plantenfragmentjes op die opnieuw tot

planten uitgroeien. Vooral in de tijd van fosfaat houdende wasmiddelen en dus een overmaat

aan fosfaat in het oppervlaktewater vierde de Waterpest hoogtij. Na het verbod op fosfaat

houdende wasmiddelen stopt de explosieve uitbreiding van de plant. Een forse neergang volgt.

Op dit moment is een geweldige explosie te constateren van de Japanse Duizendknoop.

Steeds komt door de explosieve toename van exoten de van oorsprong aanwezige biodiversiteit

onder druk te staan.

C. Tipping points in bosecosystemen?

Echte tippingpointpassages in bosecosystemen zijn in Nederland niet bekend. Wel in plassen en

meren. Door overbemesting met fosfaat gingen deze eind vorige eeuw steeds vaker over van

heldere met waterplanten begroeide wateren waarin zichtjagers als de snoek zich prima thuis

voelden, over in troebele, met algen dichtgegroeide en door brasems bewoonde plassen. Het

verminderen van het fosfaatgehalte bleek het ecosysteem niet te laten terugkeren naar zijn

oorspronkelijke toestand. Ook al was het fosfaatgehalte zover gedaald dat dit wel zou moeten

3 Zie bijvoorbeeld (2000) James Lovelock. Gaia: A New Look at Life on Earth.

NGC_ML


kunnen. Dat is typerend voor drempelpassages. Om het systeem te laten terug keren naar zijn

uitgangssituatie, moet een shocktherapie worden toegepast. In dit geval was dat het volledig

wegvangen van alle vis. Pas daarna keerde de heldere toestand met waterplanten en zichtjagers

terug. Onderzoek van de Universiteit van Wageningen onder leiding van Marten Scheffer lag aan

deze aanpak ten grondslag4.

Zie onderaan pagina 14 voor het voorbeeld van de ontbossing van de Amazone.

In Noord Chili zijn grote gebieden op de Andeshellingen ontbost, waardoor een savanne- en

steppeachtige omgeving is ontstaan. Niet alleen het klimaat is veranderd, maar door erosie is

ook veel van de oorspronkelijke bodem verdwenen. Het met rust laten van het systeem brengt

het niet terug in zijn oorspronkelijke bostoestand. Jonge boompjes die willen ontkiemen vinden

er geen geschikte omgeving meer. Er is een tipping point gepasseerd; dus keert het systeem niet

vanzelf terug naar de oorspronkelijke functioneringstoestand. Door actief te herbebossen wordt

nu geprobeerd het (micro)klimaat te beïnvloeden. Bebossing maakt het microklimaat vochtiger

en wordt de zich zeer langzaam herstellende bodem weer vastgehouden. In een aantal gebieden

is succes geboekt. De omgeving is nu weer zo veranderd dat spontane bosontwikkeling aan het

optreden is.

D. Hoe kan heide in zijn functioneringstoestand worden gehouden?

Heide is een degradatietoestand van bos. De potentieel natuurlijke vegetatie(PNV) is

eikenberkenbos in de hoge delen van de zandgebieden in Nederland en elzen-/wilgenbos in de

lagere delen. Wordt de heide volledig met rust gelaten dan zal de successie gaan in de richting

van de PNV. Dus moet door maaien, plaggen en schapenbeweiding voorkomen worden dat

bosopslag een kans krijgt.

Bij het krantenartikel:

Positieve terugkoppelingen: opwarming nabij de polen versnelt ademhaling van

bodemorganismen. Snellere ademhaling betekent meer CO2 uitstoot. Maar daarnaast

ook versnelling van de afbraak van organisch materiaal, hetgeen ook weer CO2 / CH4

oplevert. Meer CO2 betekent een hogere temperatuur enzovoorts. Maar uiteindelijk, als

de temperatuur hoog genoeg is zou weer een negatieve feedback gaan werken. Zie

volgend punt.

Negatieve terugkoppelingen: dichterbij de tropen werken organismen al op topsnelheid.

Opwarming heeft daar dan ook geen effect.

8. Causale lussen voor complexere situaties.

A. Aanvullingen op figuur 1 door toename van antropogeen CO2. Onderstaande toevoeging aan

het schema is mogelijk:

4 Voor geïnteresseerden in tipping points zie Scheffer, M. (2009) Critical transitions in nature and society. Princeton University Press.

NGC_ML


Figuur 18 Invloed van de toename antropogeen CO2 op de temperatuur van de atmosfeer.

B. Het effect van groen op het stadsklimaat.

Figuur 19 Invloed van meer groen op de stadstemperatuur

C. Eigen aanvullingen. Geen standaardantwoord mogelijk.

9. Archetypen.

Archetypen die centraal staan in de duurzaamheidsproblematiek zijn:

Grenzen aan de groei. Beschikbare hulpbronnen zullen uiteindelijk altijd grenzen stellen aan

de groei van populaties van soorten. De populatiedynamiek geeft daarvan vele voorbeelden.

Zie ook de uitwerking op vraag 5 waar het overshoot-collapsemodel werd geïntroduceerd.

Het rapport aan de Club van Rome uit 1972, met de toepasselijke titel “Limits to growth”

NGC_ML


stelt dat zulks ook geldt voor de menselijke economie. In feite is dit boek en haar vele

opvolgers een uitwerking van dit archetype.

The tragedy of the commons ook wel de tragedie van de meent. Het begrip wordt onder

meer gebruikt in de economie en die benadering is hier het meest bruikbaar. Het begrip is

geïntroduceerd door de ecoloog Garrett Hardin in 1968. Hij verstond er de uitputting onder

van een gemeenschappelijke hulpbron door individuen die onafhankelijk van elkaar,

rationeel handelen op basis van eigenbelang. Dat ondanks het feit dat die individuen zich

realiseren dat de uitputting van deze gemeenschappelijke hulpbron uiteindelijk in gaat tegen

het lange termijn belang van de groep. Voor individuen mag ook bedrijven/landen gelezen

worden. Klassiek voorbeeld is de overbevissing van de oceanen. Maar toegepast op het bos

geldt hetzelfde voor bos met het tropisch regenwoud als extreem voorbeeld. Als uiteindelijk

deze bossen verdwenen zullen zijn ten faveure van het korte termijngewin voor enkelen

zullen lange termijnvoordelen als klimaatregulatie, stoffen voor geneesmiddelen en parfums

en dergelijke verloren zijn voor de mensheid als geheel.

Helaas zijn van het archetype lapmiddelen met averechtse uitwerking vele voorbeelden te

vinden als het om de duurzaamheidsproblematiek gaat. Eerste generatie biobrandstoffen

bieden zo’n illustratie. Het biedt uiteindelijk geen oplossing voor de energieproblematiek

maar heeft verwoestende uitwerkingen op voedselzekerheid in de wereld en op de

biodiversiteit. Overigens kennen technology fixes voor duurzaamheidsproblemen notoir veel

neveneffecten. Onbedoelde effecten die pas later desastreuse uitwerkingen blijken te

hebben. Vele soorten legden bijvoorbeeld al het loodje door de introductie van exoten die

vaak met goede bedoelingen, bijvoorbeeld om de voedselsituatie in bepaalde gebieden te

verbeteren, in nieuwe ecosystemen werden uitgezet. Het Victoriameer is een bekend

voorbeeld; vele endemen verdwenen uit de vele meren van het La Cajas gebied in Ecuador

door de introductie van forel. En deze lijst is eindeloos uit te breiden.

Bijstellen van doelstellingen is een berucht archetype in relatie tot duurzaamheid.

Economische problemen worden vaak als excuus gebruikt om doelstellingen m.b.t.

energiebesparing niet te hoeven halen, evenals reductiedoelstellingen m.b.t. CO2.

Afschuiven van de last c.q. het toepassen van schijnoplossingen tenslotte is heel centraal in

de duurzaamheidsproblematiek. Externalisering van kosten, het afwentelen van

milieudegradatie op mensen elders en later is er de kern van. Internalisering is derhalve een

fundamentele oplossing.

©Ad Havermans

December 2016.

NGC ML Uitwerkingen van het bos als systeem. · ©A.Havermans Pagina 1 van 20 Uitwerkingen...

Documents

Transcript of NGC ML Uitwerkingen van het bos als systeem. · ©A.Havermans Pagina 1 van 20 Uitwerkingen...