0.1 Hoe werkt ons systeem?

The Natural Step geeft je een wetenschappelijke definitie van wat duurzaamheid is. Een definitie die is gebaseerd op de werking van ‘de aarde’. De basis hiervan zijn natuurwetten (inclusief o.a. thermodynamica, biochemische cycli , fotosynthese, stromen van middelen en afval etc), aangevuld met inzichten uit de sociale wetenschap (sociologie, filosofie, politicologie, economie en psychologie).

Droom nu niet weg. We duiken er maar een klein beetje in, maar dit is precies wat je nodig hebt om duurzaamheid echt te doorgronden.

We kijken samen naar de gehele olifant; ons grootse, gesloten systeem. En duiken dieper in de cirkels die leven op aarde mogelijk maken. Oneindig mogelijk maken.

Natuurkunde 101
We geven nu slechts een beknopt en sterk vereenvoudigde overzicht van de belangrijkste kenmerken van het systeem.

De biosfeer, ons thuis
De enige plek waar onze manier van leven mogelijk is, voor zover we nu weten. Spelen, ademen, eten, dansen, ontmoeten, genieten, alles speelt zich af in onze biosfeer. Een laagje zo dun dat je het kunt vergelijken met het schilletje van een ui.

---

De biosfeer werkt net als een kaasstolp

Open voor energie
De biosfeer laat energie in de vorm van zonlicht binnen en energie weerkaatst in de vorm van warmtestraling. Het kan dus bijvoorbeeld warmer worden onder de kaasstolp als de energie blijft en niet helemaal terugkaatst.

Gesloten voor materie. Op een enkele meteoriet of wat stof na dat binnenkomt, of een satelliet die we lanceren en daarmee de biosfeer uitgeschoten wordt, is alle materie die er 4,5 miljard jaar geleden al was nu nog. Het is alleen van vorm veranderd. Het blijft onder de kaasstolp aanwezig.

De aardkorst zelf is ook een gesloten systeem.
Diep in die aardkorst liggen al miljoenen jaren fossiele brandstoffen, mineralen en (zware) metalen opgeslagen. Los van een enkele vulkaanuitbarsting hier of daar komen deze stoffen niet zomaar in de biosfeer terecht.

Er gelden natuurwetten, daar kom je niet onderuit

Onze randvoorwaarden voor leven vind je in de wetten van de thermodynamica. 

Alle energie blijft, het verandert alleen van vorm
De eerste wet van de Thermodynamica zegt dat alle energie wordt behouden; niets verdwijnt, de vorm verandert alleen. (bijv. van warmte naar beweging).

Alle materie valt uiteen en verspreidt zich door het gehele systeem
De tweede wet voor het Behoud van Materie stelt (o.a.) dat alle materie steeds verder uiteenvalt in steeds kleinere deeltjes en zich in de tijd te verspreidt. Dit noemen we “entropie”.

Fotosynthese bouwt het leven
Dus alles valt altijd uit elkaar in steeds kleinere deeltjes. De reden dat we niet op een berg stof zitten, maar een prachtige overdadige wereld om ons heen hebben, hebben we te danken aan planten en het proces van fotosynthese. Planten maken die nieuwe bouwstenen voor leven met behulp van de energie van de zon (fotosynthese).  Chloroplasten in plantencellen halen energie uit zonlicht en samen met water (mineralen) en koolstofdioxide worden suikers (glucose) en zuurstof gemaakt. Planten leveren hiermee als enige op aarde alle energie voor alle andere levensvormen (mens en dieren). 

Alles is circulair

Snelle koolstof cyclus
Planten maken zuurstof en glucose, mensen en dieren eten planten en scheiden CO2 en mest uit. Planten gebruiken dit voor fotosynthese. Dit is een prachtige gebalanceerde cyclus. Dit noemen we de snelle koolstofcyclus. Je ademt iedere minuut en eet iedere dag.

Trage koolstof cyclus
De aardkorst vormt ook een gesloten systeem. Hier hebben we te maken met een zeer trage koolstofcyclus. Door een enkele vulkaanuitbarsting of verwering komt opgeslagen CO2, mineralen en metalen in de biosfeer en door mineralisatie en sedimentatie belandt het weer in de aardkorst. Ook deze cyclus is perfect in balans, maar neemt honderden tot miljoenen jaren in beslag.

---

Na miljoenen jaren innoveren, eindelijk de perfecte omgeving voor de mens

De perfecte condities voor de mens
Ons ecosysteem heeft 4,6 miljard jaar nodig gehad om te worden tot wat het vandaag de dag is, een perfecte omgeving voor ons; habitat voor de mens, zeg maar. 

Het is een zeer complex adaptief systeem met ontelbare onderlinge afhankelijkheden. De natuurlijke cycli werken als een Zwitsers klokje, perfect in balans.

Hier zie je de ontstaansgeschiedenis van de aarde (en uiteindelijk onze perfecte leefomgeving) verbeeld in 24 uur. Pas 40 seconde voor middernacht komen wij het toneel op.

Pas in de laatste seconde voor middernacht grijpen we op steeds grotere schaal in op dit systeem. Hoe? Dat gaan we nu op in.

Ter inspiratie een filmpje over de unieke onderlinge afhankelijkheden in ons ecosysteem. Verander een ding en je verandert alles.

Nog even op een rijtje…

• Alle materie die ooit op aarde zal bestaan, is hier nu aanwezig en gaat nergens heen, het verandert alleen van vorm
• Alle materie valt wel steeds verder uit elkaar in steeds kleinere deeltjes (kijk bijvoorbeeld maar hoe plastic zich verspreid in ons systeem en overal terecht komt). 
• De aarde is een open systeem met betrekking tot energie omdat het energie van de zon ontvangt.
• Planten maken met behulp van de energie van de zon nieuwe bouwblokken voor leven (voedsel en zuurstof)
• Mensen en dieren eten planten en ademen zuurstof in en scheiden dit weer uit in de vorm van poep en CO2 (snelle koolstofcyslus, slechts minuten en dagen voor omzetting)
• We kennen ook een trage koolstofcyclus op aarde, die duurt honderden tot miljoenen jaren
• Verdamping van water uit de oceanen door zonneverwarming produceert het grootste deel van het zoete water van de aarde.

Door de unieke kenmerken en de circulaire processen kan het leven oneindig voortduren onder de kaasstolp.