De grens tussen Haïti en Dominicaanse Republiek, een prachtige plaats voor het meten van de herstelafstand.

Experimenten met gist in kweekschaaltjes kunnen misschien helpen om beter te leren voorspellen wanneer een natuurlijk ecosysteem onherstelbaar in crisis raakt. Misschien werkt het observeren van dezelfde variabelen ook wel voor andere in potentie instabiele netwerken.

Samenlevingen van levende wezens hebben doorgaans een zelfherstellend vermogen waarmee ze verstoringen van het evenwicht in zo’n ecosysteem tegengaan. Wie met een schepnet een handvol kikkervisjes uit een metersgrote vijver vist hoeft niet bang te zijn voor een uitgestorven poeltje, want de kikkerpopulatie is veerkrachtig genoeg om zo’n kleine ingreep te overleven.

Toch is die veerkracht niet oneindig. Wie hard genoeg zijn best doet, voldoende kikkervisjes wegvangt of bijvoorbeeld bijna alle plantengroei weghaalt duwt uiteindelijk het ecosysteem over de rand, waarna het ineenstort en de soortengemeenschap van de vijver voortaan uit alleen nog enkele algensoorten bestaat.

Het ineenzinken van een biologisch netwerk gaat meestal gepaard met een groot verlies aan variatie van soorten. Wat eerst een regenwoud met duizenden verschillende soorten bomen, planten en beesten was verandert in een zanderig geheel waar slechts een handvol planten groeien en enkele dieren leven.

niet lineair

Natuurbeheerders zijn altijd op zoek naar manieren om in ecosystemen die bijvoorbeeld door overbejaging of versnippering onder druk staan te meten hoe groot de marge is tot het punt dat compensatie onmogelijk wordt en bijvoorbeeld een savanne omslaat in een woestijn. Dat punt van ineenstorting is echter niet altijd goed te voorspellen, omdat het zich niet lineair gedraagt.

Wie denkt aan een vijver met tien kikkervisjes kan zich voorstellen dat het wegvangen van één kikkervisje niet zal leiden tot instorten van de populatie en ook de tweede en derde, vierde en vijfde kikkervisjes wel kunnen worden gemist. Misschien is het wegvangen van visje nummer zes echter wel de druppel, bijvoorbeeld omdat van de resterende vier dieren twee worden opgegeten en er toevallig nog twee mannetjes overblijven.

Een lege vijver is een relatief klein probleem, maar wanneer het om de haringstand in de Noordzee gaat, of de begroeiïng in streken die kwetsbaar zijn voor erosie heeft het instorten van een ecosysteem enorme biologische, menselijke en vaak ook financiële gevolgen. Helaas vertrouwden beleidsmakers tot nogtoe vooral op tellingen en historische reeksen.

herstelafstand
In Nature van deze week beschrijven onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology een nieuwe methode om de instabiliteit van ecosystemen beter te kunnen voorspellen. Ze introduceren de herstelafstand, een maat voor hoe ver een gelocaliseerde verstoring effecten heeft op de stukken ecosysteem eromheen.

Als een granaatvisser een stuk koraalrif heeft kapotgeblazen kun je meten hoeveel meter er zitten tussen de plaats van de explosie en het eerste punt waar het ecosysteem helemaal gezond en intact is. In een gezond ecosysteem zal die afstand kleiner zijn dan in een sterk gestresst ecosysteem dat nauwelijks meer de capaciteit heeft om de verstoring op te vangen – richting de ineenstortingsdrempel neemt de herstelafstand exponentiëel toe.

Anders dan de nu vaak gebruikte manieren om het incasseringsvermogen van ecosystemen te meten die op tijdseries berusten heeft de herstelafstand het voordeel dat een momentopname voldoende is. Zonder ooit eerder een ecosysteem te hebben bekeken is het daardoor toch mogelijk iets over robuustheid te zeggen, bijvoorbeeld op basis van satellietfoto’s of éénmalige tellingen.

telefoonnetwerk
Voor natuurbeheerders lijkt dit een handig nieuw hulpmiddel, maar wellicht is de herstelmeetlat ook buiten de ecologie toepasbaar. Zou het zinnig zijn om met deze methode ook te proberen files, overbelastingen van het telefoonnetwerk of superstormen te voorspellen?

En als we het over imploderende netwerken hebben, kunnen deze knappe fysici van MIT dan wellicht ook een manier vinden om hun risicomaat toe te passen op het financiële ecosysteem? Het zou met niet verbazen als je het optreden van een economische crisis zou kunnen voorspellen door bijvoorbeeld te kijken naar de gemiddelde geografische of netwerkafstand tussen een failliet persoon of bedrijf en de eerstvolgende volledig gezonde economische eenheid – geen onpraktische kennis voor een overheid of speculant op de beurs.