Systeemdenken en het bos.

Transcriptie

1 Systeemdenken en het bos. 14 december 2016 Inhoud 1. Inleiding Het bos als systeem Het bos als systeem: relatiecirkels Het bos als systeem: mindmaps Zicht krijgen op processen in het bos Zicht krijgen op kringlopen in het bos Terugkoppelingen in het bos Causale lussen voor complexere situaties Archetypen Bibliografie Inleiding. Om duurzaamheidsproblemen beter te begrijpen, is systeemdenken belangrijk. Waarom is dat zo? Omdat systeemdenken ons in staat stelt de volgende aspecten beter te leren beheersen: Het zien van verbanden. Het denken in grotere samenhangen in tijd en in ruimte. Het zien waar de kern van een probleem ligt. De consequenties van handelen/ingrijpen zien. De onvoorspelbaarheid door complexiteit inzien. Simpele, eendimensionale oplossingen bestaan niet... De kennismaking met systeemdenken geschiedt aan de hand van een aantal opdrachten. Volledigheid is daarbij niet het doel; wel het ervaren van de betekenis van systeemdenken bij duurzaamheidsproblemen. Van elke opdracht is een antwoordindicatie als feedback beschikbaar. Opdracht, eigen uitwerking en antwoordindicatie stellen vervolgens in staat een volgende opdracht beter aan te pakken. A.Havermans Pagina 1 van 17 Systeemdenken en het bos

2 Niet alle opdrachten behoeven gemaakt te worden. Dat is gezien de beschikbare tijd zelfs onmogelijk. Doel is gevoel krijgen voor de betekenis van systeemdenken. Opdrachten die niet af zijn, kunnen in eigen tijd afgemaakt worden. Daarom ook dat er uitgebreide antwoordindicaties bij beschikbaar zijn. Ook hoeven opdrachten niet in de gesuggereerde volgorde gemaakt te worden. Wel zijn de laatste 2 opdrachten wat complexer en bovendien hangen ze sterk samen. Bewaar die beter voor het laatst. Samen werken aan systeemdenken is het meest waardevol. Dat geeft verschillende gezichtspunten en dat is verrijkend, mogelijk zelfs ver reikend. Wat betreft de antwoordindicaties: natuurlijk zijn vele aanvullingen/verbeteringen mogelijk. Dat is alleen maar goed. Om dit document verder te verbeteren zijn ze welkom bij adhavermans@concepts.nl. Tijdens het werken aan de opdrachten wordt elk kwartier een signaal gegeven. Het is dan tijd om naar de volgende opdracht te gaan. Maar er kan ook voor worden gekozen eerst de onderhanden opdracht af te maken. 2. Het bos als systeem. A. Componenten. Een systeem is een geïntegreerd geheel dat bestaat uit componenten. Om welke componenten gaat het bij het systeem bos? B. Componenten kunnen tastbaar en niet tastbaar zijn. Bekijk de componenten die onder A zijn genoteerd. Onderstreep de niet tastbare componenten (of bedenk er die nog bij). C. Processen. Een systeem kent componenten die met elkaar in wisselwerking treden en/of van elkaar afhankelijk zijn. Er treden processen op: werkingen in en tussen de componenten. Geef voorbeelden van componenten die met elkaar in wisselwerking staan. Geef voorbeelden van componenten die van elkaar afhankelijk zijn. Geef voorbeelden van zowel wisselwerking als afhankelijkheid. D. Systemen kunnen zijn: Open: er is uitwisseling van materie en energie met de omgeving Gesloten: er is alleen uitwisseling van energie Geïsoleerd: er is noch uitwisseling van materie, noch van energie. Het bos is een open systeem: geef voorbeelden van uitwisseling van materie en energie. E. Systeem en subsysteem. Het systeem bos past binnen grotere systemen. Geef daarvan voorbeelden. F. Een (sub)systeem heeft een functie binnen een groter geheel (systeem). Geef enkele functies aan van het (sub)systeem bos. G. Een systeem kan worden opgedeeld in subsystemen. Welke subsystemen zijn m.b.t. het bos te onderscheiden? Wat is het verschil met componenten? A.Havermans Pagina 2 van 17 Systeemdenken en het bos

3 3. Het bos als systeem: relatiecirkels. De verschillende factoren/variabelen die met een onderwerp te maken hebben worden op een cirkel geplaatst. Van onderwerp naar onderwerp lopen pijlen die een verband (soms oorzaak-gevolg verband) tussen de variabelen aangeven. Maak een relatiecirkel m.b.t. een duurzaamheidsprobleem dat met het thema bos te maken heeft. Ga als volgt te werk: Neem een (bos)probleem in gedachten. Neem de dimensie duurzame ontwikkeling erin mee. Inventariseer welke variabelen het probleem kent. Benoem die als zelfstandig naamwoord. De variabelen moeten kunnen toe- of afnemen. Alleen dan worden ze opgenomen. Beperk het aantal variabelen tot 5 à 10. Variant 1: Zoek de variabelen die voor hun toe- of afname afhankelijk zijn van een andere variabele. Teken tussen deze variabelen pijlen. Herteken de cirkel zodanig dat alle onderkende variabelen met pijlen aan elkaar zijn gekoppeld. Een pijl loopt van oorzaak naar gevolg. Kijk of er ook sprake is van wederzijdse beïnvloeding. Teken dan een dubbele pijl. Vertel het verhaal bij deze relatiecirkel. Zet elke variabele op een apart vel papier. Teken op papier ook enkele en dubbele pijlen. Leg de vellen papier met variabelen op de grond op een cirkel in een logische volgorde. Leg er de pijlen tussen. Deze werkwijze kan met deelnemers aan een excursie/natuuractiviteit in het veld worden toegepast. Variant 2: Elke deelnemer krijgt een vel papier waarop een variabele staat. De deelnemers gaan in een cirkel staan. Degene die de eerste variabele heeft, krijgt het begin van een lang touw. Het touw wordt nu gespannen tussen de variabelen in een logische volgorde. Deze werkwijze kan met deelnemers aan een excursie/natuuractiviteit in het veld worden toegepast. Figuur 1 geeft een illustratie van een relatiecirkel. A.Havermans Pagina 3 van 17 Systeemdenken en het bos

4 Figuur 1 Relatiecirkel. De invloed van ontsnapte vijverexoten op de Nederlandse natuur. 4. Het bos als systeem: mindmaps. Uit te werken onderwerp: 1. het bos of 2. het landschap of 3. klimaatverandering, bos en stedelijke leefbaarheid. 4. Ander duurzaamheidsonderwerp naar keuze. Bij de keuze voor 1 of 2 moet de duurzaamheidsdimensie worden meegenomen. Bij keuze 3: omdat ons klimaat verandert zijn bossen in de omgeving van de stad c.q. bomen in de stad van groot belang. Dit om de effecten van het zogenaamde urban heat island te temperen. Het gaat om de leefbaarheid van onze steden en het veranderende klimaat. Ga na wat allemaal verband houdt met dit thema. Schrijf elke gedachte op zonder daar op dat moment over te discussiëren. Het is een brainstorm. Probeer de gevonden onderwerpen te clusteren door bijvoorbeeld bij elkaar horende onderwerpen een eigen kleur te geven. Plaats het hoofdthema centraal op een groot vel papier. Dat hoofdthema mag stad zijn, of bos of klimaatverandering. Koppel aan dat hoofdthema per subthema de overige onderwerpen. Doe dat steeds door een onderwerp in een blokje erbij te plaatsen en de relatie met andere blokjes door pijlen te tekenen. Dat kan naar onderstaand voorbeeld, maar zo uitgebreid en ingewikkeld hoeft het niet te zijn. In navolgend voorbeeld is de koppeling tussen klimaatverandering en biodiversiteit nader uitgewerkt in een mindmap. A.Havermans Pagina 4 van 17 Systeemdenken en het bos

5 A.Havermans Pagina 5 van 17 Systeemdenken en het bos

6 Figuur 2 Koppelingen tussen klimaatverandering en biodiversiteit Is de mindmap compleet ga dan na op welk terrein nieuwe kennis verworven zou moeten worden. Geeft de mindmap beter zicht op mogelijke oorzaken en oplossingen van het probleem? Zijn er alternatieven of andere visies? Enkele opmerkingen bij het werken met mindmaps: Hoe ervaren ook, het lukt bijna nooit een mindmap meteen goed uit te tekenen. Altijd zijn meerdere pogingen nodig. Zet de mindmap eerst globaal op. Ga daarna verder detailleren. Mindmaps kunnen op verschillende niveaus c.q. met verschillende mate van detail worden getekend. Gebruik van digitale hulpmiddelen kan voorkomen dat te ontwikkelen mindmaps te vaak moeten worden hertekend. Bv Excel is goed bruikbaar om mindmaps te maken, maar er zijn ook speciale mindmapprogramma s. Een bruikbare variant in het veld: Plaats op losse vellen papier een aspect van het onderhanden probleem. Zorg ook voor lege velletjes papier, want deelnemers willen wellicht nieuwe aspecten toevoegen. Plaats pijlen op losse vellen papier. Enkele en dubbele pijlen. Laat de deelnemers de vellen papier met onderwerpen/pijlen in een logische mindmap leggen. Neem niet te veel aspecten van een probleem in een keer mee. Opdracht 4 is een oefening in systeemdenken, maar ook andere EDO-aspecten (waardenontwikkeling, emoties, nieuwe kennis etc.) zullen ongetwijfeld erin meespelen. A.Havermans Pagina 6 van 17 Systeemdenken en het bos

7 Figuur 3 Voorbeeld werken met mindmap tijdens natuurexcursie 5. Zicht krijgen op processen in het bos. Binnen een systeem spelen zich allerlei processen af: een bodem wordt gevormd, planten groeien, dieren eten planten,.. Die processen maken een ontwikkeling door in de tijd. Een dergelijke ontwikkeling kan worden weergegeven in een gedragspatroongrafiek. Op de horizontale as van deze grafiek wordt de dimensie tijd aangegeven, op de verticale as staat een maat voor de ontwikkeling van het proces. Welke tijdsdimensie wordt gekozen, is afhankelijk van het beschreven proces. Het kan gaan om minuten, maar ook om eeuwen. De maat voor de ontwikkeling van het proces wordt bij harde variabelen gevormd door aantallen, gewichten of diktes of.. Ook kunnen zachte variabelen A.Havermans Pagina 7 van 17 Systeemdenken en het bos

8 voorkomen: mensen gaan genuanceerder denken over een probleem, vinden een bepaalde oplossing beter dan een andere. Identificeer een (probleem) ontwikkeling die zich in het bos voordoet. Denk bijvoorbeeld aan de opkomst van de processierups op eiken in Limburg. Maar ook een ander onderwerp kan worden gekozen. Teken de gedragspatroongrafiek, die de ontwikkeling van de afgelopen jaren weergeeft. Verleng de grafiek horizontaal en schets de te verwachten ontwikkeling de komende jaren. Tracht een verklaring te geven voor deze toekomstige ontwikkeling. Welke kans bestaat er, dat als de mens het probleem probeert op te lossen, er andere problemen voor in de plaats komen (neveneffecten)? Beschrijf wat er zou kunnen gebeuren? In een gedragspatroongrafiek kan het verloop van meerdere variabelen worden aangegeven. In dat geval kan worden gezocht naar een verband tussen deze variabelen. Vertel het verhaal dat hoort bij de grafiek. Ga na hoe deze werkwijze bij een natuurexcursie of -activiteit kan worden ingepast. Figuur 4 Gedragspatroongrafiek. Temperatuurverloop in de zomer in het bos en op het stuifzand. 6. Zicht krijgen op kringlopen in het bos. De output van een proces kan input zijn voor een volgend proces. Op deze wijze zijn componenten en processen in een systeem met elkaar gekoppeld en bewegen zich energie en materie door het systeem. Bij kringlopen ligt de nadruk op de beweging van materie door het systeem. Materie kan op deze wijze weer terugkeren naar het proces waar ooit de transfer startte. Bekende kringlopen zijn die van water, voedingsstoffen (nutriënten) en CO 2. Het woord kringloop impliceert per definitief dat materie in het systeem terug keert. Verlaat materie het systeem dan is er geen sprake van een kringloop. Op de schaal van de aarde spreken we van een gesloten systeem. Alleen dankzij kringlopen kan een gesloten systeem functioneren. A.Havermans Pagina 8 van 17 Systeemdenken en het bos

9 Kringlopen kunnen zowel ruimtelijk als in de tijd van zeer verschillende omvang zijn. Illustreer deze laatste opmerking aan een kringloop naar keuze (water, nutriënten, CO 2,.). Pas je uitwerking toe op het systeem bos. 7. Terugkoppelingen in het bos. Binnen een systeem spelen zich allerlei processen af: een bodem wordt gevormd, planten groeien, dieren eten planten,.. Verschillende processen zijn daarbij gekoppeld (coupling): insecten hebben gewacht met hun voortplanting totdat er voldoende bloeiende planten beschikbaar zijn,. Als het resultaat van een proces (de output) weer dient als input van datzelfde proces dan spreken we van terugkoppeling (feedback). Tussen deze output en input kunnen allerlei andere processen ingeschakeld zijn. Positieve terugkoppeling zal leiden tot een uit de hand lopende versterking van het proces. Bij negatieve terugkoppeling wordt het resultaat van een proces tegengewerkt, waardoor stabilisatie optreedt. Dat leidt tot zelfregulerende systemen. Figuur 5 Positieve en negatieve terugkoppeling A. Geef voorbeelden van negatieve terugkoppelingen in het systeem bos. B. De komst/introductie van exoten leidt in een bossysteem vaak tot positieve terugkoppelingen. Werk deze gedachte naar keuze uit m.b.t. de Amerikaanse vogelkers of Eikenprocessierups. Natuurlijk mag ook een eigen voorbeeld worden gekozen. Een zelfregulerend systeem kent verschillende zogenaamde functioneringstoestanden (states). Een dergelijke toestand kan een zekere variatie in zijn omgevingseigenschappen verdragen. Door positieve terugkoppeling kan echter een omgevingsfactor een bepaalde drempelwaarde overschrijden. Het systeem komt daardoor terecht in een andere functioneringstoestand (Engels: tipping point). Dergelijke overgangen kunnen optreden op kleine schaal, bijvoorbeeld een meer dat door toevoer van voedingsstoffen zo voedselrijk wordt dat het omslaat van een helder met waterplanten gevuld systeem in een met algen verrijkte groene soep. Steeds duidelijker wordt dat tipping points ook mondiale dimensies kunnen hebben. Stijgende temperaturen die leiden tot het A.Havermans Pagina 9 van 17 Systeemdenken en het bos

10 smelten van permafrostbodems, waardoor zoveel methaangas vrij komt dat het wereldklimaat daardoor wordt beïnvloed. In het Antropoceen is het vooral de mens die zulke ingrijpende positieve terugkoppelingen in gang zet, dat systemen een drempel over gaan. C. Ga na hoe deze gedachten van toepassing kunnen zijn op het ecosysteem bos. D. Heide is een degradatiesituatie van bos; een andere functioneringssituatie. Op welke wijze probeert de mens heide in zijn bestaande functioneringstoestand te houden? Nog een kanttekening bij voorgaande. Wordt een tipping point gepasseerd dan zal een systeem niet gemakkelijk kunnen terug keren naar zijn vorige functioneringstoestand. Bij heide is dat niet het geval. Doe je niets dan komt vanzelf de natuurlijke vegetatietoestand terug die in Nederland thuis hoort en dat is bijvoorbeeld zomergroen loofbos. Daarom is hier geen sprake van een ingrijpende drempelpassage. Lees onderstaand artikel. Welke positieve en welke negatieve terugkoppelingen herken je? A.Havermans Pagina 10 van 17 Systeemdenken en het bos

11 A.Havermans Pagina 11 van 17 Systeemdenken en het bos

12 8. Causale lussen voor complexere situaties. Deze opdracht is een verdere uitwerking van opdracht 7. Met behulp van een modelleringstechniek worden terugkoppelingen grafisch weergegeven. De toename (afname) van een variabele in een systeem kan leiden tot de toename (afname) van een andere variabele. Zo leidt de toename van bladeren in het bos in het voorjaar tot een toename van het aantal rupsen dat daarvan leeft. Op zijn beurt leidt de afname van bladeren in het najaar tot afname van het aantal rupsjes. M.a.w. het verloop van deze gekoppelde variabelen gaat in dezelfde richting (S=same; ook wel positieve (terug)koppeling). Dat is als volgt in beeld te brengen: Figuur 6 Same causaal verband tussen 2 variabelen Er zijn ook situaties denkbaar waarbij de toename (afname) van de ene variabele leidt tot een afname (toename) van de andere variabele. De toename van bladeren in het bos leidt tot afname van de hoeveelheid licht die op de bosbodem terecht komt. In het najaar leidt de afname van bladeren tot toename van bodemlicht. Dit causale verband kan worden weergegeven met een O (O=opposite. Ook wel negatieve (terug)koppeling). Visueel gemaakt: Figuur 7 Opposite causaal verband tussen twee variabelen Als door de bladgroei het aantal rupsen explosief groeit, ontstaat er een situatie dat door de toename van het aantal rupsen de omvang van de bladmassa juist gaat afnemen. De eerste relatie is S en de tweede is O. Daardoor ontstaat een zichzelf regulerende lus. Want als de bladmassa afneemt, neemt het aantal rupsen ook af, waardoor de bladmassa weer kan toenemen.en dus het aantal rupsen weer groter.etc. Het systeem houdt zich in evenwicht. In het Engels heet dat balancing; aangegeven met een B. Zie onderstaande figuur: A.Havermans Pagina 12 van 17 Systeemdenken en het bos

13 Figuur 8 Balancing feedback loop. Het is theoretisch denkbaar dat een plant/bos op rupsenvraat reageert door nog meer bladmassa aan te maken. Het verband tussen aantal rupsen en bladmassa is dan niet langer O (opposite) maar S (same). In dat geval ontstaat er een zichzelf versterkende situatie; R=reinforcing. Het systeem is terechtgekomen in een situatie van voortdurende groei (krimp). Figuur 9 Reinforcing feedback loop Bij duurzaamheid is het van groot belang R-loops te herkennen, omdat deze meestal wijzen op verstoringen van evenwichtssituaties. Het systeem kan daardoor in een andere functioneringstoestand terecht komen (zie opdracht 7). Uiteraard zijn de verbanden in echte systemen veel gecompliceerder dan in bovenstaand voorbeeld. Het is dus zaak meerdere samenhangen tussen variabelen te onderkennen. In principe is dat aantal ontelbaar. Daarom wordt dat aantal om praktische redenen beperkt, maar wel zodanig dat toch voldoende zicht kan worden verkregen op probleemsituaties in systemen. Onderstaand voorbeeld toont een wat ingewikkelder situatie. Hoe moet het gelezen worden? A.Havermans Pagina 13 van 17 Systeemdenken en het bos

14 Figuur 10 Een reinforcing loop Een stijgende (dalende) temperatuur geeft een toename (afname vanaf nu blijft de tegenovergestelde bewering weg, maar ze geldt wel steeds) van de verdamping. Daardoor komt er meer waterdamp in de atmosfeer. Omdat waterdamp een krachtig broeikasgas is, draagt dat bij aan het verder oplopen van de temperatuur. Onmiddellijk is te zien dat dit systeem niet af is. Want waar komt die stijgende temperatuur vandaan? Daarover later meer. Eerst nu even nagaan of onderstaande aanvulling begrijpelijk is? Figuur 11 Balancing en reinforcing loop Toename van waterdamp kan leiden tot grotere condensatie. Meer condensatie leidt tot meer wolken. Het witte oppervlak van wolken vergroot het weerkaatsingsvermogen (albedo). Invallend zonlicht wordt onveranderd teruggekaatst. Dat gaat verdere opwarming tegen. Een groot albedo leidt tot extra afkoeling. De R-loop wordt daarmee weer tot balancing loop. Drie opdrachten om voorgaande figuur verder aan te vullen: A. Breng de toename van CO 2 in de atmosfeer door menselijk toedoen in het model. B. Groen in de stad heeft een temperend effect op de stadstemperatuur. Warmt de omgeving sterk op, dan houdt groen de temperatuur lager; bij temperatuurdaling houdt groen omgekeerd de temperatuur in de stad wat hoger. Breng dat gegeven in het model. C. Welke aanvullingen kunnen nog meer op het model worden gemaakt? 9. Archetypen. Archetypen, ook wel klassieke systeemverhalen zijn veel voorkomende systeemtypen. Het gaat om steeds terugkerende vaste patronen van problemen. Onderscheiden worden onder andere: A.Havermans Pagina 14 van 17 Systeemdenken en het bos

15 1. Lapmiddelen met averechtse uitwerking. Snelle, kortetermijnoplossingen kunnen onbedoelde neveneffecten hebben die het probleem verergeren. Even lijkt het probleem opgelost om dan vervolgens op hetzelfde niveau of erger terug te keren. 2. Afschuiven van de last. Een probleem kan worden opgelost middels een schijnoplossing of middels een fundamentele oplossing. Eenmaal gekozen zal de schijnoplossing het probleem tijdelijk verlichten, maar het vermindert de druk om te komen tot een fundamentele oplossing. Het ondermijnt systematisch het vermogen te komen tot fundamentele oplossingen. 3. Grenzen aan de groei. Een zichzelf versterkend groeiproces komt een tegenwerkend proces tegen naarmate de grenzen van een systeem worden bereikt. Bij het naderen van de grens is sprake van verminderde meeropbrengsten. 4. De tragedie van het open veld vaak beter bekend onder de Engelse aanduiding van de tragedy of the commons. Er is een causale relatie tussen individuele actie en collectieve resultaten. Als het totaal gebruik van de gemeenschappelijke hulpbron te groot wordt voor het systeem, dan zal deze bron onherstelbaar worden aangetast en lijdt iedereen schaarste. 5. Escalatie. Dit archetype treedt op wanneer de actie van een partij door een andere partij wordt gezien als bedreiging. Die tweede partij reageert op vergelijkbare wijze waardoor het conflict escaleert. 6. Bijstellen van de doelen. Als er een kloof zit tussen doel en huidige situatie dan kan daar op twee manieren op worden gereageerd. Men kan een correctieve actie uitvoeren om de doelen alsnog te bereiken of men kan de doelstellingen bijstellen. Het continu bijstellen van doelen zal uiteindelijk het prestatievermogen van een systeem ondermijnen. 7. Succes voor de succesvollen. Een groep die over meer hulpbronnen beschikt dan een andere zal daardoor succesvoller zijn. Als gevolg daarvan verwerft men meer hulpbronnen en wordt daardoor nog succesvoller. Archetypen stellen ons in staat snel structuren en samenhangen te doorzien. Omdat ze in allerlei situaties herkenbaar zijn, bv in organisaties, in de politiek, in de biologie etc. is de transferwaarde hoog. Ze stellen in staat sneller, gerichte acties te ondernemen. Ze worden vaak gevisualiseerd zoals in onderstaand voorbeeld: A.Havermans Pagina 15 van 17 Systeemdenken en het bos

16 Het echte probleem wordt niet opgelost. Door te kiezen voor symptoombestrijding treden onbedoelde neveneffecten op waardoor het probleem slechts wordt versterkt. In onderstaande staan de genoemde archetypen met hun kenmerkende visualisaties. Lapmiddelen met averechtse uitwerking Afschuiven van de last Grenzen aan de groei Tragedy of the commons Escalatie Bijstellen van de doelen A.Havermans Pagina 16 van 17 Systeemdenken en het bos

17 Succes voor de succesvollen Groei en onderinvestering Deze archetypen zijn ontwikkeld binnen de managementwetenschap door Peter Senge in zijn boek The fifth discipline: the art and practice of the learning organisation. Ga na welke archetypen u in deze workshop m.b.t. duurzaamheid herkent. Kunt u ze toepassen? Welke kunt u toepassen op het ecosysteem bos? Ad Havermans December Bibliografie. 1. Anderson, V. en L. Johnson. (1997) Systems thinking basics. From concepts to causal loops. Massachusetts. Pegasus Communications, Inc. 2. Lenton, T. Earth system science. Oxford University Press Living Planet Report WNF. 4. Meadows, D. (2008) Thinking in systems. A primer. Chelsea Green Publishing. 5. Senge e.a.(1994), Het vijfde discipline praktijkboek, Academic Service 6. Sintubin, M. (2011) De wetenschap van de aarde. Over een levende planeet. Leuven. Acco. 7. Vandenplas, E.(2011) Natuur- en milieuvormingswerkers duurzaam aan het werk. Een educatief kompas richting duurzame ontwikkeling. Antwerpen. Centrum voor Natuur- en Milieueducatie. 8. Westbroek, P. De ontdekking van de aarde. Amsterdam A.Havermans Pagina 17 van 17 Systeemdenken en het bos