Aardensysteemengineering: Nieuw concept onthult de rol van levende organismen in wereldwijde ecosysteemvorming

Universiteit van Nebraska–Lincoln’s S. Kathleen Lyons introduceert een nieuw kader—Aardesysteemengineering—om te onderzoeken hoe organismen, inclusief mensen, ecosystemen op wereldwijde schaal fundamenteel hebben veranderd over honderden, duizenden of miljoenen jaren.

Het kader is gepubliceerd in Trends in Ecology and Evolution en bouwt voort op ecosysteemengineering, dat beschrijft hoe organismen hun fysieke omgeving veranderen om te gedijen. Aardesysteemengineering is een nieuwe benadering die onderscheidt tussen engineeringgedragingen die de planeet hebben getransformeerd en diegene die alleen lokale effecten hebben.

“Ik denk dat dit artikel de manier waarop ecologen denken over ecosysteemengineering zal revolutioneren en onderzoek zal stimuleren naar hoe de menselijke aardesysteemengineering vergelijkbaar of verschillend is van eerdere gebeurtenissen die de planeet hebben getransformeerd,” zegt Lyons, universitair hoofddocent biowetenschappen.

Waar ecosysteemengineering als meer beperkt wordt beschouwd en ecosysteemingenieurs vaak uit één soort bestaan, beschrijft aardesysteemengineering processen die de structuur en functie van de hele planeet over langere tijdperken veranderen.

“We stellen de term ‘aardesysteemengineering’ voor om biologische processen te beschrijven die de werking van de aarde als geheel veranderen—chemisch, fysiek of in termen van klimaat,” zegt Simon Darroch, wetenschapper bij het Senckenberg Museum voor Natuurlijke Geschiedenis in Duitsland en tweede hoofdauteur van het artikel.

Het kader voor aardesysteemengineering biedt een basis voor het beantwoorden van nieuwe vragen over hoe de planeet zich gedurende miljoenen en miljarden jaren heeft veranderd om leven mogelijk te maken en mogelijk de gevolgen van klimaatverandering en soortuitstervingen te voorspellen.

“Er zijn echt belangrijke onderscheidingen die dit maakt, met name tussen aardesysteemingenieurs en ecosysteemengineering, en het zal enige invloed hebben op de voorspellingen die mensen willen doen over evolutionaire patronen,” zegt Peter Wagner, mede-auteur en professor in de aard- en atmosfeerwetenschappen en in biowetenschappen.

Met behulp van het fossielenarchief onderzoeken de auteurs van het kader eerdere aardesysteemengineering en de gevolgen daarvan, waaronder de ontwikkeling van fotosynthese—het creëren van meer zuurstof voor dierlijk leven—of wortelsystemen in prairieplanten, die de bodemstructuren en voedingsstoffen veranderen. Bij het onderzoeken van eerdere gebeurtenissen in aardesysteemengineering wordt opgemerkt dat deze gebeurtenissen talloze en gevarieerde soorten vereisten om te slagen en vraagt men zich af of mensen een unieke soort aardesysteemingenieur zijn vanwege hun unieke vermogen om hele planetaire ecosystemen te veranderen door middel van verschillende engineeringgedragingen, waaronder het verbranden van fossiele brandstoffen, veeteelt en verstedelijking.

“We hebben in essentie de vraag gesteld—zijn mensen uniek in de evolutionaire geschiedenis—of zijn we gewoon de meest recente in een lange rij van wat dit artikel aardesysteemingenieurs noemt?” zegt Lyons. “We realiseerden ons dat een van de dingen die onze pogingen om deze vraag te beantwoorden belemmerden, het ontbreken van een kader was om ecosysteemengineering in de diepere tijd te bestuderen versus het bestuderen van ecosysteemengineering in het heden.”

Het kader is ontwikkeld door een grote werkgroep van wetenschappers. Lyons is de hoofdonderzoeker, en ze wordt bijgestaan door co-PI’s Darroch; Peter Wagner, professor in de aard- en atmosfeerwetenschappen aan Nebraska; en Cindy Looy van de University of California–Berkeley.

“We begonnen met een discussie over hoe ecosysteemengineeringprocessen die lokale tot regionale effecten hebben, verschillen van de soorten processen op planetaire schaal die we wilden begrijpen met betrekking tot mensen,” zegt Lyons. “Het kader synthetiseert informatie waar mensen al over nadenken. Het formaliseren en geven van een taal zal, denk ik, een versnelling mogelijk maken in het begrip van mensen over hoe de aarde bio-geengineerd is.”