Patronen van ecosysteeminstorting weerspiegelen het gedrag van magnetisch materiaal onder stress

Nieuwe Studie over Ecosysteeminstorting en Magnetische Materialen

Een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift One Earth onthult dat de manier waarop ecosystemen instorten—plotseling of geleidelijk—afhankelijk kan zijn van de interne complexiteit, vergelijkbaar met de manier waarop magnetische materialen zich gedragen onder stress.

De studie, geleid door professor John Dearing aan de Universiteit van Southampton, samen met collega’s van Rothamsted Research, de Bangor Universiteit en de Universiteit van Edinburgh, daagt de heersende veronderstelling uit dat klimaat-tippingpunten altijd plotseling optreden. In plaats daarvan toont het aan dat sommige grootschalige aardsystemen mogelijk geleidelijke instortingen ervaren die gemakkelijk over het hoofd worden gezien, met diepgaande implicaties voor klimaatbeleid en de veerkracht van de planeet.

“Sommige systemen knappen. Andere zakken door,” zei professor Simon Willcock van Rothamsted Research, een van de teamleden. “Onze bevindingen suggereren dat het klassieke model van abrupte tipping—zoals een meer dat plotseling groen wordt van algen—misschien niet van toepassing is op enkele van de belangrijkste systemen op aarde, zoals bossen, ijskappen of oceaanstromingen.”

Om dit te onderzoeken, wendden de onderzoekers zich tot een onwaarschijnlijke bron: magnetische materialen. In het lab kunnen magneten tussen alternatieve toestanden worden geduwd met behulp van externe velden. Deze stressreacties weerspiegelen hoe ecosystemen verschuiven onder milieudruk. Het team ontdekte dat materialen met eenvoudigere, homogene structuren abrupte, onomkeerbare veranderingen vertoonden—vergelijkbaar met “harde” tippingpunten. Maar complexere materialen vertoonden ‘zachte’ tipping, waarbij veranderingen geleidelijk plaatsvonden naarmate interne componenten zich opnieuw uitlijnen.

Deze analogie helpt te verklaren waarom grote, diverse systemen—zoals regenwouden of oceaancirculatie—stabiel kunnen lijken, zelfs terwijl ze stilletjes reorganiseren onder stress.

Belangrijke inzichten uit de studie:

• Vergelijkbare structurele patronen over verschillende ruimtelijke schalen: wereldwijde tipping-elementen, ecosystemen en magnetische materialen.
• Complexe systemen reorganiseren geleidelijk onder stress, waardoor vroege tekens van instorting worden gemaskeerd.
• Snellere klimaatverandering vergroot het risico op abrupte overgangen, zelfs in systemen die anders geleidelijk zouden veranderen.
• Systemen die geleidelijk veranderen, kunnen gemakkelijker worden hersteld—als er vroeg genoeg actie wordt ondernomen.
• Het bekijken van ecosystemen op de verkeerde schaal kan beleidsmakers belangrijke waarschuwingssignalen laten missen.

De auteurs waarschuwen dat inactiviteit fataal kan zijn, omdat vertraagde reacties stress ongezien laten accumuleren—zoals kikkers die zich niet realiseren dat het water aan het koken is.

“Ons werk suggereert dat we misschien al tippingpunten overschrijden zonder het te beseffen,” zei Dearing. “Te lang hebben we tippingpunten behandeld als dramatische instortingen. Deze bevindingen tonen aan dat sommige systemen stilletjes in instorting kunnen glijden. Dat maakt ze nog gevaarlijker. Het vertragen van de klimaatverandering is essentieel—niet alleen om catastrofale instorting te voorkomen, maar ook om tijd te kopen voor systemen om zich aan te passen en te herstellen.”

“Langzame veranderingen kunnen misleidend zijn,” zei co-auteur professor Roy Thompson. “Laboratoriumobservaties van tippingpunten in magnetische materialen bieden ons een veilige, gecontroleerde manier om te begrijpen wat we niet direct in ecosystemen en in het wereldwijde klimaatsysteem kunnen testen, zonder afhankelijk te zijn van computer modellen.”

De studie benadrukt het belang van schaal, complexiteit en timing in zowel modellering als het beheer van wereldwijde veranderingen. Het pleit voor meer genuanceerde definities van tippingpunten, investeringen in nauwkeurige monitoring en dringende actie om het tempo van milieustressoren te verminderen.

“Dit werk verandert de kijk op klimaatrisico,” zei Willcock. “Niet alle tippingpunten zijn abrupt. Sommige zijn langzaam en stil—en we bevinden ons misschien al binnenin. Als we wachten tot ecosystemen schreeuwen, hebben we te lang gewacht. Het echte gevaar ligt in systemen die fluisteren terwijl ze uit elkaar vallen.”