Wat hebben de strepen van een zebra, de vlekken van een luipaard, en de onmetelijk uitgestrekte veengebieden in West Siberië met elkaar te maken? Voor de Utrechtse onderzoeker Max Rietkerk is dat geen rare vraag: ze vertonen alle drie sporen van zelforganisatie, het vermogen van de natuur om patronen te vormen. In het pigment van de zebrastrepen, maar ook in de verspreiding van polletjes veenmos en groepjes struiken in de Siberische veengebieden, is dat zelforganiserende principe te zien. Neem bijvoorbeeld het Siberische veenlandschap. Er groeit hoofdzakelijk pluizig veenmos, maar daardoorheen slierten zich rijen struiken en kleine boompjes. Van een afstandje, uit een helikopter bijvoorbeeld, lijkt het alsof de hand van God de struiken en de boompjes in mooie regelmatige patronen heeft gerangschikt. Maar niets is minder waar. De natuur heeft het zelf gedaan. Dergelijke regelmatige vegetatiepatronen bestuderen Max Rietkerk en zijn collega’s van de Universiteit Utrecht en het Nederlands Instituut voor Ecologie. In het tijdschrift Science van deze week komen ze tot een opmerkelijke conclusie: de vegetatiepatronen voorspellen de toekomst van een ecosysteem. Om precies te zijn: uit de begroeiing is af te lezen of het ecosysteem een catastrofe te wachten staan of niet. Het lijkt eenvoudiger dan het is: hoe meer gaten er in de begroeiing zitten, hoe kwetsbaarder een ecosysteem is. In de savannes aan de randen van de Sahara is dat duidelijk te zien: slechts een paar plukjes geisoleerde struiken doemen hier en daar nog op in het graslandschap. “Kritisch gebied,” aldus Rietkerk. De verwoestijning gloort aan de horizon, een ecologische catastrofe dreigt. En dat heeft alles te maken met een ingenieus terugkoppelmechanisme tussen begroeiing en de aanwezige hulpstoffen zoals water en voedsel. Zijn die laatste schaars, dan hopen de gewassen zich op in kluitjes, streeppatronen, of andere regelmatige patronen. Niet omdat de geologie van het landschap die vormen opdringt, maar omdat planten nu eenmaal groeien waar water is, en water op zijn beurt zich verzameld in een bodem die dooraderd is van plantaardige wortels. In tijden van schaarste sluiten water en vegetatie een economisch huwelijk. Maar zo’n noodhuwelijk kan maar weinig crises verdragen. Valt er nóg minder regen in het gebied, dan verdorren de gewassen. Is dat punt eenmaal bereikt, dan is er geen weg meer terug. De bodem verliest het vermogen om water vast te houden, en een nieuwe plens regen spoelt achteloos weg. “Vroeger dachten we dat ecologische catastrofes niet te voorspellen waren,” zegt Rietkerk. Ze gebeurden gewoon, of niet. “Het is vrij spectaculair dat we dat nu wel denken te kunnen, ja,” beaamt Rietkerk. Rietkerk en collega’s hebben de zelforganiserende patronen nagebootst met een cellulaire automaat, een computerprogramma dat zelforganisatie simuleert. Het model dat ze hiervoor gebruikten is gebaseerd op ideeën die de Engelse wiskundige Alan Turing in de jaren vijftig van de vorige eeuw ontwikkelde. De volgende stap is veldonderzoek. “Met twee promovendi gaan we naar West Siberië. Daar kun je echt urenlang met een helikopter rondvliegen zonder ook maar iets tegen te komen.” “Als het allemaal blijkt te kloppen, dan kunnen we waarschuwingssystemen ontwikkelen, en bijvoorbeeld zo’n catastrofe voorkomen,” zegt Rietkerk. En ook als het eenmaal te laat is, dan moet het model van Rietkerk en collega’s uitkomst bieden. “Je moet er rekening mee houden dat je niet zomaar in het wilde weg nieuwe gewassen neer kunt zetten. Dat inzicht kan leiden tot beter herstel van getroffen gebieden.” Jacqueline de Vree Max Rietkerk et al: Self-Organized Patchiness and Catastrophic Shifts in Ecosystems, in: Science, 24 september 2004