Heietus järskudest hüpetest kliima- ja ökokriisis
Üks mittelineaarne põhjus, miks kliima- ja ökokriisi tõsiselt võtta
Oht
Kliimamuutustest ja ökosüsteemi kahjustumisest räägitakse päris palju. Tihti jääb aga arusaam, miks neid muutusi/kahjusid tasuks võimalikult palju vältida, napiks. Toon omalt poolt ühe aspekti, mis illustreerib kliima- ja ökosüsteemi muutuste ohtlikkust. Muutused võivad kaugelt vaadates tunduda lineaarsed: lisame x ühikut CO₂ atmosfääri ja atmosfäär soojeneb võrdelise suurusjärgu võrra. Sureb paarsada liiki välja. Kah asi. Evolutsioon loob uued. Tegelikult võib toimuda järsk, ootamatu ja pöördumatu muutus. Näiteks kliima võib minna järsult soojemaks või külmemaks ning niipea mitte vanasse olekusse naasta.
Ohtlikud muutused ongi järsud, ootamatud ja pöördumatud (või raskesti tagasi pööratavad). Võta eelmisest lausest üks komponent välja ja asjad pole nii hullud:
- kui pööre pole järsk, on lihtsam suunda muuta (kohenda veidi rooli ainult versus lappa kahe käega nii kuidas jaksad)
- kui pööre pole ootamatu, saab selleks aegsasti valmistuda (rahulikult hoog maha, suund sisse ja pööra)
- kui suunamuutus on ajutine, saab vanale suunale lihtsamini tagasi pöörata (väike kõrvalepõige praegusest trajektoorist).
Aitab jauramisest asume täpsemalt asja kallale.
Kkeerulisem reaktsioon
Me inimestena pole järskudeks pööreteks valmis (eriti mis puudutab kliimat, meie toitumist, füüsilisi vajadusi), kuna igapäeva elus oleme harjunud mõtlema lineaarsete süsteemide keeles. Näiteks vajutades auto gaasipedaali 10% kaugemale muutub auto kiirus ligikaudu 10% suuremaks alltoodud joonisel Ast Bni vajutades muutub kiirus Aₖst Bₖni. Lihtne ja loogiline nagu jooniselt näha.
Komplekssüsteemides võib juhtuda, et 10% kiiruse lisamise asemel hüppab kiirus palju rohkem kui ootame. Alltoodud joonisel on olukord sarnane eelnevaga, kuid seekord on süsteem lineaarne punktini A (kiiruseni Aₖ₁). Sealt edasi viib väiksemgi gaasi lisamine kiiruse järsult punkti Aₖ₂. Võib olla tugev jõnksatus, aga mis siis ikka, pidurdame. Trikk on selles, et selleks, et jõuda madalama kiiruse tasemeni (mis oli enne hüpet), tuleb meil gaasipedaali asendit muuta punktini B. Ja sealgi toimub järsk hüpe kiiruselt Bₖ₁kiiruseni Bₖ₂.
Punktid, kus toimuvad hüpped, on kriitilised (bifurkatsiooni) punktid. Nendele lähenedes võib väiksemgi muudatus põhjustada suuri muutusi süsteemi olekus. Komplekssüsteemil on mälu. Olenevalt, mis suunast me punktile läheneme, sõltub süsteemi reaktsioon (olles punktis Aₖ₂ ei toimu kiiret langust kiiruseni Aₖ₁, kuid vastupidine olukord on võimalik). Sellist nähtust kutsutakse hüstereesiks. Jama on lihtne kokku keerata, pärast seda heastada aga palju raskem.
Me oleme tegelikult ümbritsetud süsteemidest, mida võib nimetada komplekssüsteemideks (päriselt lineaarseid süsteeme on vähe). Kõige kokkuvõtvamalt saab komplekssüsteemi kirjeldada väljendiga “tervik on suurem kui osade summa”. Me võime uurida süsteemi üksikuid osi, kuid see ei pruugi anda olulist infot, kuidas süsteem tervikuna käitub. Kellel on huvi neist süsteemidest rohkem teada, soovitan sirvida artikli lõpus olevaid kasutatud allikaid.
Eeltoodud näide süsteemi järsust hüppest võib viidata, et tegemist on komplekssüsteemiga. Need võivad teatud maani käituda lineaarsete süsteemidena (või oleme lihtsustanud nad lineaarseteks). Kuid ei tasu lasta ennast lollitada. See, et asjad minevikus nii olid, ei tähenda, et need nii ka tulevikus lähevad.
Tihti me selliseid süsteeme kas ei näe või ei märka. Looduslik ajaskaala on oluliselt pikem kui meie kaduvväike eluiga, mistõttu hüpped, mis toimuvad aastaid/sajandeid jäävad märkamata. Geoloogilises ajaskaalas on see silmapilk. Samuti suudab loodus tihti häiringutest taastuda ning naasta eelnevasse olekusse. Justkui ükskõik, mis jura me suudame kokku keeta, suudab loodus selle ära seedida. Kuid see on petlik.
Süsteemi muutmine ebastabiilsemaks
Komplekssüsteemiga mängimine on nagu maja vundamendist kivide välja tagumine. Iga päev lüüakse maja vundamendist välja üks tellis. See viib süsteemi lähemale olekule, kus võib toimuda suur muutus (kriitilise punktini). Üks päev vajubki (vähemalt osa) majast kokku. Muidugi saab seda taastada, kuid selleks peaks sul olema aega, raha ning omanikul tuleb olla elus.
Me võime alustada mängu suhteliselt lineaarselt reageeriva süsteemiga, kuid süsteemi pidevalt togides (näiteks liike välja suretades) jõuame tugevalt mittelineaarse reaktsioonini. Alltoodud joonisel on näha, kuidas vasakus otsas on süsteem suhteliselt lineaarne, paremal aga tugevalt mittelineaarne. Süsteemi karakteristikuid muutes on võimalik muuta süsteem ebastabiilsemaks ja mittelineaarsemaks. Vasakul kelgutame sujuvalt nõlvalt alla. Paremal võime luud sodiks kukkuda.
See, et me kriitilisse punkti veel pole jõudnud ei tähenda, et seda ei ole olemas. Samas võib mittelineaarsus käituda ka meie kasuks: näiteks kliimakriisi tõsiselt võtvate inimeste arv võib kasvada hüppeliselt. Meeles tasub siiski pidada: iga mudel, kaasa arvatud ka see on lihtsustus. Praktikas võivad süsteemid käitud veelgi ettearvamatumalt.
Nüüd mõned näited, kus eeltoodud mudeli selgitab järske hüppeid süsteemis.
Muutuste näited
Tajutavalt kiire kollaps toimus Põhja-Atlandi tursavarudega 1992. aastal. Inimesed on turska püüdnud sajandeid. Ühel hetkel sai tursavaru otsa. Ootamatult. Kuidas sai see küll juhtuda? Algul arvati, et paariaastane moratoorium püügile toob tursa tagasi. Inimesed ootavad turska siiani. Mõni loodab, et 2030. aastaks taastub tursavaru jätkusuutlikule tasemele (Collapse of the Atlantic northwest cod fisher).
Tursavaru kollapsile aitas kaasa ülepüük (vanemad ja sigimisvõimelisemad isendeid jäi vähemaks) ning merevee soojenemine (jälle kliimasoojenemine) (Scheffer 197–198). Edukas kombinatsioon inimeste “me oleme alati ju nii teinud” ja komplekssüsteemist. Õnneks on meil ka midagi muud nosida peale tursa.
Teiseks näiteks on Sahara kõrb, mis tekkis suhteliselt ootamatult umbes 5500 aastat tagasi (Scheffer 82). Selle algseks põhjuseks oli maale saabuva päikese kiirgusvoo muutus. Viimane varieerub maakera päikese ümber tiirlemise orbiidi muutumise tõttu. See muutus on ise lineaarne, kuid keskkonna reaktsioon oli teatud punktis mittelineaarne. Pärast kriitilise punkti ületamist muutus Sahara kiiresti (geograafilisel ajaskaalal — mõne sajandi jooksul) kõrbeks.
Sarnaseid näiteid leiab ka maakera maakera jääkooriku kadumisest või jääaja tekkimisest, maakeral hapniku tekkimisest jne. Paljud neist muutustest käivad tsüklitena aastasadade, tuhandete või isegi miljonite jooksul (Fieguth, 125–127).
Ühes klassikalises uuringus aastast 1978 (Ludwig), leiti, et kuuski söövate pungausside dünaamika järgib hüstereesi dünaamikat. Teatud maani suudab kuusik ussidega toime tulla (näiteks linnud aitavad neid süüa). Kuid sattudes kriitilisse punkti võidakse terved kuusikud mõne aasta jooksul pintslisse pista. Ka linnud ei jaksa siis kõiki usse ära süüa. Mõne aastakümne pärast kasvab uus mets ja mõne aja pärast võib tsükkel taas alata, kui süsteem satub kriitilisse olekusse.
Pungausside näide meenutab Eesti kuusikuid laastavate üraskite toimetamist. Kui süsteem on viidud kriitilisse punkti, saame heal juhul paratamatut pidurdada, kuid üldjuhul oleme tühipaljad pealtvaatajad.
Moraal
Nagu näha pole mittelineaarsus looduses midagi olematut. Probleem on selles, et lisaks looduslikele tsüklitele ja muutustele togime me neid süsteeme, mis on meile eluks vajalikud, ise katastroofi suunas (ja ikka kohe mitmest otsast).
Me “hööveldame” ökosüsteeme õhemaks justkui sellel ei olekski tagajärgi. Naiivselt loodame, et väga suur osa majast kokku ei kuku (või vähemalt meie eluajal mitte). Siiani oleme ju kogu aeg niimoodi teinud.
Mida rohkem kliima- ja ökosüsteeme lõhume, seda enam peame ise selle süsteemide funktsioone täitma (ja noh loota, et me suudame seda 100% teha, oleks paras pähkel psühholoogidele uurida). Palju seoseid on meile teadmata, mistõttu ei pruugi meil olla aimugi, miks ja millal mõni süsteem võib kokku kukkuda, veel vähem kuidas seda taastada.
Mitmekesisus on sõna. Mida rohkem on liike, mis saadavad erinevaid funktsioone täita, seda turvalisem. Kui ühega midagi juhtub, võtab teine üle. Ehitades kogu oma eksistentsi ainult inimkonna piiritule “geniaalsusele”, teema ennast väga haavatavaks ka väikestest häiringutest. Istudes kriitilises regioonis, piisab kellegi aevastusest, et kuristikku kukkuda. Meie ei suuda kohaneda keskkonnaga, kus füüsiliselt pole võimalik elada (võib olla isegi suudame, kuid vaevalt, et see väga elamisväärne oleks). Loodus jääb alles, meiega ei pruugi nii libedalt minna.
Toimeta täna nii, et homme ei peaks laste ees häbi tundma.
Kasutatud allikad
- D. Ludwig, D. D. Jones, C. S. Holling, “Qualitative Analysis of Insect Outbreak Systems: The Spruce Budworm and Forest”, Journal of Animal Ecology, Vol. 47, №1 (Feb., 1978), pp. 315–332, https://jmahaffy.sdsu.edu/courses/f09/math636/lectures/bifurcation_ode/ludwig_ecology_78.pdf
- “Collapse of the Atlantic northwest cod fishery”, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Collapse_of_the_Atlantic_northwest_cod_fishery
- Fieguth, Paul, “An Introduction to Complex Systems: Society, Ecology, and Nonlinear Dynamics. Second Edition.”, 2017
- Sheffer, Marten, “Critical Transitions in Nature and Society”, 2009
