Edellisessä osiossa peräänkuulutettu järjestelmien muuttaminen kestävämmäksi onnistuu vain, jos ymmärrämme, kuinka järjestelmät toimivat ja kuinka ne vaikuttavat toisiinsa. Kun jotakin järjestelmää tai sen osaa lähdetään muuttamaan, voidaan yleensä olla varmoja, että muutokset eivät jää pelkästään kyseisen järjestelmän sisään, vaan heijastuvat kaikkiin järjestelmiin, joiden kanssa se on vuorovaikutuksessa. Monet nykyiset ongelmat ovatkin aiempien, sinänsä hyvää tarkoittaneiden järjestelmämuutosten “sivuvaikutuksia”: lisääntynyt energiantuotanto fossiilisista polttoaineista on johtanut ilmastonmuutokseen, tehostunut ruoantuotanto on johtanut pohjavesien hupenemiseen ja vesistöjen rehevöitymiseen – ja niin edelleen.

Maapallo on järjestelmä, jonka voi ajatella koostuvan toistensa kanssa vuorovaikutuksessa olevista järjestelmistä. Ilmastojärjestelmä sekä maanpäälliset ja merelliset ekosysteemit ovat kaikki yhteydessä toisiinsa ja myös vaikuttavat toisiinsa. Ihmisen järjestelmät, kuten ruokajärjestelmä ja energiajärjestelmä, vaikuttavat voimakkaasti maapallon muiden järjestelmien toimintaan ja ominaisuuksiin. Ei olekaan mielekästä edes ajatella ihmisen järjestelmiä muuten kuin osana maapallon järjestelmiä, eikä maapallon järjestelmien toimintaa voi enää ymmärtää ilman, että ihmisten järjestelmien vaikutukset niihin huomioidaan. Nykyään puhutaankin yhä useammin ekososiaalisista järjestelmistä (eco-social systems tai social-ecological systems), jossa jo termin tasolla ilmenee ihmisen järjestelmien (social) ja luonnon järjestelmien (ecological) yhteenkietoutuneisuus.

Maapallon järjestelmien yhteenkietoutuneisuus – niiden riippuvuus toisistaan – on helppo käsittää, kun tiedostaa, että maapallo on suljettu järjestelmä, jonne ei merkittävissä määrin tule* tai poistu materiaa. Ulkopuolelta järjestelmään tulee ainoastaan auringon säteilyenergiaa, ja järjestelmästä poistuu energiaa maapallon lämpösäteilynä, kuten kurssin alussa opimme. Pieni osa maapallolle tulevasta auringon säteilystä pyörittää prosessia, jota kutsumme elämäksi.

Yhteyttävät organismit – kasvit ja levät – pystyvät käyttämään auringon säteilyn energiaa omaan kasvuunsa. Yhteyttämisessä auringon säteilyenergia muuttuu kemialliseksi energiaksi, ja tämän energian hyödyntämiseen perustuu kaikki elämä maapallolla (poislukien joitakin syvän meren organismeja sekä bakteereita, jotka saavat energiansa epäorgaanisista kemiallisista lähteistä). Myös fossiiliset polttoaineet ovat peräisin yhteyttämisestä: ne ovat vuosimiljoonien aikana kerääntyneiden kasvien ja levien jäänteitä, jotka ovat jääneet maakerrosten puristuksiin ja muuttaneet muotoaan.

Maapallon järjestelmien jaottelua alajärjestelmiin voi jatkaa lähes loputtomiin. Ekosysteemit esimerkiksi koostuvat muun muassa eliöyhteisöistä, jotka koostuvat eliöistä, kuten kasveista ja eläimistä, jotka taas koostuvat soluista, ja kaikkia näitä voi pitää omanlaisinaan järjestelminä.

Samoin ihmisten järjestelmiä voi jaotella hyvin monella tapaa, kuten ruokajärjestelmien murrosta käsittelevässä osiossa huomasimme. Olennaista on ymmärtää, että kaikki järjestelmät tarvitsevat toisia järjestelmiä toimiakseen. Kun jotakin järjestelmää muokataan, sillä on vaikutuksia myös muihin järjestelmiin. Näiden vaikutusten huolellinen arviointi on siis välttämätöntä, jotta vältettäisiin muutoksen mahdolliset haittavaikutukset.

Keskeisiä järjestelmien ominaisuuksia

Järjestelmien luonteeseen kuuluu, että ne ovat kehittyneet tai ne on kehitetty palvelemaan tiettyä tarkoitusta. Yksinkertaisten järjestelmien, kuten vaikkapa auton moottorin, tarkoitus on helppo hahmottaa: moottorin tarkoitus on tuottaa voimaa auton liikuttamiseksi. Monimutkaisemmilla järjestelmillä, kuten ekosysteemillä tai talousjärjestelmällä, ei ole vastaavaa ilmiselvää ja tarkasti rajautuvaa tarkoitusta, mutta ne ovat silti tarpeellisia järjestelmästä riippuvaisille olioille. Ihmiset ja muut eliöt tarvitsevat toimivia ekosysteemejä saadakseen ravintoa ja muita välttämättömiä resursseja, ja talousjärjestelmää tarvitaan ihmisyhteisöissä, jotta tarvittavat tavarat ja palvelut voidaan tuottaa ja jakaa tarvitseville. Monimutkaisten järjestelmien sisällä kaikkien tarpeet eivät kuitenkaan ole samanlaiset, ja järjestelmä voi täyttää (tai olla täyttämättä) eri osapuolten tarpeita eri lailla.

Jotta järjestelmä toimisi “tarkoituksenmukaisesti”, sen on oltava suhteellisen vakaa, eli sen toiminta ei saa muuttua rajusti. Jos ajatellaan vaikkapa ihmisruumista järjestelmänä, niin sen on toimiakseen pysyttävä varsin lähellä 37 asteen lämpötilaa. Vakaan tilan ylläpitämiseen järjestelmissä on palauttavia mekanismeja. Esimerkiksi jos ihmisen ruumiinlämpö nousee liiaksi, ihminen hikoilee viilentyäkseen. Lämmön ylläpitoon tarvitaan myös energiaa, ja nälkä on ruumiin mekanismi varmistaa tarvittavan energian saanti. Tällaisten järjestelmien, jotka palautuvat häiriöstä nopeasti alkuperäiseen tilaan, sanotaan olevan resilienttejä.

Ihmisyhteisöjen tarpeisiin kehitettyjä järjestelmiä, kuten erilaisia tuotantojärjestelmiä, pyritään usein tekemään tehokkaammiksi. Tehokkuus tarkoittaa tässä yhteydessä, että järjestelmästä saadaan nykyisillä panostuksilla joko absoluuttisesti enemmän tai parempaa “tuotetta” (tuote on tässä ymmärrettävä laajasti; esimerkiksi koulujärjestelmän “tuote” on ihmisyyteen ja eettisesti vastuukykyiseen yhteiskunnan jäsenyyteen kasvaneet oppilaat), tai että “tuotetta” saadaan aikaan aiempaa pienemmillä materiaalisen tai inhimillisen pääoman panostuksilla. Nykyisin yhä enemmän käytetty termi ekotehokkuus viittaa siihen, että “tuotteen” valmistaminen tai käyttö aiheuttaa aiempaa vähemmän haittaa luonnolle esimerkiksi pienentyneiden kasvihuonekaasujen päästöjen tai vähäisemmän luonnonvarojen kulutuksen kautta.

Järjestelmän tehokkuus ja vakaus ovat kuitenkin yleensä ristiriidassa. Esimerkiksi suhteellisen matalatehoinen auton moottori voi palvella vuosikymmeniä ilman suurempia korjauksia, kun huipputehoinen kilpa-auton moottori vaatii jatkuvaa korjausta. Järjestelmän tehokkuutta voidaan tavoitella esimerkiksi poistamalla järjestelmästä päällekkäisyyksiä tai tehostamalla joidenkin järjestelmän osien hyödyntämistä.

Järjestelmän tehostaminen kuitenkin tyypillisesti vähentää järjestelmän kykyä sietää häiriöitä ja palautua niistä, eli vähentää niiden resilienssiä. Ekosysteemeissä on esimerkiksi monia lajeja, jotka toimivat suurinpiirtein samalla tavalla: hajottajaeliöt hajottavat kuolleita organismeja ja kierrättävät ravinteita, kasvit yhteyttävät ja tuottavat ravintoa eläimille ja niin edelleen. Monimuotoisessa ja -lajisessa ekosysteemissä yhden tai muutaman lajin häviäminen ei todennäköisesti juurikaan muuta yhteisön toimintaa, kuten tuotetun biomassan määrää. Biomassan tuotantoa voidaan kuitenkin lisätä poistamalla kaikki paitsi kaikkein nopeakasvuisin kasvilaji tai -lajike sekä lisäämällä ravinteiden määrää esimerkiksi lannoitteilla. Tällaiset ekosysteemit, ja niiden tuotanto, romahtavat kuitenkin täysin, jos esimerkiksi ilmasto muuttuu valitulle kasvilajille epäsuotuisaksi, jos kasvustoon leviää uusi tauti, tai jos lannoitusta ei voidakaan järjestää. 

Järjestelmän tehostaminen ja optimointi voi aiheuttaa ongelmia myös järjestelmän ulkopuolisissa muissa järjestelmissä. Edellisen esimerkin yksilajinen, tehostettuun biomassan kasvatukseen optimoitu järjestelmä esimerkiksi vähentää hyötyjä, joita monilajinen järjestelmä tuottaisi: elinympäristöjä muille eliöille ja monia erilaisia hyötyjä ihmiselle (näitä käsiteltiin kurssin ensimmäisessä osiossa). Äärimmilleen tehostetun järjestelmän epävakaus lisää myös riskejä kaikissa riippuvaisissa järjestelmissä, kuten vaikkapa biomassaa jalostavassa teollisuudessa ja sen liitännäisjärjestelmissä. 

Yhteenvetäen voi todeta, että monimutkaisessa toisistaan riippuvaisten järjestelmien verkostoissa jonkin tietyn järjestelmän optimoiminen huomioimatta muita järjestelmiä (niin sanottu osaoptimointi) johtaa usein kokonaisuuden kannalta huonompaan lopputulokseen. Tähän liittyen on hyvä huomata, että ihmisen yhteiskunnissa järjestelmät on usein ositettu toiminnan tehokkuuden nimissä (esimerkiksi talouden, oikeuden, politiikan, uskonnon ja kasvatuksen järjestelmiksi). Nämä osajärjestelmät tarkastelevat yhteiskuntaa ja muiden järjestelmien toimintaa omasta rajatusta näkökulmastaan, mikä aiheuttaa vaikeuksia, kun käsitellään ympäristöongelmien kaltaisia moniulotteisia asioita, jotka eivät rajaudu yhden osajärjestelmän sisälle. 

Suosittelemme seuraavaksi katsomaan Donella Meadowsin luennon kestävistä järjestelmistä (“Sustainable Systems”). Kuten aiemmin kurssilla kerrottiin, Meadows oli kirjoittamassa Rooman Klubin “Kasvun Rajat” -raportia ja on yksi tunnetuimmista järjestelmätieteen tutkijoista. Luento on vuodelta 1999 (Meadows kuoli vuonna 2001), eikä tuon ajan esitysteknologia tietenkään ole nykypäivän standardien mukaista. Sisältö sen sijaan on edelleen tutustumisen arvoista. Luennon alussa valkokankaalle heijastettu teksti löytyy laatikosta videon alta luennon seuraamisen helpottamiseksi. Saat tekstityksen videoon myös suomeksi kytkemällä tekstityksen päälle ja valitsemalla asetuksista käännöskieleksi suomen.

Tervetuloa jatkokurssille!

Sarjan seuraava verkkokurssi "Järjestelmät ja planetaarinen hyvinvointi" keskittyy erityisesti erilaisten järjestelmien ominaisuuksien ja toiminnan syvempään ymmärtämiseen. Kurssilla syvennetään tässä osiossa mainittuja teemoja ja käsitellään muun muassa järjestelmien kynnysarvoja ja keikahduspisteitä, epälineaarisia vasteita, vaihtoehtoisia vakaita tiloja sekä erilaisia takaisinkytkentöjä. Olet lämpimästi tervetullut kurssille! 

Pohdittavaksi: Mieti jotain sinulle tuttua järjestelmää, pientä tai suurta. Mikä on tämän järjestelmän tarkoitus? Tuottaako järjestelmä sitä, mitä sen pitäisi tuottaa? Onko järjestelmä tehokas ja vakaa?  Voit jakaa pohdintasi ja keskustella muiden kurssilaisten kanssa allaolevasta linkistä avautuvalla sivulla.

Jäikö tästä osioista jotain mieleen, mitä haluaisit kommentoida? Vapaaehtoinen.