Het tiende Permacultuur ontwerpprincipe is ‘Edge Effect’ – het gebruik van rand- en natuurlijke patronen voor het beste effect.
Dit ontwerpprincipe houdt zich bezig met het vergroten van de diversiteit en productiviteit in onze systemen door het emuleren van het ecologische fenomeen dat bekend staat als het “edge effect”, en de patronen die in de natuur te vinden zijn.
Om dit ontwerpprincipe te begrijpen, zullen we eerst het randeffect verkennen zoals het betrekking heeft op Permacultuurontwerp, en dan kijken hoe we de patronen van de natuur in onze ontwerpen kunnen opnemen om onze systemen efficiënter en productiever te maken.
Hoekeffect
Het randeffect is een ecologisch concept dat beschrijft hoe er een grotere diversiteit van leven is in het gebied waar de randen van twee aangrenzende ecosystemen elkaar overlappen, zoals land/water, of bos/grasland. Aan de rand van twee overlappende ecosystemen vind je soorten uit beide ecosystemen, maar ook unieke soorten die in geen van beide ecosystemen voorkomen, maar speciaal zijn aangepast aan de omstandigheden in de overgangszone tussen de twee randen.
Voor de duidelijkheid moeten we eerst enkele belangrijke ecologische termen definiëren.
- Een rand is de grens of het raakvlak tussen twee biologische gemeenschappen (b.v. bos en grasland) of tussen verschillende landschapselementen (b.v. land en water).
- Een ecotone is de overgangszone langs de randen van twee aangrenzende ecologische gemeenschappen, waar de ene ecologische gemeenschap de andere ontmoet (b.v. het gebied tussen bos en grasland). De overgang van het ene ecosysteem naar het andere kan zeer geleidelijk of zeer scherp zijn.
Randmilieus komen van nature voor bij veel ecosysteemgrenzen, enkele voorbeelden hiervan zijn:
- langs de omtrek van waterlichamen, zoals rivieren, meren en beken
- waar bossen grenzen aan rotspartijen, oevergebieden (d.w.z. rivieroevers), graslanden
- langs blootliggende rotsen en kliffen
- waar beboste gebieden grenzen aan open plekken
- waar scherpe discontinuïteiten in bodemtype of hydrologie bestaan
- waar estuaria de oceaan ontmoeten
Het volgende schema illustreert hoe het randeffect werkt:
In dit voorbeeld bevat elk ecosysteem, aangeduid met A en B, slechts drie soorten, rood, blauw en geel gekleurd.
Ecosysteem A bevat 3 soorten, voorgesteld door vierkanten, en ecosysteem B heeft er 3, voorgesteld door cirkels.
In het gebied waar ze elkaar overlappen, de ecotone genoemd, zijn er rode, blauwe en gele vierkanten en cirkels.
De combinatie van vierkanten en cirkels (die zes soorten voorstellen) levert unieke omstandigheden op die nu drie nieuwe soorten kunnen ondersteunen, voorgesteld als rode, blauwe en gele driehoeken.
Dus terwijl ecosystemen A en B elk drie soorten bevatten, bevat de overlappende overgangszone er negen.
De toename van diversiteit die het gevolg is van overlappende ecosystemen staat bekend als het randeffect.
Het ‘randeffect’ – Waar twee ecosystemen elkaar overlappen, ondersteunt het overlappende gebied soorten van beide, plus een andere soort die alleen in het overlappende gebied wordt aangetroffen.
Deze ecotonen (de gebieden waar de randen van twee ecosystemen elkaar overlappen), bevatten een grotere diversiteit aan soorten dan elk van de twee afzonderlijke ecosystemen, en hebben een aanzienlijk grotere productiviteit, en wel om de volgende redenen:
- Bronnen van beide ecosystemen zijn op één plaats toegankelijk.
- Voorwaarden zoals luchttemperatuur, vochtigheid, bodemvochtigheid en lichtintensiteitsniveaus veranderen allemaal aan de randen.
- Variaties in de omstandigheden aan de randen kunnen gunstige microklimaten creëren die unieke soorten kunnen ondersteunen.
- Verhoogde beschikbaarheid van licht voor planten langs de randen maakt het mogelijk meer planten te ondersteunen (grotere diversiteit) en verhoogt de productiviteit.
- Verhoogde plantendiversiteit verhoogt herbivore insecten, wat vogels, en uiteindelijk roofdieren, doet toenemen.
- Randen en grenzen van ecosystemen fungeren als ‘energienetten’ of zeef, die de massale beweging van materialen, voedingsstoffen en energie over hun grenzen opvangen – bladeren en grond worden door de wind tegen barrières geblazen, schelpen spoelen aan op het strand, enz.
- Aangrenzende ecosystemen zijn met elkaar verbonden via stromen van energie, materiaal (voedingsstoffen) en organismen over hun grenzen, en deze stromen kunnen sterke invloeden uitoefenen op de vruchtbaarheid en productiviteit van ecosystemen.
Het is belangrijk op te merken dat de milieuomstandigheden aan de randen van ecosystemen gewoonlijk verschillen van die diep in de ecosystemen zelf.
De toegenomen productiviteit en diversiteit als gevolg van het randeffect is duidelijk waarneembaar in de natuur. Mangrove-ecologieën (land/zee-interface) en rifecologieën (koraal/oceaan-interface) zijn enkele van de meest productieve natuurlijke systemen. Riparische gebieden (de oevers van rivieren en beken) zijn zeer rijk aan biodiversiteit. Traditionele menselijke nederzettingen bevinden zich meestal in de zeer productieve overgangszones tussen ecosystemen, zoals langs rivieren, riviermondingen of oceanen, tussen uitlopers en vlakten, aan de rand van het bos, of een combinatie daarvan.
Bij het begrijpen van randen moeten we voor ogen houden dat het de interfaces zijn waarlangs het ene ecosysteem zich verbindt met en interageert met het andere. De ecosystemen zelf functioneren niet geïsoleerd, zij zijn alle met elkaar verbonden in een web van leven, zoals alle dingen in de natuur. Het volgende fragment geeft dit idee duidelijk weer:
“…ecosysteem-ecologen hebben al heel vroeg ingezien dat ecosystemen openstaan voor de flux van levende en niet-levende materie en organismen, en dat de dynamiek van ecosystemen alleen kan worden begrepen als ecosystemen worden behandeld als open systemen die onderhevig zijn aan een soms massale verplaatsing van materialen over hun grenzen heen. Door de uitwisseling en opslag van “gemeenschappelijke valuta” als stikstof en organische koolstof tussen biotische en abiotische systeemcomponenten en hun doorstroming over systeemgrenzen heen te volgen, toonden ecosysteem-ecologen aan hoe ecosystemen functioneerden als sterk onderling verbonden netwerken.”
Bron: Bart Johnson, Kristina Hill – “Ecology and Design, Frameworks for Learning”, Island Press, 2002
Uiting the Edge Effect in Design
Zoals we hebben gezien, dienen randen als de interfaces van ecosystemen, en deze grenzen zijn veel productiever en rijker aan leven.
Wat dit betekent in termen van Permacultuurontwerp is dat:
- Er is een groter aantal wederzijds voordelige relaties tussen de elementen aan de randen.
- Edges dienen als ‘energievangers’ omdat zij de punten zijn waar materialen, voedingsstoffen en organismen door ecosystemen stromen, en er is een verhoogde kringloop van materialen en voedingsstoffen aan de randen.
- Edges creëren gunstige microklimaten.
- De randen van ecosystemen zijn zeer belangrijk voor de ondersteuning van de biodiversiteit en voor de productie van biomassa.
We kunnen ons voordeel doen met het natuurlijke verschijnsel van het ‘randeffect’ om de productiviteit en de opbrengst van de systemen die we ontwerpen te verhogen. We brengen dit teweeg door de beschikbare rand in onze ontwerpen te vergroten.
De manier waarop we rand vergroten is door te kijken naar de patronen van de Natuur en deze patronen na te bootsen in onze ontwerpen.
De Natuur is in de loop van honderden miljoenen jaren geëvolueerd om zo efficiënt mogelijk te zijn, en we merken merkwaardig genoeg dat er in de ontwerpen van de Natuur geen rechte lijnen zijn, maar een verscheidenheid aan patronen die we overal terug zien komen.
Dus, laten we eens kijken naar de patronen van de Natuur die ons in staat stellen elementen efficiënter te ordenen!
Patronen
Wanneer we naar de Natuur kijken, vinden we soortgelijke patronen die door alle vormen van leven worden herhaald. Deze patronen zijn er niet om esthetische redenen, niet alleen voor het uiterlijk, maar vanwege de efficiëntie die ze verschaffen.
De natuur heeft het verpakken van zoveel mogelijk in kleine ruimten en het optimaliseren van de organisatie van dingen geperfectioneerd. In veel natuurlijke systemen worden de oppervlakken die als raakvlakken met de omgeving dienen, gemaximaliseerd door de rand te vergroten via patronen.
Lobulaire of gekartelde patronen
Een lobvormige (met kleine lobben) of gekartelde (met vierkante inkepingen) rand biedt meer rand dan een rechte lijn.
Rivieren lopen kronkelend door het landschap, waardoor het water beter in het land doordringt en er een oeverecosysteem met een groter oppervlak ontstaat dan wanneer ze in een rechte lijn zouden lopen.
Een luchtfoto van de Mississippi-rivier
Ook het macrokosmospatroon wordt weerspiegeld in de microkosmos, onze eigen darmen kronkelen op dezelfde manier om de lengte, en dus de oppervlakte, te maximaliseren voor de opname van voedingsstoffen uit het voedsel dat we verteren.
De menselijke darmen vertonen hetzelfde golvende (gekartelde) patroon
We kunnen nog verder in de microkosmos gaan en dezelfde patronen aantreffen. Als we in de cellen van levende organismen kijken, vinden we kleine structuren die Mitochondriën worden genoemd – langwerpige organellen die in elke eukaryote (niet-bacteriële) cel worden aangetroffen. In de dierlijke cel zijn zij de belangrijkste energieproducenten, die zuurstof en voedingsstoffen omzetten in energie. Dit proces wordt aërobe ademhaling genoemd en is de reden waarom dieren zuurstof inademen.
Mitochondriën, de ‘krachtgeneratoren’ in levende cellen, vertonen een golvend patroon in hun inwendige structuur
We kunnen dit patroon in onze ontwerpen nabootsen om de beschikbare rand te maximaliseren. Als we bijvoorbeeld een vijver aanleggen, kunnen we, zonder de grootte van de vijver te veranderen, de lengte van de rand (het raakvlak tussen aarde en water) verdubbelen, en er dus twee keer zoveel productieve planten omheen persen. In het onderstaande voorbeeld laten de wiskundige berekeningen zien hoe we voor een vijver gebaseerd op n cirkel van 11,3 m, 100 vierkante meter wateroppervlak creëren, en door de rand te veranderen van een rechte in een golvende, kunnen we de effectieve omtrek verdubbelen.
Hetzelfde principe kunnen we gebruiken bij het ontwerpen van tuinperken. Een golvend pad door een tuin geeft ons meer rand om langs te planten, en meer ruimte om de tuin te betreden. We kunnen de toegankelijke ruimte en randen in een tuin vergroten met ‘sleutelgatbedden’. Een sleutelgatbed maakt een betere toegang tot de tuinperken mogelijk zonder in de grond te hoeven stappen, waardoor bodemverdichting, die de groei van planten belemmert, wordt voorkomen.
Hetzelfde concept kan op het volgende niveau van tuinbedden worden toegepast, op de feitelijke plantindeling binnen de bedden, om het gebruik van de ruimte te optimaliseren en daardoor de opbrengst te verhogen.
De cirkels geven de ruimte aan die voor elke plant is toegewezen, zodat de planten in beide gevallen op dezelfde afstand van elkaar blijven staan. Als een cirkel 15 cm (6″) breed is, dan staan de planten in beide opstellingen altijd op deze afstand van elkaar. Wanneer we het plantverband veranderen van recht naar ‘golvend’, kunnen we het aantal planten in ons tuinbed in dit voorbeeld verhogen van 70 naar 86.
Dit is het basisprincipe achter het systeem van Edge Cropping, waarbij twee gewassen in afwisselende stroken worden geplant, d.w.z. rijen tarwe met rijen luzerne ertussen, of maïs met sojabonen. De stroken kunnen in “golvende” lijnen worden geplant om de ruimte optimaal te benutten en meer planten op een bepaalde oppervlakte te zetten.
Een dergelijk systeem wordt ook meer algemeen aangeduid als “strokenteelt”, waarbij meerdere gewassen worden geteeld in smalle, naast elkaar gelegen stroken, die interactie tussen de verschillende soorten mogelijk maken, maar ook beheer met moderne apparatuur mogelijk maken. Dit is een aanpassing van het basissysteem van intercropping aan de hedendaagse, gemechaniseerde landbouwpraktijken.
Intercropping is de praktijk van het produceren van meerdere gewassen in een bepaalde ruimte. Door de eeuwen heen en over de hele wereld, zijn intercropen gebruikt om de vraag naar gewassen beter af te stemmen op het beschikbare zonlicht, water, voedingsstoffen, en arbeid. Het voordeel van intercropping boven “sole cropping” (het telen van één gewas in een veld) is dat de concurrentie om hulpbronnen tussen soorten minder groot is dan binnen dezelfde soort.
Bron: Strip Intercropping (Pm1763) januari 1999 – Iowa State University, University Extension
Edges kunnen nog veel meer vormen aannemen:
- Een zigzagpatroon voor een afrastering maakt het meer windbestendig en minder kans om te worden omgewaaid.
- Gegroefde randen, vergelijkbaar met een wafelijzer, kunnen in een droog klimaat worden gebruikt om door de wind opgeblazen puin, organisch materiaal, water en zaden op te vangen.
- Geleidelijk uithardende paden die langs de contouren van een heuvel lopen, bieden toegang tot te onderhouden groeiplaatsen.
- Een ‘sun-trap’ kan worden gemaakt met behulp van scherp gebogen grenzen om planten tegen de wind te beschermen en de warmte te maximaliseren.
Spiraalvormige patronen
Een spiraal is een ander patroon dat vaak in de natuur voorkomt, en deze vorm kan ook worden gebruikt om de hoeveelheid productieve rand die we hebben om mee te werken, te vergroten.
Spiraalpatroon in een bloem
Spiraalpatroon in een nautilusschelp
Wanneer we het patroon van een spiraal in onze ontwerpen gebruiken, gebruiken we het patroon in drie dimensies, ons spiraalpatroon kan in de lucht stijgen in plaats van plat op de grond te liggen.
De meest voorkomende toepassing van deze ontwerptechniek is een kruidenspiraal, zoals hieronder afgebeeld. De typische breedte van een kruidenspiraal is ongeveer 1,6 m (iets meer dan 5′) in diameter.
Als we deze maat gebruiken, zien we dat een eenvoudig cirkelvormig bed een oppervlakte heeft van 2,0 vierkante meter, maar als we een heuvel van grond maken van 0,5 m hoog, neemt de oppervlakte die we nu beschikbaar hebben toe tot 2,4 m. Dit is een toename van 20% in oppervlakte. Hoe hoger de spiraal (binnen redelijke grenzen), hoe meer extra oppervlakte we winnen.
Het andere voordeel van een kruidenspiraal zijn de verschillende microklimaten die worden gecreëerd.
- De kant die naar de zon is gericht is warmer en de heuvel fungeert als een thermische massa, ten gunste van de zonminnende kruiden en de kruiden die meer warmte nodig hebben.
- De kant tegenover de zon is schaduwrijker, wat de voorkeur geeft aan schaduwminnende kruiden
- De top van de kruidenspiraal is droger, omdat water gemakkelijker wegloopt, wat de voorkeur geeft aan kruiden die van droge omstandigheden houden
- De basis van de kruidenspiraal is natter, wat de voorkeur geeft aan kruiden die van meer vocht houden
Het verhoogde ontwerp maakt het mogelijk om planten te kweken die niet van overmatig bodemvocht houden in gebieden die drassig kunnen worden.
Door één enkele structuur kunnen we verticaal tuinieren om de beschikbare rand te vergroten, meerdere microklimaten te creëren, de opbrengst en productiviteit te verhogen en de tuinruimte visueel interessanter te maken.
Conclusie
Door de randen in onze ontwerpen te vergroten, breiden we de interfaces naar de omringende ecosystemen uit, vangen we meer energie en materialen op die door onze systemen bewegen, en verhogen we uiteindelijk de opbrengst en productiviteit.
Randpatronen kunnen verschillende vormen aannemen – ze kunnen golvend, lobvormig of gekarteld, zigzag of spiraalvormig zijn. Verhoogde heuvels als randen vergroten het groeigebied, bieden bescherming tegen de wind, verbeteren de drainage en creëren meerdere microklimaten.
Het is belangrijk dat we de meest geschikte soort randpatronen voor onze omgeving kiezen. Verschillende systemen zullen een verschillende aanpak vereisen, en de factoren waarmee we rekening moeten houden bij de keuze van het randpatroon zijn landschap, schaal, klimaat en plantensoorten.
Kleinschalige systemen kunnen een grotere complexiteit van het patroon ondersteunen, terwijl het voor grootschalige systemen het beste is om de patronen eenvoudig te houden om het werk dat nodig is om ze te bouwen en te onderhouden tot een minimum te beperken.
Nu we de patronen van de natuur kunnen nabootsen om de efficiëntie van onze tuinen te optimaliseren, kunnen we tuinen krijgen die er natuurlijker en esthetischer uitzien, en ook productiever zijn!