纳米比亚沙漠上的草原为何有数百万个神秘的“仙女环”

纳米布沙漠Namib Desert。在如此恶劣的环境中生长出如此多的草，依靠微薄的降雨勉强维持着一片草原。令人印象深刻，但也很神秘。草原上点缀着数百万个奇怪的圆圈，每个圆圈里都没有草或其他植被，共同构成了整个景观中的“仙女环”。

距离纳米比亚海岸 80 至 140 公里的内陆，草原上的圆形间隙区域在数英里外都可见，并表现出“非凡程度的空间秩序”。→https://www.sciencealert.com/images/2022/10/FairyCirclesFromAir.jpg

一个典型的仙女圈的宽度从 2 米到 10 米不等，与其他环的距离可达 10 米。

这方面的研究，主要分为两大理论阵营。

一种理论认为圆圈是由以植物根部为食的白蚁造成的，而另一种理论则认为这些草会自我组织以最大限度地利用水。

每种理论都能提供部分论据，但在2016年在澳大利亚也发现了类似的仙女环之后，白蚁说陷入困境，澳洲那里没有发现与白蚁的明确联系。

所以，现在的研究方向坚定地指向自组织，但也不能完全排除白蚁的影响。

2020年，由德国哥廷根大学生态系统建模系的 Stephan Getzin 领导的研究进一步支持了高效利用水资源的自组织模型，Getzin 和他的同事将其描述为图灵模式的新示例(一般认为豹子的斑纹就是图灵模式，大致类似于生命游戏：简单的原理却可以得到高度有组织的结构)。

在他们的最新研究中，Getzin和同事返回纳米比亚，希望找到更有说服力的证据，调查纳米布沙漠10个区域里的仙女圈。

该地区降雨稀少且不规则。研究人员指出，有时草确实会在下雨后立即出现在仙女圈内，但它们通常很快就会死去，而圈子之间的草则存活下来。

Getzin等人追踪了 10个区域的零星降雨，检查了草、它们的根和芽，以及白蚁造成的任何潜在的根损伤。

他们研究了降雨后枯草周围的状况，并在仙女圈及其周围设置了土壤湿度传感器，每半小时记录一次数据，从2020年旱季开始，一直持续到 2022 年雨季结束。

他们发现，降雨十天后，仙女环内部几乎没有新的植物生长，偶尔冒出的草很快死亡。雨后二十天，圆圈内的所有草都死了，而周围的草“又绿又软”。

圈内死草的根与圈外的根一样长，甚至更长，这表明植物正在大力投资根系生长以寻找水源。他们报告说，研究人员没有发现白蚁破坏的证据。

“圈内大部分地区没有草，这不能用白蚁的活动来解释。”Getzin 说。“但更重要的是，我们可以证明白蚁没有责任，因为草在降雨后立即死亡，没有任何生物以根为食的迹象。”

研究人员报告说，土壤传感器显示，在最初的降雨后，圆圈内外的土壤水分缓慢下降，当时草还没有长好。

然而，一旦周围的草长得很茂盛，土壤水分就会迅速消失，包括仙女圈内。

“在纳米布的高温下，这些草一直在蒸发并失去水分。因此，它们在根部周围形成土壤水分真空，水被吸向它们。”Getzin 说。

“我们的结果与研究人员的结果非常一致，他们已经证明土壤中的水在这些沙子中迅速而水平地扩散，即使距离超过 7 米。”

研究人员写道，这是“生态水文反馈”的一个令人难以置信的例子，其中贫瘠的圆圈基本上变成了水库，帮助维持边缘的草。

Getzin 指出，这项研究还可能对其他地方产生影响，因为这种自组织结构似乎可以稍稍抵消日益加剧的干旱状况——由于气候变化，这一问题在某些地方已经急剧恶化。

“通过形成均匀分布的、类似仙女圈的强烈图案景观，草作为生态系统工程师，直接受益于植物提供的水资源化差距。”Getzin 说。

“事实上，我们知道世界上其他各种恶劣旱地的相关自组织植被结构，在所有这些情况下，植物除了精确地以这种几何形状生长外，没有其他机会生存。”

该研究发表在《植物生态学、进化和系统学展望》上。

https://www.sciencealert.com/the-surreal-mystery-of-namibias-fairy-circles-may-finally-be-solved

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