Обширные луга в пустыне Намиб на юге Африки испещрены множеством пятен. Поля «волшебных кругов», как их называют, окаймлены участками растительности, но внутри травы нет, они абсолютно пустые. Их диаметр — от 3 до 20 метров, они простираются на сотни километров. На спутниковых снимках круги выглядят потусторонними.
Согласно местным легендам, их создали боги, которые оставили свои следы на красной земле. Но формирование «волшебных кругов» больше связано с математикой и биологией, чем с фольклором. То, что может выглядеть как случайность, может вовсе не быть таким.
Основные теории
Ученые ломали голову над происхождением сказочных кругов Намибии почти полвека. Все сводилось к двум основным теориям: либо виноваты термиты, либо растения каким-то образом самоорганизуются. Что понять, в чем причина, исследователи следили за спорадическими дождями в нескольких регионах этой пустыни и изучали травы, их корни и побеги, а также потенциальные повреждения корней, вызванные термитами.
Во всем виноваты термиты?
Термитов, крошечных насекомых, которые живут большими колониями по всему миру, часто обвиняют в смерти растений. Чтобы понять, кто виноват, ученые очень внимательно изучили обстоятельства гибели трав в кругах сразу после дождя, который вызвал новый всплеск растительности.
Они установили датчики влажности почвы внутри и вокруг сказочных кругов, чтобы регистрировать содержание влаги в почве с 30-минутными интервалами, начиная с засушливого сезона 2020 года и заканчивая сезоном дождей 2022 года.
Исследователям удалось точно зафиксировать, как рост новых трав вокруг кругов повлиял на почвенную воду внутри и вокруг кругов. Они изучили различия в инфильтрации воды между внутренними и внешними кругами в десяти регионах Намиб.
Что показало исследование?
Данные показали, что примерно через десять дней после дождя травы внутри кругов уже начали отмирать. В это же время на большей части внутренней площади она не выросла вообще. Через двадцать дней после осадков трава внутри кругов, которая пыталась выжить, была полностью мертвой и желтоватого цвета. А вот зелень вокруг — живой и зеленой.
Когда исследователи изучили корни трав внутри кругов и сравнили их с растительностью снаружи, они обнаружили, что корни внутри были такими же длинными или даже длиннее, чем те, что снаружи. Это указывало на то, что изо всех сил «старались», чтобы вырастить корни в поисках воды. Однако биологи не нашли доказательств того, что термиты питаются ими. Только через пятьдесят-шестьдесят дней после дождя повреждение корней мертвой травы стало более заметным.
Кто же виноват?
Как объясняют авторы исследования, внезапное отсутствие травы в внутри кругов нельзя объяснить активностью термитов. У этих насекомых не было биомассы, которой они могли бы питаться. Но, что еще более важно, ученые «оправдали» термитов — трава погибала сразу после дождя без каких-либо признаков того, ей питались.
Когда ученые проанализировали данные о колебаниях влажности почвы, то обнаружили, что снижение уровня почвенной влаги внутри и снаружи кругов было очень медленным после первоначальных дождей, когда травы еще не прижились. Однако, когда они хорошо укоренились, снижение количества почвенной влаги после дождя было очень быстрым во всех областях. Даже несмотря на то, что в кругах почти не было травы, которая могла бы поглощать воду.
Что в итоге?
Ученые объясняют, что при сильной жаре в Намибе травы постоянно испаряются и теряют воду. Следовательно, они создают вокруг своих корней почвенно-влажный вакуум, и вода сама «притягивается» к ним. Результаты исследования полностью согласуются с результатами ученых, которые ранее показали, что вода в почве быстро и горизонтально диффундирует в пески даже на расстояние более семи метров.
В итоге, формируя узорчатые ландшафты из равномерно расположенных волшебных кругов, травы действуют как инженеры экосистемы и напрямую извлекают выгоду из водных ресурсов, обеспечиваемых пробелами в растительности.
Новое исследование имеет значение для понимания подобных экосистем, особенно когда речь идет об изменении климата. Дело в том, что самоорганизация растений защищает из от негативных последствий, вызванных усилением засушливости планеты.
Читать далее:
Сигнал Starlink взломали, чтобы использовать его в качестве альтернативы GPS
НАСА раскрыло происхождение Хаумеи — самой загадочной планеты Солнечной системы
Физики преодолели стандартный квантовый предел с помощью «квантовой жути»