Никто точно не знает, как образуются эти круги. Новые данные свидетельствуют о том, что растения могут реагировать на обезвоживание местности.
Происхождение устрашающе идеальных кругов в восточной части пустыни Намиб озадачивало ученых на протяжении десятилетий. Круги, видимые как участки голой почвы на засушливой и травянистой местности, кажутся равноудаленными друг от друга, как будто кто-то методично опускал формочку для печенья на землю.
Спутниковые снимки показывают, что в этом районе могут быть миллионы таких «волшебных кругов», но ученые спорят о том, что может объяснить существование хотя бы одного круга диаметром до 20 метров. Возможно, термиты грызут корни растений? Может быть, травы каким-то образом создают узоры? Или токсин уничтожил почву? Или, может быть, инопланетяне рассматривают пустыню как потенциальное место для посадки? (Спойлер: это никогда не инопланетяне.)
«За созданием этих паттернов должны стоять очень сильные упорядочивающие силы, потому что в противном случае было бы гораздо больше шума и гораздо меньше порядка», — сказал Стефан Гетцин, эколог пустыни из Геттингенского университета, опубликовавший множество статей об этих кругах. «Это очарование волшебных кругов».
Теперь Гетцин и его коллеги получили новые убедительные доказательства, объясняющие загадочные круги в этом регионе. Они указывают на жесткую конкуренцию растений за воду на засушливой местности. Исследователи говорят, что периодические узоры растительности, такие как волшебные круги, также могут все чаще появляться по всему миру в условиях потепления климата. Проще говоря, растения могут бороться друг с другом, чтобы выжить в засушливых условиях, крадут воду у своих соседей, что оставляет голый круг.
Гетцин впервые лично увидел эти загадочные круги, когда учился в Университете Намибии более 20 лет назад. Он опубликовал свое первоначальное исследование на эту тему в 2000 году, в котором назвал явление «волшебными кругами» из-за его смутного сходства с «волшебными кольцами» грибов, которые часто можно увидеть в лесах. (Эти двое не связаны, кроме названия, и ни один из них не был создан феями.)
Сказочные круги Намибии необычны не только своим внешним видом, но и расположением. Они проявляются в одном из самых засушливых районов мира, образуя очень узкую полосу, на которую выпадает всего от 70 до 120 миллиметров осадков в год. Переместитесь всего на 30 километров на восток, где годовое количество осадков составляет около 150 миллиметров: там, по словам Гетцина, не видно кругов фей, а травяной покров сплошной.
«Это очень убедительный признак того, что это явление вызвано водой или климатом», — сказал Гетцин. «Волшебные круги — это, по сути, выражение того, что влаги недостаточно для поддержания непрерывного растительного покрова. Травы самоорганизуются, чтобы собрать эту ограниченную воду наиболее оптимальным способом».
За последние три года Гетцин и его команда собрали полевые данные в Намибии, чтобы проверить эту гипотезу. Команда установила датчики для измерения содержания воды в почве и выкопанной траве. После дождя они обнаружили, что внутри и снаружи круга фей росла трава. Однако через несколько недель трава внутри круга погибла, а растения на периферии сохранились. Они также обнаружили, что влажность почвы в верхних нескольких дюймах внутри круга уменьшилась, несмотря на отсутствие травы.
Гетцин объяснил, что растения на периферии круга вытесняют траву внутри круга за воду. Команда даже обнаружила, что у этих периферийных растений более длинные корни, что позволяет им лучше откачивать воду в стороны. В результате внутри круга остается недостаточно воды для роста травы.
Но почему растения расположены по кругу?
По словам Гетцина, форма круга позволяет отдельным травам максимизировать доступность воды. Круг, который имеет небольшое отношение длины окружности к площади, ограничивает количество окружающих растений и увеличивает количество воды, доступной для этих растений. В то время как в квадрате большее количество растений должно делить такое же количество воды.
«С точки зрения конкуренции, это наиболее логичная структура для доступа к этим ограниченным водным ресурсам», — сказал Гетцин.
Гетцин признает, что у растений нет мозга как такового, но это разумная математическая закономерность. Несколько кругов также расположены на равном расстоянии друг от друга, создавая равномерно повторяющийся узор в виде сот — часть его жуткого вида. Исследователи называют этот однородный дизайн паттерном Тьюринга, впервые объясненным математиком Аланом Тьюрингом.
«Не только животные действуют как инженеры экосистемы. Растения делают то же самое», — сказал Гетцин. «Растет понимание того, что растения могут быть более разумными, чем мы думаем».
За пределами Намибии волшебные круги также были обнаружены в австралийской пустыне. Гетцин и его команда отправились в Австралию и установили, что круги также формируются в результате конкуренции между растениями и самоорганизации.
Некоторые исследователи рассматривают эти пространственные модели как потенциальный инструмент для того, чтобы справиться с более жаркими и сухими условиями, которые постоянно усиливаются в условиях изменения климата.
«Люди говорят о переломных моментах, приближающихся к моменту, когда система рухнет», — сказал Эхуд Мерон, физик из Университета Бен-Гуриона в Негеве в Израиле, опубликовавший статьи вместе с Гетцином. «Есть много альтернативных путей реагирования. Некоторые из них устойчивы».
Мерон и его коллеги изучают, как экосистемы, которым угрожает опасность, могут выжить за счет формирования пространственных паттернов. Его исследования показывают, что растительность будет перестраиваться и самоорганизовываться в ответ на то, насколько сухой будет окружающая среда.
Хорошо увлажненная среда может иметь однородную растительность, но растительность становится более неоднородной по мере уменьшения количества осадков, чтобы максимизировать доступность воды для конкурентоспособных растений. Однородная растительность может превращаться в узоры пробелов (например, волшебные круги). Образцы разрывов могут превратиться в полосы растительности даже в более сухом климате. Когда количество осадков уменьшается, полосы могут превращаться в пятна.
Не все согласны с объяснением Гетцина. Австралийский эколог Фиона Уолш и ее коллеги утверждают, что круги фей в Австралии были созданы термитами, питающимися корнями травы. Тем не менее, Гетцин сказал, что он не нашел признаков поврежденных корней в своих образцах ни в Австралии, ни в Намибии.
Марион Мейер, коллега-исследователь волшебных кругов, не считает, что термиты или муравьи являются причиной намибийских волшебных кругов, но все же находит объяснение Гетцина неубедительным. Он предлагает другую теорию: ядовитое растение под названием молочай когда-то росло там, где сейчас находятся волшебные круги, и убивало полезные микробы, которые помогают травам выживать в пустыне. Он сказал, что токсичный латекс растения также препятствует поглощению воды почвой, что объясняет отсутствие воды у поверхности круга.
Гетцин также опубликовал литературу, опровергающую микробную теорию Мейера, но Мейер сказал, что «в науке хорошо не соглашаться и удивляться».
«Волшебные круги очень трудно убедительно доказать», — сказал Мейер, химик растений из Университета Претории в Южной Африке. «Думаю, спустя много лет ученый предоставит больше доказательств. Тогда, в конце концов, правильная теория будет принята. Но на данный момент он все еще открыт».
