非洲沙漠神秘的仙女圈

美國《生活科學(xué)》網(wǎng)站報道，非洲納米布沙漠的草地上出現(xiàn)的怪異圓形圈，也被稱為“仙女圈”，它的形成擁有各種解釋，包括認(rèn)為它是由螞蟻、白蟻，甚至是從地里滲透出導(dǎo)致雜草死亡的氣體的杰作。然而一項最新研究表明，這些仙女圈可能是植物之間地下資源競爭的自然結(jié)果。

納米布沙漠的草地最初是同質(zhì)的，但稀缺的雨水和營養(yǎng)物質(zhì)匱乏的泥土導(dǎo)致草類之間激烈的競爭，這項最新研究這樣解釋道。強(qiáng)勁的草吸收了泥土里所有的水和營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致它們相對弱的鄰居死亡并留下一個貧瘠的缺口。

隨著競爭的持續(xù)發(fā)生，這種植被缺口開始擴(kuò)張，無草地區(qū)域成為營養(yǎng)物質(zhì)和水的“蓄水池”。擁有了額外的資源，更大的草物種能夠扎根在這些缺口的外圍，穩(wěn)定的仙女圈開始形成和發(fā)展?！斑@是一個非常不錯的理論，它考慮了仙女圈的所有特征”，包括較高的草物種的存在，美國佛羅里達(dá)州立大學(xué)的生物學(xué)家沃爾特·奇爾蓋爾說道，他并沒有參與這項研究?！澳壳斑€沒有任何解釋仙女圈的理論做到這一點?！?/p>

揮之不去的神秘

仙女圈之謎困惑了科學(xué)家長達(dá)幾十年。去年，奇爾蓋爾發(fā)現(xiàn)小型仙女圈平均只維持24年，而較大的仙女圈能夠存在75年。然而，他的研究并沒有確定仙女圈最初是如何形成的，或者它們?yōu)楹蜗А?/p>

2013年早期，德國漢堡大學(xué)的生物學(xué)家諾伯特·尤爾根斯宣稱發(fā)現(xiàn)了仙女圈的白蟻理論的證據(jù)。他發(fā)現(xiàn)沙漠白蟻殖民地幾乎總是位于仙女圈的中央，在那里泥土潮濕度日益增加。他推斷稱白蟻以草根為食，殺死了吸取泥土水分的植物，隨后在干旱季節(jié)吸取產(chǎn)生的圓形缺口里的水分。然而奇爾蓋爾對這一理論持懷疑態(tài)度，他強(qiáng)調(diào)尤爾根斯混淆了因果關(guān)系。

這項研究的首席研究員、南非開普敦大學(xué)的生物學(xué)家邁克爾·克雷默也認(rèn)為白蟻理論不符合常理，他的這項最新研究發(fā)表在期刊《公共圖書館·綜合》上?！拔艺J(rèn)為解釋仙女圈現(xiàn)象的理論需要克服的主要障礙是解釋圓圈的規(guī)則分布，它們的環(huán)狀和大小?！笨死啄f道?！鞍紫仦槭裁磿?dǎo)致如此大且均勻分布的圓圈的產(chǎn)生，這一理論并沒有解釋真正的原因。”

科學(xué)家之前提出仙女圈是“自我組織的植被樣式”的例子，這主要源于植物之間的相互作用。2008年研究人員研發(fā)了一個數(shù)學(xué)模型顯示仙女圈的植被樣式取決于水資源。

激烈的競爭

為了測試這一理論，克雷默和他的同事、美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校的尼克·巴杰利用谷歌地圖和地面調(diào)查，測量了納米布沙漠里仙女圈的大小、密度和土地占用。他們搜集了仙女圈內(nèi)外不同深度的泥土樣本，分析里面的水和營養(yǎng)物質(zhì)成分。最后，他們將這些信息以及氣候數(shù)據(jù)，例如季節(jié)降雨量和溫度，輸入電腦模型里。

“我們發(fā)現(xiàn)，仙女圈的大小、占有土地的密度和程度都與可獲得的資源量有關(guān)?！笨死啄f道。如果具有較豐富的資源，例如泥土營養(yǎng)和降水，那么仙女圈較小。這并不無道理，克雷默解釋稱，因為如果環(huán)境里已經(jīng)有水和營養(yǎng)物質(zhì)，那么較高的草不需要較大的資源蓄水池來存活。另一方面，如果泥土的水和營養(yǎng)物質(zhì)較為匱乏，那么草需要較大的蓄水池維持自身。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，降雨極大的決定了納米布沙漠里仙女圈的分布，后者似乎只存在具有合適降雨量的地區(qū)（降雨既不多也不少）。如果降雨太多，大量的資源將“減緩”對資源的競爭，這些仙女圈將關(guān)閉；如果降雨太少，競爭將變得異常激烈，仙女圈也將再次消失，克雷默說道。由于仙女圈出現(xiàn)在這樣狹窄的濕度范圍內(nèi)，每年降雨量的差別將導(dǎo)致它們忽然消失和忽然再次出現(xiàn)。有了這些信息，研究人員發(fā)現(xiàn)他們能夠預(yù)測仙女圈的分布，精確度高達(dá)95%。此外，仙女圈之間規(guī)則間隔可能是圈內(nèi)競爭的結(jié)果，每一個圈內(nèi)的草與其它圈的草為資源而“競爭”。

實驗測試

克雷默注意到仙女圈仍與白蟻有關(guān)?！爱a(chǎn)生仙女圈是植物之間的競爭。白蟻則是第二現(xiàn)象，它的作用是仙女圈的維修工，能夠殺死在圈中央出現(xiàn)的草?！蹦戏潜壤胀永麃喆髮W(xué)的化學(xué)劑伊薇特·諾德認(rèn)為仙女圈的非昆蟲假設(shè)非常新穎，盡管她對這一理論的有效性仍有所懷疑。諾德并沒有參與這項研究。

“外圍的草資源競爭是如何引發(fā)一整塊空缺土地里的植物突兀且同步的死亡，目前仍不清楚?！敝Z德說道。她曾經(jīng)研究過仙女圈。“答案仍有待我們揭曉?！睘榱藴y試這項理論是否正確，克雷默計劃進(jìn)行實驗測試，他的研究只提供了這一競爭理論的相關(guān)證據(jù)?！叭绻膳Φ拇_是因水和營養(yǎng)物質(zhì)短缺而引發(fā)的，那么灌溉并施肥這些仙女圈應(yīng)該能夠?qū)е孪膳﹃P(guān)閉并重新長出植物?！?/p>

（據(jù)《邢周報》）