童话圈的秘密揭开了神秘面纱植物自组织

近半个世纪以来，科学家们一直对童话圈的起源感到困惑。它归结为两种主要理论：要么白蚁负责，要么植物以某种方式自组织。

现在，哥廷根大学的研究人员受益于纳米布沙漠中两个异常好的降雨季节，表明仙界内的草在降雨后立即死亡，但白蚁活动并没有导致的斑块。相反，连续的土壤湿度测量表明，圆圈周围的草会强烈消耗圆圈内的水分，从而可能导致圆圈内的草死亡。研究结果发表在《植物生态学、进化与系统学透视》上。

在距离纳米布海岸约80-140公里的地方，有数百万个仙女圈 - 草原上的圆形间隙，每个空隙都只有几米宽，共同形成一个独特的图案，横跨整个景观，并在周围数英里处可见。研究人员追踪了沙漠中几个地区的零星降雨事件，并检查了草，它们的根和芽，以及白蚁引起的潜在根部损伤。白蚁是生活在世界各地大群落中的小昆虫，经常被指责为草的死亡。研究人员非常谨慎地调查了雨后仙女圈内禾本科植物死亡的情况，这引发了草的新生长。此外，他们还在童话圈内和周围安装了土壤湿度传感器，从2020年旱季到2022年雨季结束，每隔30分钟记录一次土壤水分含量。这使得研究人员能够精确地记录圆圈周围新出现的草的生长如何影响圆圈内和周围的土壤水分。他们调查了纳米布十个地区的圆圈内外渗水的差异。

数据显示，降雨后大约十天，草已经在圆圈内开始死亡，而圆圈的大部分内部区域根本没有草发芽。降雨二十天后，圆圈内挣扎的草完全死亡，颜色淡黄色，而周围的草则充满活力和绿色。当研究人员从圆圈内检查草的根，并将它们与外面的绿草进行比较时，他们发现圆圈内的根与圆圈内的根一样长，甚至比外面的根长。这表明草正在努力促进根部的生长以寻找水分。然而，研究人员没有发现白蚁以根为食的证据。直到降雨后五六十天，死草的根部损伤才变得更加明显。哥廷根大学生态系统建模系的Stephan Getzin博士解释说：“圆圈内大多数地区突然没有草不能用白蚁的活动来解释，因为这些昆虫没有生物量可供其食。但更重要的是，我们可以证明白蚁是不负责任的，因为草在降雨后立即死亡，没有任何生物以根部为食的迹象。

当研究人员分析土壤水分波动的数据时，他们发现，在最初的降雨之后，当草尚未建立时，圆圈内外的土壤水分下降非常缓慢。然而，当周围的草已经建立起来时，降雨后土壤水的下降在所有地区都非常快，即使圆圈内几乎没有草来取水。Getzin解释说：“在纳米布的强烈高温下，草正在永久地蒸腾并失去水分。因此，它们在根部周围产生土壤水分真空，水被吸引到它们身上。我们的结果与研究人员的结果非常一致，他们已经表明，即使在超过七米的距离上，土壤中的水也会在这些沙子中快速和水平地扩散。

Getzin补充说：“通过形成均匀分布的仙女圈的强烈图案景观，草充当生态系统工程师的角色，并直接受益于植被间隙提供的水资源。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，植物除了在这种几何形态中生长之外，没有其他生存的机会。这项研究对理解类似的生态系统具有重要意义，特别是在气候变化方面，因为植物的自组织缓冲对干旱化增加引起的负面影响。