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自然科普:在荒野上“画个圈圈”,真的是外星人干的吗?

2023-01-27 09:23:42 休闲

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在非洲南部纳米比亚的荒野荒野草原上,有一种特别很是星人共同的自然现象。在干旱草原的画个圈圈地表,会秘密地出现植物没法停顿的科普维密超模都爱健身教练暴露圆斑,这类现象被称为“仙女怪圈”。荒野

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图片来源:参考文献[6]

01

秘密的星人“仙女怪圈”:

共同的植被散布图案

纳米布戈壁风景共同,萧条萧瑟却又绚丽异常。画个圈圈这些怪圈在纳米布戈壁沿线的科普干旱草原广为散布,多至上百万个,荒野直径2~12米不等。星人每一个圆圈里都是画个圈圈暴露的沙土,没法停顿任何植被,科普而圈外却荒草丛生,荒野圆圈边沿部位的草甚至长得尤其旺盛。

“仙女怪圈”在全部纳米布广袤的战斗民族健身教练的视频干旱草原中平均散布,构成了共同的图案。从空中仰望,它们就似乎散布在织物上密密层层的圆点。

在本地人的传说中,这些秘密的圆圈是“神的萍踪”,甚至有故事传说,在纳米布戈壁草原的地下暗躲着巨龙,龙在地下吐出的毒气招致怪圈外面寸草不生。除此以外,也有人联想到麦田怪圈,以为这些圆圈是不明飞翔物着陆而留下的遗迹。

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俯瞰纳米布戈壁。图片来源:维基百科

02

争议不休:

关于“仙女怪圈”的不雅点比武

近半个世纪以来,迷信家一向试图破解“仙女怪圈”的成因,然则合了解释这类秘密的自然现象存在很多实践艰辛。“仙女怪圈”的初中生健身教练视频来源一向处于赓续的争辩傍边,由此也发生了多种不合的说法。

最为主流的说法有两种。

第一种说法是圈内植物死亡是白蚁啃食植物根部而至。在这一不雅点中,植物活动起首被假定为招致“仙女怪圈”构成的缘由原由,尤其是沙地白蚁的假说。

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沙地白蚁。图片来源:维基百科

德国植物学家Juergens等人以为,在本地草原栖息的沙地白蚁具有根草食性,会在刚抽芽的草根上寻食并是以杀逝世植物,招致构成没有植被的暴露地域;

又或是白蚁为了不让蚁窝临近的地下水流掉落,会吃掉落草叶以幸免蒸散。这类实际听起来较为复杂,是以很随便被人们接纳。

然则尔后很多研讨人员对“仙女怪圈”停止了普遍的实地开掘,大年夜多半查询访问效果都注解在这片地域内,健身教练对学历的影响甚至不存在白蚁或其巢穴,某些“仙女怪圈”与白蚁的相关性也没有因果关系。无论是沙地白蚁照样其他在“仙女怪圈”栖居的植物,都没有证据表示它们对圈中植物的根系形成了损伤。

第二种说法以为,“仙女怪圈”的构成与植物的自结构举措有关。这类实际以为,怪圈的构成是植物攫取纳米比亚稀缺水源的效果。植物经由进程根系从泥土中提取水分,在竞争进程中招致了圈内植物的干旱死亡。这类实际在最新的研讨效果中取得了进一步的证明。

在纳米布戈壁地域,由于这片戈壁极端干旱、降水弗成展看,一年生牧草的停顿是对罕有降水事宜的不静谧的短期反响。“仙女怪圈”的健身教练老师自我介绍构成与降雨有着慎密的接洽。降雨事先,由于新长出来的草只需几周就能完成其生命周期,是以,想要解开“仙女怪圈”的谜团,就需要在降雨后的野外查询访问中掌控好时机。

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图片来源:维基百科

03

迷雾渐散:

一场植物之间的水资本“攫取赛”

德国生态学家Getzin等工资懂得开“仙女怪圈”之谜已在纳米布戈壁地域跟踪查询访问了多年。

在2022年10月他们揭橥了最新的研讨效果,研讨团队跟踪剖析了2020年至2022年纳米比亚沿岸的降雨状况,并在激起草种子萌生停顿的降雨后不应时辰距离评价了“仙女怪圈”内草死亡的缘由原由,也评价了白蚁对圈中植物的影响。

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图片来源:参考文献[1]

研讨团队运用泥土湿度传感器测量了从雨季到雨季的泥土水分,研讨新出现的草在空间和时辰上若何影响泥土水分含量。效果注解,“仙女怪圈”中草的死亡缘由原由并非白蚁活动招致。

同时,测量剖析效果也发明,仙女怪圈和基质之间的水渗出速度没有体系性差异。由此得出,植物萎蔫并非由“仙女怪圈”内更快的渗出速度变成的。

但是,泥土水分测量记载却注解,降雨后“仙女怪圈”中心的草停顿矫捷,严重耗尽了“仙女怪圈”的下层泥土水分。

恰是由于植物水分勒迫,“仙女怪圈”中的草才会在降雨后立时死亡。换句话说,圈中的植物是由于圈外植物争抢水分而招致缺水死亡的。这一效果注解,纳米比亚的“仙女怪圈”是由生态水文反应而激起的自结构植被现象。

在过往的研讨中,生态学家们一向认同“仙女怪圈”可贮存地下水这一说法,“仙女怪圈”内深层的泥土湿度相较周围植被中的泥土湿度赶过几倍。但是,较高的泥土湿度重要发生在30~100cm的深度,而新的植物幼苗深刻只能在下层泥土层中抽芽,圈内下层枯燥的泥土没法支撑植物的生活。

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图片来源:维基百科

依据植被自结构实际,在干旱前提下,由于“仙女怪圈”周围的草之间的生态水文反应耗尽了下层泥土水分,是以,“仙女怪圈”间隙外部的植物会遭到严重的水分勒迫而难以停顿。

假设没有充沛的降雨供应充沛的水分,植被恢复几近弗成能。研讨团队曾目击了在罕有的强降雨今后,暴露的泥土重新变成茂密的草层。

在纳米布戈壁地域,构成“仙女怪圈”是由植物的高吸水率和相对生物量收缩的快速横向泥土水分分散所激起的。也就是所谓的“接纳-分散反应”感染招致了纳米布沙质泥土中的逆相空间生物量-水疏散布,从而招致植被间隙的构成。

基于其他研讨团队先前的实地查询访问,已证明水可在短时辰外延“仙女怪圈”之间水平移动跨越7米。这类类型的资本集中和生物量的局部聚积,招致了集团范围内自结构斑块的构成。

“仙女怪圈”的间隙和旱地相关的植被条纹和斑点的周期性构成形式,正好反响了该地域没有充沛的降雨来坚持继续的植物层的停顿。

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纳米布戈壁。图片来源:维基百科

全体而言,这项研讨一定了由“仙女怪圈”周围的草所积极引导的生态水文反应效应和横向泥土水分分散两方面成分,是最有能够招致“仙女怪圈”内植物水分勒迫,并最终招致“仙女圈”内植物快速死亡的机制。

接纳分散反应破坏了平均植被的静谧性,从而招致了所谓的“图灵形式”。

在这里趁便解释一下,数学家艾伦·图灵在1951年提出的有名的“形状发生反响分散实际”,是以图灵的模型也被称为反响分散机制,该实际成为了实际生物学的基本模型。

它描画了自然界中的图案(如圆点、斑点、条纹和螺旋形等图案)若何从平均的状况中自然发生,这类图案形式被称为图灵形式(Turing patterns)。

基于图灵形式实际,迷信家们可以用数学解释化学和生物体系中构成的静谧结构和规律的重复斑图,例如老虎和斑马鱼的条纹、豹子身上的花斑等等。

结语

在纳米布戈壁草原中,“仙女怪圈”中心停顿的草积极地改动了圈内的泥土湿度,充任着“生态体系工程师”的角色。它们经由进程构成周期性植被间隙形式并防止其他草在“仙女怪圈”内停顿,并从个中所供应的额外水资本中“获益”。

在纳米布戈壁的均质沙土中,“仙女怪圈”极为规矩的、空间周期性的聚积,使得植被之间构成高密度的间隙,并向草供应水这一“生命之源”。

这一特点,关于植物在水资本极端匮乏的状况中生活相当重要,同时也招致了“仙女怪圈”这类共同的植被间隙形式的出现。

参考文献:

[1] Cramer MD and Barger NN. PLoS ONE, 2013, 8(8): e70876.

[2] Cramer MD, et al. Ecography, 2017, 40: 1210–1220.

[3] Getzin S, et al. PNAS, 2016, 113: 3551–3556.

[4] Getzin S, et al. PPEES, 2022, https://doi.org/10.1016/j.ppees.2022.125698

[5] Juergens N. Science, 2013, 339: 1618–1621.

[6] Kappel C, et al. Commun Biol. 2020, 3: 698.

[7] Tschinkel W R.PLoS One, 2015, 10: e0140099.

[8] Turing A M. Philos. Trans. R. Soc. B, 1952. 237: 37–72.

出品|科普中国

作者|黎茵(中山大年夜先生命迷信学院)



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