在非洲南部纳米比亚沙漠 ， 以及澳大利亚西部皮尔巴拉、美国爱达荷州等地 ， 大片干旱、贫瘠的土地上 ， 均匀排列着上千个大小不等的圆圈 ， 直径大多在2米至15米 。 这些圆圈中荒草稀疏 ， 有的甚至寸草不生 。
这些神奇的圆圈被称为“仙女圈” ， 它像一道难解的题 ， 几十年来困扰着几代生态学家 。 它仍是自然界最大的谜团之一 。 最近 ， 一个德国科研团队的研究表明 ， “仙女圈”竟与计算机之父艾伦·图灵所创立的理论有关 。
总结之前世界各国研究团队的理论 ， 他们都发现 ， “仙女圈”与土壤的水分、养分以及极端天气有关 。 它是植被在“抢夺”资源时所引起的一种自发现象 。 其资源竞争原理是：圆圈内土壤中不生长植被 ， 所以水分及养分含量高 ， 充当着水库的角色 ， 可以向圆圈边沿和圆圈外的植被渗透水和营养 。
多年来 ， 来自德国哥廷根大学生态系统建模系的生态学家斯蒂芬·格津 ， 也在关注这些神秘的“仙女圈” 。 2019年 ， 格津团队用无人机和野外气象站采集数据 ， 对澳大利亚西部的“仙女圈”再次展开一系列研究 。 最近 ， 他们发表论文称 ， “仙女圈”和通常用于解释自然界中重复模式的图灵斑有着千丝万缕的关系 。
格津团队在草地生态系统中 ， 分析了“仙女圈”内外草的生长情况、大小与排布疏密程度以及土壤含水量 。 基于无人机的多光谱分析和空间显式统计数据 ， 他们测试了5个面积1公顷的样板地 ， 看草的活力是否取决于仙女圈模式 。 他们还检查了高活力草丛和低活力草丛的关系 ， 并在1平方米的小尺度上 ， 评估了火灾后草木在不同演替阶段的情况 。
结果发现 ， 与低活力草相比 ， 高活力草与“仙女圈”的系统相关性更高 。 “在自然科学中 ， 将经验生态学和物理学联系起来 ， 是最具挑战性但也是最有趣的努力之一 。 这些草通过形成对称间隔的缝隙模式 ， 积极地改造自己的环境 。 ”格津说 ， 植被得益于“仙女圈”提供的额外水分 ， 即使在非常恶劣、干旱的条件下 ， 也能保持生态系统的功能 。 如果没有草类的自我组织 ， 这个地区很可能变成沙漠 。
【艾伦·图灵|沙漠里的“仙女圈”是什么】根据图灵斑的形成原理 ， 生命力较强的植被应当聚集在一起 ， 而生命力较弱的植被则会随机散布 。 他们关于生态学的发现 ， 证明了“仙女圈”可以被图灵斑图解释 。 在发表于《生态学杂志》的论文中 ， 他们写道：正如理论模型所预测的 ， “仙女圈”是干旱地区植被的重要额外水源 ， 草是“生态系统工程师” ， 可改变其不利的非生物环境 ， 从而导致植被“自组织” 。 可见 ， 植被“仙女圈”模式可改变不利环境 。
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