Конкуренция растений за воду, термиты и воздействие растительных ядов, по мнению различных исследователей, могут быть причиной образования незарастающих кругов среди растительности африканской пустыни. В новом исследовании одно определено точно – термиты здесь ни при чем.
Обширную пустыню Намиб, простирающуюся от юга Анголы до севера ЮАР усеивают странные бесплодные пятна. Они известны как «волшебные круги», и вокруг причины этого природного явления уже несколько десятилетий продолжаются горячие научные споры.
«Взаимоотношения между противоборствующими лагерями исследователей чаще всего носят язвительный характер», — заявил изучавший «круги фей» Майкл Крамер, экофизиолог (Кейптаунский университет).
Природная магия
Целая серия исследований не приблизила ученых к единому мнению о происхождении таинственных образований. Среди теорий назывались ядовитые газы, ядовитые растения и губительные для растений микробы или грибки. Доминирующими были две теории – круги созданы термитами или же причина их возникновения кроется в конкуренции растений за ограниченный объем воды.
«Каждая новая публикация провозглашалась в СМИ как «разгадка» загадочных кругов фей», — отметил доктор Крамер, назвав такой подход «не нормальным для науки».
Представленное в октябре исследование не прекратит поиск причины «волшебных кругов», но даст гипотезе, связанной с водой, явное преимущество перед теорией термитов.
«Мы предполагаем, что растения вынуждены создавать эти круги, чтобы перераспределять воду и максимально повышать свои шансы на выживание, — заявил автор исследования Стефан Гетцин, эколог из Геттингенского университета. — Это естественное проектирование экосистем».
Последнее исследование безводного ландшафта
Пустыня Намиб – одно из наиболее засушливых мест Земли, где обычно выпадает лишь несколько сантиметров дождя в год. В 2004-м исследователи впервые предположили, что растения, конкурирующие за воду в этой суровой экосистеме, могут самоорганизовываться в «волшебные круги» — идея, первоначально адаптированная из математической теории формирования паттернов, разработанной Аланом Тьюрингом.
За последнее десятилетие доктор Гетцин и другие опубликовали более дюжины статей в поддержку гипотезы, известной как водный стресс растений.
Для своего последнего исследования доктор Стефан Гетцин и его коллеги потратили три года на изучение «волшебных кругов» на 10 исследовательских участках на 1000 км пустыни. По словам Гетцина, один из годов, 2020-й, был особенно засушливым, а 2021 и 2022-й оказались исключительно дождливыми – случай редкой удачи, позволивший исследователям сравнить полностью противоположные природные условия.
Исследовательская команда установила датчики влажности почвы, непрерывно передававшие показания каждые 30 минут, сообщая о содержании воды в песочном грунте внутри «кругов фей» и вокруг них. Ученые также изучили сотни отдельных побегов и корней растений, выкопанных через различные промежутки времени внутри кругов и с прилегающих к ним территорий.
После прошедшего дождя исследователи выяснили, что растения проросли как внутри, так и снаружи «круга фей», но за следующие 20 дней (примерно) практически все молодые побеги внутри круга погибли. Также было обнаружено, что центральные участки площадью около 20 см в «волшебных кругах» высыхают быстрее всего, что, по гипотезе ученых, вызвано активным вытягиванием воды укоренившимися растениями вокруг «кругов фей».
Растения постоянно пропускают воду через свои листья и теряют ее. Тем временем их корни активно впитывают влагу. В песчаной почве пустыни Намиб это создает эффект водного вакуума, способствующего перемещению воды из внутренней части «волшебных кругов» к корням растений по краям окружности и за их пределами. «Это похоже на то, как вы открываете зимой окно, и теплый воздух очень быстро уходит наружу», — пояснил Стефан Гетцин.
Термиты не создают «круги фей»
В отчете о новом исследовании также говорится о проверке «термитной» гипотезы, отстаиваемой экологом Норбертом Юргенсом (Гамбургский университет). В 2013 году он уверенно заявил, что «волшебные круги» в действительности созданы песчаными термитами, повреждающими корни растений.
Гетцин с коллегами отметили, что на исследуемых за три года участках термиты явно отсутствовали и не было никаких признаков, что корни у растений, погибших после сезона дождей, были погрызены насекомыми.
«Мы можем сказать, что причина очевидно не в термитах, поскольку их там вообще не было, — отметил доктор Гетцин. — Причина – иссушение почвы».
Энтомолог Уолтер Чинкель (Университет Флориды), в данном исследовании участия не принимавший, опубликовал статью в поддержку гипотезы водного стресса растений, сообщив, что новые результаты добавили «еще больше гвоздей в гроб гипотезы с термитами».
Окончательной версии все еще нет
Химик-аналитик Иветт Науде (Университет Претории), ознакомившись с отчетом исследователей, согласилась с тем, что их данные подтверждают отсутствие связи между термитами и «волшебными кругами».
Но она не считает тайну «кругов фей» разгаданной. «Многие вопросы все еще остаются без ответа», — убеждена Науде.
Она продолжает придерживаться мнения, основанного на более ранних исследованиях, что в составе почвы «волшебных кругов» имеется что-то, препятствующее росту растений.
Специалист по растениям Марион Мейер (Университет Претории) заявила, что «круги фей» могут быть вызваны ядом другого растения – молочая. Согласно исследованию, опубликованному ею ранее, млечный ядовитый сок молочая способен убивать растительность в местах, где он когда-то рос, вызывая проплешины.
Эколог Стефан Гетцин не согласен с интерпретациями, высказанными коллегами. Он считает, что ранние исследования уже одинаково подорвали как теорию с составом почвы, так и гипотезу с молочаем.