非洲沙漠「仙女圈」成謎近半世紀 答案終揭曉

【2022年12月20日訊】(記者張雨霏編譯報導)近五十年來,科學家們一直對納米比亞的「仙女圈」(fairy circle)的成因感到困惑,這些大小不一的圓形怪圈大量出現在納米布沙漠的草原上,圈內寸草不生,但圈外卻長滿植被,而且數量非常多,內外形成了強烈反差。不少人推測是由白蟻造成,還有人認為是植物以某種方式設法組織起來的。

現在,德國哥廷根大學的研究人員經過深入調查發現,仙女圈內的草在降雨後不久就枯萎了,但並非白蟻啃壞的。相反,對土壤濕度的連續觀察顯示,圓圈周圍的草強烈地消耗了它們內部的水分,這很可能促成了圓圈內草的死亡。

單個的「仙女圈」。(Thorsten Becker/Wikimedia Commons)

在距離海岸約80至140公里的納米布沙漠的草原中可能會看到上百萬個仙女圈,每個圓圈的直徑都可達幾米。從遠處看,它們就像大地的「麻疹」;從近處看,又似某種神祕的「場效應」阻止了草的生長,以致在蓑草的中心,突兀地出現了一塊光禿禿的地面。

哥廷根大學的研究員近幾年前往當地做了非常仔細的調研,他們在仙女圈內及周圍安裝了土壤濕度感應器,研究時間從2020年的旱季開始到2022年的雨季結束,每隔30分鐘記錄一次土壤的水分含量,觀察降雨後仙女圈內外草的變化。

數據顯示,在降雨後十天左右,圈內的草已經開始枯萎,在降雨20天後,圈內掙扎的草已經完全死亡,呈現枯黃的狀態,但周圍的草卻生機勃勃,綠意盎然。

哥廷根大學生態系統建模系教授斯蒂芬‧蓋津(Stephan Getzin)表示,通過比較圈內外的草的根部發現,兩者幾乎一樣長,甚至圈內草的根部更長,這表明這些草都在拚命尋找水源,同時研究人員也沒有發現白蟻以根為食的證據,直到降雨後50天到60天,枯草根部的損傷才變得更加明顯。

當研究人員分析土壤水分波動的數據時,他們發現在最初降雨時,草幾乎還未發芽,所以圈內外的土壤水分下降速度非常緩慢,直到周圍的草趨向成熟,所有地區的土壤水分的下降速度都變快,即使圈內幾乎沒有草來吸收水分。

蓋津博士解釋說:「在納米比亞酷熱的環境下,草長期處於缺水的狀態,一旦降雨,草根就會瘋狂地吸水,圈外的草甚至會越線吸走圈內草的水分,成為一種競爭關係。

「通過形成均勻分布的仙女圈這樣的明顯圖案化景觀,草類自身充當了生態系統工程師的角色,直接從植被缺口提供的水資源中受益。事實上,我們從世界上其它各種嚴酷的旱地了解到相關的自組織植被結構,在所有這些情況下,植物除了正好生長在這樣的幾何形態中,沒有其它生存機會。」

這項研究對於理解類似的生態系統具有重要意義,因為了解植物的這種自組織機制可以緩衝日益加劇的乾旱所帶來的負面影響。

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