Исследователи были предупреждены о природном явлении в Австралии по фотографии, сделанной австралийским коллегой, который отправил им аэрофотоснимок региона, окружающего город Ньюман. На фотографии были изображены растительные узоры, очень похожие на круги фей, которые когда-либо встречались только на юге Африки.
В мире науки существуют различные теории относительно того, как возникают эти бесплодные круги, окаймленные травой. Некоторые исследователи объяснили это с помощью термитов или муравьев. Теория гласит, что эти насекомые поедают корни травы, убивая их. Другие ученые считают, что ядовитый угарный газ поднимается из недр Земли под кругами и убивает растительность.
А третий лагерь считает, что бесплодные районы просто возникают сами по себе при определенных условиях. Количество воды, доступной на переходе от пустыни к лугам, недостаточно для непрерывного растительного покрова. Таким образом, отдельные растения соревнуются за драгоценную воду и образуют характерный травяной ковер с дырками.
Эксперт по кругу фей доктор Стефан Гетцин из UFZ уже много лет поддерживает третью теорию. Пейзажи с воздуха внесли свой вклад в это убеждение. В более ранних исследованиях он проанализировал точное местоположение бесплодных пятен. «В кругах фей интересно то, что они распространяются с большой регулярностью и однородностью даже на обширных территориях, но встречаются только в узком поясе осадков», — объясняет он. Он считает, что этот узор, напоминающий шестигранную структуру сот, скорее всего, является результатом конкуренции за воду.
Он и его соавторы Хези Ижак и Эхуд Мерон из Университета Бен-Гуриона в Негеве в Израиле также подтвердили эту оценку с помощью компьютерного моделирования. «Долгое время экологи не были уверены, что растения в засушливых регионах могут самоорганизоваться, потому что теоретические принципы этих процессов лежат в физике», — говорит Стефан Гетцин и указывает на кропотливую подготовительную работу, проделанную двумя его израильскими коллегами. «Но с тех пор становится все более очевидным, насколько важен этот процесс».Несмотря на это, некоторые коллеги настроены скептически. Одно часто слышимое возражение состоит в том, что, если бы за них отвечал такой механизм, аналогичные структуры должны были бы существовать и в других засушливых областях на Земле.
В конце концов, луга Намибии — далеко не единственное место, где растения соревнуются за воду. Известно, что засуха вызывает интересную растительность и в других местах. Но бесплодные участки на пастбищах с такой регулярной шестигранной структурой не появляются нигде, кроме Намибии.Это объясняет, почему Стефан Гетцин был так взволнован, получив в 2014 году аэрофотоснимок из Австралии.
Чтобы более внимательно изучить явление, Гетцин и его израильский коллега Хези Ицхак отправились в Австралию. Ученые измерили бесплодные круги, сравнили температуру их поверхности с температурой на участках с растительностью и нанесли на карту признаки муравьев и термитов в четырех частях почти необитаемого региона. Они наблюдали, как вода стекает в этих областях, и взяли образцы почвы для последующего анализа в лаборатории. К этому они добавили оценку аэрофотоснимков, статистический анализ ландшафтов и компьютерное моделирование.
С тех пор они убедились, что на самом деле это настоящие круги фей с тем же узором, что и те, что в 10 000 км от Намибии.Исследователи также нашли новые доказательства, подтверждающие их теорию возникновения бесплодных пятен. В то время как в Намибии обычно обитают два-три вида термитов или муравьев, которые суетятся в кругах фей и открывают возможности для спекуляций, ситуация в Австралии более ясна. «Там мы в большинстве случаев не находили гнезд в кругах, и, в отличие от Намибии, в Австралии не существует загадочных песчаных термитов», — сообщает Стефан Гетцин. «А те, которые мы нашли, имеют совершенно другую схему распространения, чем круги фей».
Для него это явное указание на то, что бесплодные участки образовались не в результате деятельности животных, а из-за того, как растения организуются. Эта теория также подтверждается тем фактом, что доминирующие травы рода Triodia, встречающиеся в непосредственной близости от кругов фей, также образуют другие типичные узоры засухи, такие как полосы, лабиринты или пятна с отдельными растениями, окруженными голой землей. В частности, полосы и лабиринты образуются преимущественно на твердых слоях почвы с течением по суше, как это обычно наблюдается на деревьях, выстроенных вдоль горных склонов.
Проведя исследования на местах, исследователи также узнали, как почва и растительность взаимодействуют в этом регионе. Если австралийская суглинистая почва не защищена растительностью, ее поверхность не просто сильно нагревается. Он запекается до твердой корки, сквозь которую вода почти не может проникнуть. Вода, которая попадает под редкие ливневые дожди, стекает по поверхности, что создает чрезвычайно плохие условия для прорастания растений, так что голые участки остаются бесплодными.
Иное дело там, где растет первая трава. Растения поддерживают более прохладную поверхность и более рыхлую почву, поэтому осадки легче просачиваются внутрь. Это позволяет другим растениям заселять территорию, и условия снова немного улучшаются — это мелкомасштабный, самовоспроизводящийся процесс, в результате которого появляется трава. ковер с разрывным рисунком покрывает большие площади.«В Намибии песчаные почвы кругов фей намного более проницаемы, и осадки могут легко стекать», — говорит Стефан Гетцин.
Таким образом, под бесплодными территориями образуются резервуары, снабжающие окружающую траву влагой за счет процессов диффузии в почве. «Детали этого механизма отличаются от Австралии», — поясняет он. «Но он дает одинаковый узор растительности, потому что обе системы разрывов вызваны одной и той же нестабильностью».Стефан Гетцин теперь хочет продолжить изучение этого явления. Он считает, что вполне вероятно, что в других засушливых и малонаселенных регионах мира есть еще неизвестные круги фей.
Эпоха открытий еще далека от завершения.