Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Экспедиция «9 Легенд Русского Севера»
Наука

Откуда в пустынях взялись загадочные «круги фей»?

Анастасия Крутикова
24 сентября 2020
33310211198_870d042eea_k.jpg
Круги фей в Намибии
Фото: Nicolas Renac / Flickr
Ученые уверяют, что разгадку сформулировал математик Алан Тьюринг еще в 1952 году.

С 1970-х ученые ведут споры вокруг происхождения «кругов фей», обнаруженных в пустыне Намиб. Эти круги усеивают пустынную равнину, будто отштампованные на ровной поверхности. Они представляют из себя ровные проплешины в траве, образованные клочками травы. В диаметре круги могут достигать от 1,5 до нескольких десятков метров. 

47133637442_d87e29b0af_k.jpg
Nicolas Renac / Flickr Круги фей в Намибии

Однако до сих пор никто так и не может конкретно определить, как именно появились эти массовые скопления пустынных узоров. Разумеется, за полвека изучения таинственных кругов были высказаны самые разные предположения: начиная с естественной радиации и заканчивая НЛО. Одной из самых обсуждаемых теорий являлась гипотеза энтомолога о том, что круги возникают по вине определенного вида песочных термитов, которые обитают в Намибии и которых не так-то просто заметить. 

Частично «термитную» теорию опровергло обнаружение таких же узоров в пустыне Австралии (где этих конкретных термитов уж точно не сыскать). Это помогло сторонникам совершенно другой гипотезы выступить на первый план.

Сама теория далеко не нова: ее сформулировал в 1952 году известный математик и криптограф Алан Тьюринг, издавший работу, посвященную математике регулярно повторяющихся узоров в природе. Позже его теорию, которая стала одним из важных положений морфогенеза, стали называть «моделью Тьюринга». С помощью модели Тьюринга можно описать практически любое формирование сложных упорядоченных структур в природе, от тигриных полос и пятен леопарда до камуфляжной окраски рыб и даже развития пальцев у позвоночных. 

В своей работе Тьюринг описал реакционно-диффузионный механизм самоорганизации структур, который осуществляется с помощью двух химических соединений, так называемых активатора и ингибитора. Если активатор усиливает собственное производство (и производство второго вещества, ингибитора), то ингибитор, в свою очередь, подавляет активность предыдущего соединения. Схема работает по принципу отрицательной обратной связи. В зависимости от параметров (силы взаимного влияния и скорости действие обеих веществ) появляются разнообразные узоры и орнаменты в живой природе.  

28518465582_edc5e6b89d_k.jpg
Круги фей в Австралии
Фото: Dr Fiona J Welsh / Flickr
28546214881_4bf41db89d_k.jpg
Круги фей в Австралии
Фото: Dr Fiona J Welsh / Flickr
28518465692_6cdcb9c93c_k.jpg
Круги фей в Австралии
Фото: Dr Fiona J Welsh / Flickr

Стефан Гетцин [Stephan Getzin], эколог из Геттингенского университета, давно разрабатывал теорию происхождения кругов фей в соответствии с моделью Тьюринга. Он утверждает, что круги фей являются естественным примером механизма самоорганизации и их появление связано с доступностью воды в пустынных районах. Рядом с одним клочком травы, где есть тень и больше влаги, всегда появится еще несколько таких же клочков травы. Их корни разрастутся во всех направлениях, высасывая всю воду с тех мест, где позже образуются пустые круги. Формирование этого пустынного узора протекает так же, как предсказывает такие процессы модель Тьюринга — даже в компьютерных симуляциях образуются схожие узоры. 

Теория была хороша, однако у нее не было практически никаких эмпирических доказательств. Чтобы получить их, Гетцин и его коллеги-исследователи прошли пешком много километров, используя дроны, оснащенные мультиспектральными камерами, чтобы исследовать круги фей с высоты птичьего полета возле шахтерского городка Ньюман в Западной Австралии.

Согласно одной из гипотез ученых, круги фей, образованные по модели Тьюринга, буду возникать там, где зависимость растений больше зависит от наличия влаги. Анализируя пространственное разделение трав с высокой и низкой жизнеспособностью и используя датчики влажности для проверки почвы, команда обнаружила, что более здоровые и жизнеспособные травы систематически чаще объединяются в круги, чем слабые растения. 

Другими словами, экологи впервые получили эмпирические данные, позволяющие предположить, что круги фей действительно самоорганизовываются в соответствии с теорией Тьюринга, сформулированной много лет назад. 

круги австралии.jpg
Journal of Ecology; doi.org/10.1111/1365-2745.13493

Команда говорит, что для дальнейшей проверки математических моделей потребуется еще больше полевых работ, но на данный момент мы уже близко подошли к тому, чтобы закрыть долгую дискуссию о возникновении кругов в пустыне. По словам исследователей, травы, из которых состоят круги фей, срастаются вместе, изменяя окружающую среду, чтобы лучше справляться с угрозами чрезвычайно засушливой экосистемы. 

«Интересно то, что травы активно создают свою собственную среду, образуя симметрично расположенные промежутки», — говорит Гетцин. «Растительность извлекает выгоду из дополнительного притока воды, обеспечиваемого большими кругами фей, и, таким образом, поддерживает функционирование засушливой экосистемы даже в очень суровых условиях. Без самоорганизации трав эта область, вероятно, станет пустыней, в которой преобладает сплошная безжизненная почва».

Исследование опубликовано в журнале Journal of Ecology

рекомендации
Информация

Как строили самое высокое здание в Центральной Азии

Звезда

Ледяные круги: вторжение инопланетян или каприз природы?

Восклицательный знак

На что способны HONOR Watch GS Pro: узнайте в спецпроекте «Время движения»!

Корзина, продукты, товары, супермаркет

Тест: как не попасть на крючок гринвошинга