"Bulatan Hebat" di Gurun Namib boleh dimodelkan • Elena Naimark • Berita Sains mengenai "Unsur" • Ekologi

Kalangan yang indah di Gurun Namib dapat dimodelkan

Rajah. 1. Inilah cara lingkaran misterius kelihatan di atas di Gurun Namib: di antara rumput dengan ketetapan tertentu terdapat bintik-bintik botak tanah kosong (diameter 2-12 m) dikelilingi oleh "kerah" sempit rumput tebal. Foto dari smithsonianmag.com

Para saintis telah mencadangkan model komprehensif pembentukan "lingkaran yang indah" yang disebut di Namibia – corak tempat botak biasa di sampul tumbuhan padang pasir. Model ini mengambil kira persaingan tumbuhan untuk kelembapan, yang merupakan faktor utama dalam iklim kering, serta aktiviti anai-anai, yang memusnahkan semua tumbuh-tumbuhan di atas sarang mereka. Sarang rayap, seperti yang ternyata semasa kajian model, boleh dibentuk dengan keteraturan spasial yang diketahui, dan oleh itu, penutupan tumbuh-tumbuhan di atas sarang juga memperoleh bentuk yang teratur. Menambah hubungan persaingan antara tumbuh-tumbuhan memberikan model lebih realistik, menjelaskan pembentukan lingkaran baru dan overgrowing yang lama, ketiadaan bintik-bintik botak dalam iklim yang lembap, serta ketidaksamaan sekunder dalam pengedaran penutup rumput antara bulatan.Kajian ini mengubah pencarian sebab-sebab pembentukan kalangan tersebut dalam arah yang baru, menunjuk kepada keperluan untuk mengkaji parameter yang belum dipertimbangkan.

"Lingkaran indah" (lihat bulatan Fairy) di padang pasir Namib (Rajah 1) diiktiraf sebagai salah satu misteri masa kita. Mengapa bintik-bintik telanjang muncul dalam penutupan tumbuhan seragam? Dan ia akan menjadi baik jika tempat-tempat kosong ini muncul di satu tempat, tetapi tidak – mereka meregangkan selama dua ribu kilometer di seluruh Namibia dari Afrika Selatan ke Angola. Akibatnya, ini bukan fenomena eksotik yang dihasilkan oleh pertemuan yang tidak disengajakan terhadap keadaan yang unik, tetapi manifestasi kuasa yang wajib di atas wilayah seribu kilometer.

Ia tidak boleh dikatakan bahawa misteri "bulatan indah" Namibia tidak cuba dibongkar. Sebaliknya, lingkaran ini menarik banyak usaha saintifik. Kajian mengenai taburan ruang, kepelbagaian spesies, pengukuran komposisi tanah, kelembapannya, dan parameter lain telah membentuk dua hipotesis alternatif. Kedua-dua hipotesis ini dibina berdasarkan tatasusunan bukti, sehingga mereka dilihat sebagai sama.

Yang pertama ialah tempat-tempat yang sesuai dengan anai-anai, yang memakan akar tumbuhan dan biomas mati.Oleh itu, di mana terdapat jajahan anai-anai, tempat botak terbentuk, yang dapat dikekalkan untuk beberapa waktu selepas kematian koloni tersebut.

Hipotesis kedua menyatakan bahawa corak tumbuh-tumbuhan terbentuk kerana persaingan tumbuhan individu untuk kelembapan. Di sekitar tapak pertumbuhan aktif kelembapan rumput menjadi kurang, ia berhenti berkembang di sekitar laman web ini. Tetapi di tapak itu sendiri teduhan tambahan mewujudkan keadaan yang baik untuk pertumbuhannya. Terdapat nisbah optimum plot tanah dan tidak berpopulasi, tindakan berterusan daya saing dan koperasi menimbulkan corak biasa dalam penutup tumbuhan.

Penganut hipotesis pertama bergantung pada susunan tempat dan semut rayap, semut, kajian tentang diet rayap (mereka segera makan panci diletakkan dalam lingkaran), pengukuran kelembapan tanah (ternyata menjadi lebih tinggi dari kalangan luar). Kelembapan yang lebih tinggi dalam bulatan adalah baik untuk adanya anai-anai dan ditentukan dengan tepat oleh ketiadaan tumbuhan.

Penentang – dan, dengan demikian, penganut teori kedua – objek yang rayap tidak dapat membuat corak biasa. Ia tidak dapat dielakkan secara tidak sengaja, seperti pengagihan sarang termite.Tetapi – dan ini adalah hujah kuat – lingkaran serupa diketahui di padang pasir Australia, tetapi tidak ada anai-anai di dalamnya dan sarang anai-anai diagihkan secara berbeza daripada bulatan (Rajah 2). Menurut penganut hipotesis ini, corak tetap dalam penutupan tumbuh-tumbuhan dapat ditentukan hanya oleh interaksi alam sekitar persaingan global dan bantuan bersama, sama-sama selalu dan di mana-mana.

Rajah. 2 "Lingkaran indah" (tempat botak tanah merah) di Australia, di kawasan gersang Pilbara (lihat Pilbara), menduduki kawasan seluas kira-kira satu setengah ribu meter persegi. km; pengagihan rayap dan semut di kawasan ini tidak sepadan dengan taburan tumbuh-tumbuhan. Dari artikel: S. Getzin et al, 2016. Penemuan bulu dongeng di Australia menyokong teori organisasi diri

Pakar dari Jabatan Ekologi dan Biologi Evolusi di Universiti Princeton (AS) cuba menyelesaikan dua hipotesis, bersama rakan-rakan dari Pusat Penyelidikan Mpala (Kenya), Universiti Idaho (AS), Universiti Ibrani Jerusalem (Israel) dan Universiti Strathclyde di Glasgow (UK). Mereka membuat model di mana mereka mengambil kira kedua-dua faktor – aktiviti "subversif" rayap, dan persaingan tumbuhan untuk kelembapan berharga.

Mula-mula, mereka memeriksa model sama ada corak biasa boleh dibentuk dalam penutup tumbuh-tumbuhan sebagai hasil daripada "pelucutan" anai-anai. Untuk ini, adalah perlu untuk menerima syarat berikut yang sederhana tetapi cukup realistik. Tanah jahit rayap mempunyai kawasan makanan ternak tertentu, dan sarangnya yang lebih besar, semakin besar wilayah ini. Tanah jahit rayap bersaing untuk wilayah jika kepadatan koloni menjadi besar. Tanah jajahan muda dibina di wilayah bebas, tetapi boleh dimusnahkan oleh koloni besar di kawasan kejiranan. Dan akhirnya, kehidupan tanah jajahan adalah terhad, iaitu, walaupun koloni besar tidak akan wujud selepas masa tertentu.

Semua sifat biologi ini mempunyai ungkapan kuantitatif yang telah menjadi parameter model ini. Parameter dikira berdasarkan taburan beberapa populasi semut dan anai-anai di benua yang berlainan. Pelaksanaan model dengan parameter untuk populasi yang berbeza telah menunjukkan bahawa pembentukan biasa di lokasi sarang serangga sosial mungkin berkemungkinan. Maka salah satu daripada argumen penentang teori "termite" dikeluarkan: sarang serangga sosial diedarkan di angkasa secara teratur, dan, sebagai hasilnya,kawasan makan mereka – "lingkaran yang indah" – juga menerima keteraturan tertentu.

Jika kita mengenakan beberapa peraturan mengenai kehidupan tumbuhan pada model ini, maka gambaran model yang dihasilkan akan lebih dekat kepada realiti. Peraturan-peraturan ini, iaitu, tumbuhan meliputi perlindungan diri sendiri dalam keadaan setempat bergantung pada kelembapan, mencadangkan, pertama, persaingan untuk kelembapan dan pertumbuhan rumput intensif di tempat basah, kedua, pembentukan ruang kosong di sekitar dirinya sendiri akibat kelumpuhan lokal, Ketiga, ketika tumbuh dekat dengan negara tetangga, pertumbuhan tanaman dipercepat karena shading bersama. Ia juga mengambil kira perubahan kadar pertumbuhan dengan perubahan umum kelembapan – contohnya, jika musim hujan datang. Untuk model ini, parameter yang sepadan bagi iklim yang berbeza juga dikira.

Model gabungan mengakibatkan butiran yang sangat munasabah yang tidak diperolehi dalam kedua-dua model, diambil secara berasingan (Rajah 3). Salah satu daripada ciri-ciri seperti model gabungan ialah pembentukan rim berumput tebal "lingkaran yang indah". Makan pokok di atas sarang mereka, rayap tidak hanya mengeluarkan kelembapan dari pengguna, tetapi juga melonggarkan tanah. Akibatnya, kelembapan berkumpul di bulatan, dan lebih banyak tumbuhan dapat tumbuh di sekitar tempat basah ini.Akar mereka diarahkan ke pusat tempat.

Rajah. 3 Liputan vegetatif ciri antara "lingkaran indah" (contoh kalangan Namibia): a adalah pandangan umum; b – ruang antara bulatan dengan penyelewengan sekunder salutan; c – tiruan salutan yang sama dalam model, rumput ditunjukkan di hijau melawan bumi coklat; skala adalah sama dalam b dan c; d – analisis (Fourier) bidang rumput sekunder dalam model dan data sebenar. Ia dapat dilihat bahawa sifat pertumbuhan rumput di antara bintik-bintik itu sangat serupa, oleh itu, ia dijelaskan dengan memuaskan oleh model yang dicadangkan. Rajah. dari artikel yang dipersoalkan Alam

Satu lagi hasil daripada gabungan model adalah peningkatan bulatan yang meluas dengan peningkatan hujan. Sekiranya jumlah hujan meningkat, kadar pertumbuhan rumput menjadi lebih tinggi daripada kadar penggunaannya oleh serangga. Ini menjelaskan kekurangan tempat botak dalam iklim yang lebih lembap; di sana, sebaliknya, seperti yang diramalkan oleh model, terdapat lebih banyak padat tumbuhan tumbuhan di atas sarang.

Rajah. 4 Huvelthzhi (dalam terjemahan bermaksud "bukit-bukit kecil") di Taman Negara Tygerberg (Rizab Alam Semula Jadi Tygerberg) di Afrika Selatan. Foto dari cameratrap.mywild.co.za

Dan selain itu, pola menengah yang lebih kecil, muncul dalam tiruan model penutup tumbuhan.Sesungguhnya, di dalam ruang di antara bintik-bintik itu, rumput juga tumbuh tidak sekata, membentuk kluster padat yang diselingi dengan rumput-rumputan jarang. Menghairankan, tetapi model gabungan menunjukkan kawasan tebal dan miskin ini. Kawasan dan pengedaran mereka adalah dalam persetujuan yang baik dengan gambaran sebenar.

Rajah. 5 Pengagihan tumbuh-tumbuhan yang luar biasa (jenis ini dipanggil murundus, yang diterjemahkan sebagai "timbunan besar tanah") di Taman Negara Emas di Brazil. Foto © Edu Jung dari panoramio.com

Tetapi sains tidak akan menjadi sains jika penyelesaian yang dicadangkan itu tidak menyebabkan isu-isu baru dan pertikaian baru. Salah satu daripada mereka adalah sama ada model itu boleh digunakan untuk semua fenomena yang sama, dan juga "lingkaran indah" Namibia dan Australia juga terdapat Huveltjies (Gambar 4) (Heuweltjie) di Wilayah Cape Barat Afrika Selatan, "campos de murundus" di Brazil (Rajah 5 ) (lihat AT de Oliveira-Filho, 1992. Penggabungan Kesan Pulau di Komuniti Loji), Mima di Amerika Utara.

Rajah. 6 Mima Mounds di padang rumput negeri Washington (AS). Foto dari darkroastedblend.com

Oleh itu, dalam "lingkaran indah" Australia (lihat Rajah 2), kelembapan di dalam tanah tidak diagihkan sama sekali dengan cara yang sama seperti di kalangan masyarakat Namibia. Di sana, di luar lingkaran, tanah lebih lembab daripada di dalam bulatan, dan bulatan di atas ditutup dengan kue tanah liat yang tahan lasak.Kelembapan mengalir dari kerak ini ke tepi, menghasilkan lebih banyak kelembapan di sekitar lilitan. Oleh itu, rim bulatan "bulatan yang indah" tumbuh di sepanjang lilitan bintik-bintik botak. Penjelasan ini tidak kurang logik daripada model termite-ekologi kompleks. Oleh itu, apabila membandingkan kaum Australia dan Namibia, para saintis kini perlu tertanya-tanya tentang asal-usul bulatan dan kenapa mudcake boleh terbentuk di atas mereka. Dan untuk ini, anda memerlukan set data lain. Oleh itu, penerbitan di Malaysia Alam tidak mengakhiri misteri bulatan yang indah, tetapi memberikan carian arah baru.

Sumber: Corina Tarnita, Juan Bonachela, Efrat Sheffer, Jennifer A. Guyton, Tyler C. Coverdale, Ryan A. Long & Robert M. Pringle. Asas teoretikal untuk corak tumbuhan biasa pelbagai skala // Alam. 2017. V. 541. P. 398-401.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: