非洲「仙女圈」成因神秘眾說不一(圖)



非洲神秘的圓圈(網路圖片)

【看中國2013年09月23日訊】在非洲納米布沙漠南部貧瘠的土地上,出現了數以百萬計的神秘圓圈,當地人將其稱為「仙女圈」,認為是神靈現身的前兆。而科學家們則認為是植物爭奪地下礦物所致,當然也有人說是白蟻作怪,甚至是外星人所為。

美國《生活科學》網站報導,非洲奈米布沙漠的草地上出現的怪異圓形圈,也被稱為「仙女圈」,它的形成擁有各種解釋,包括認為它是由螞蟻、白蟻,甚至是從地裡滲透出導致雜草死亡的氣體的傑作。然而一項最新研究表明,這些仙女圈可能是植物之間地下資源競爭的自然結果。

奈米布沙漠的草地最初是同質的,但稀缺的雨水和營養物質匱乏的泥土導致草類之間激烈的競爭,這項最新研究這樣解釋道。強勁的草吸收了泥土裡所有的水和營養物質,導致它們相對弱的鄰居死亡並留下一個貧瘠的缺口。

隨著競爭的持續發生,這種植被缺口開始擴張,無草地區域成為營養物質和水的「蓄水池」。擁有了額外的資源,更大的草物種能夠扎根在這些缺口的周邊,穩定的仙女圈開始形成和發展。「這是一個非常不錯的理論,它考慮了仙女圈的所有特徵」,包括較高的草物種的存在,美國佛羅里達州立大學的生物學家沃爾特·奇爾蓋爾(Walter Tschinkel)說道,他並沒有參與這項研究。「目前還沒有任何解釋仙女圈的理論做到這一點。」

揮之不去的神秘

仙女圈之謎困惑了科學家長達幾十年。去年,奇爾蓋爾發現小型仙女圈平均只維持24年,而較大的仙女圈能夠存在75年。然而,他的研究並沒有確定仙女圈最初是如何形成的,或者它們為何消失。

今年早期,德國漢堡大學的生物學家諾伯特·尤爾根斯(Norbert Juergens)宣稱發現了仙女圈的白蟻理論的證據。他發現沙蟻Psammotermes allocerus殖民地幾乎總是位於仙女圈的中央,在那裡泥土潮濕度日益增加。他推斷稱白蟻以草根為食,殺死了吸取泥土水分的植物,隨後在乾旱季節吸取產生的圓形缺口裡的水分。然而奇爾蓋爾對這一理論持懷疑態度,他強調尤爾根斯混淆了因果關係。

這項研究的首席研究員、南非開普敦大學的生物學家邁克爾·克雷默(Michael Cramer)也認為白蟻理論不符合常理,他的這項最新研究發表在期刊《公共圖書館·綜合》上。「我認為解釋仙女圈現象的理論需要克服的主要障礙是解釋圓圈的規則分布,它們的環狀和大小。」 克雷默說道。「白蟻為什麼會導致如此大且均勻分布的圓圈的產生,這一理論並沒有解釋真正的原因。」

科學家之前提出仙女圈是「自我組織的植被樣式」的例子,這主要源於植物之間的相互作用。2008年研究人員研發了一個數學模型顯示仙女圈的植被樣式取決於水資源。

激烈的競爭

為了測試這一理論,克雷默和他的同事、美國科羅拉多大學博爾德分校的尼克·巴傑(Nichole Barger)利用谷歌地圖和地面調查,測量了奈米布沙漠裡仙女圈的大小、密度和土地佔用。他們蒐集了仙女圈內外不同深度的泥土樣本,分析裡面的水和營養物質成分。最後,他們將這些資訊以及氣候數據,例如季節降雨量和溫度,輸入電腦模型裡。

「我們發現,仙女圈的大小、佔有土地的密度和程度都與可獲得的資源量有關。」 克雷默說道。如果具有較豐富的資源,例如泥土營養和降水,那麼仙女圈較小。這並不無道理,克雷默解釋稱,因為如果環境裡已經有水和營養物質,那麼較高的草不需要較大的資源蓄水池來存活。另一方面,如果泥土的水和營養物質較為匱乏,那麼草需要較大的蓄水池維持自身。

研究人員還發現,降雨極大的決定了奈米布沙漠裡仙女圈的分布,後者似乎只存在具有合適降雨量的地區(降雨既不多也不少)。如果降雨太多,大量的資源將「減緩」對資源的競爭,這些仙女圈將關閉;如果降雨太少,競爭將變得異常激烈,仙女圈也將再次消失,克雷默說道。由於仙女圈出現在這樣狹窄的濕度範圍內,每年降雨量的差別將導致它們忽然消失和忽然再次出現。有了這些資訊,研究人員發現他們能夠預測仙女圈的分布,精確度高達95%。此外,仙女圈之間規則間隔可能是圈內競爭的結果,每一個圈內的草與其他圈的草為資源而「競爭」。

實驗測試

克雷默注意到仙女圈仍與白蟻有關。「產生仙女圈是植物之間的競爭。白蟻則是第二現象,它的作用是仙女圈的維修工,能夠殺死在圈中央出現的草。」 南非比勒陀利亞大學的化學劑伊薇特·諾德(Yvette Naudé)認為仙女圈的非昆蟲假設非常新穎,儘管她對這一理論的有效性仍有所懷疑。諾德並沒有參與這項研究。

「周邊的草資源競爭是如何引發一整塊空缺土地裡的植物突兀且同步的死亡,目前仍不清楚。」 諾德說道。她曾經研究過仙女圈。「答案仍有待我們揭曉。」為了測試這項理論是否正確,克雷默計畫進行實驗測試,他的研究只提供了這一競爭理論的相關證據。「如果仙女圈的確是因水和營養物質短缺而引發的,那麼灌溉並施肥這些仙女圈應該能夠導致仙女圈關閉並重新長出植物。」


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