Dziwne, pozbawione roślinności okrągłe plamy ziemi pojawiają się na stepie na obszarze afrykańskiej pustyni Namib. Naukowcy od lat interesują się tym zjawiskiem i próbują wytłumaczyć jego przyczyny. Dotąd jednak nikomu nie udało się znaleźć takiego wyjaśnienia zagadki tych obiektów zwanych czarcimi kręgami, które przekonałoby wszystkich.

Dotychczasowe hipotezy mówiły m.in. o działaniu mrówek albo termitów, a także wydobywaniy się z ziemi gazu, który powoduje obumieranie roślin. Teraz pojawiła się kolejna teoria. Według najnowszych badań opublikowanych w czasopiśmie "PLOS ONE", "łyse" plamy na afrykańskim stepie mogą być efektem naturalnego procesu konkurowania roślin między sobą o podpowierzchniowe zasoby.

Silne trawy wysysają pokarm

Według zespołu badawczego z Uniwersytetu w Kapsztadzie, stepowa roślinność na wąskim skrawku terenu między środkową Angolą na samym początku rozwoju jest dość jednorodna. Jednak rzadkie opady i uboga w składniki odżywcze gleba sprawiają, że poszczególne trawy zaczynają między sobą konkurować o te dobra.

Te silniejsze wysysają je szybciej i bardziej intensywnie, sprawiając, że słabsze rośliny obumierają, tworząc luki w zarośniętym obszarze. Powiększające sie jałowe miejsca stają się w końcu rezerwuarami składników pokarmowych i wody, a najsilniejsze trawy, które wcześniej wygrały konkurencję, zakorzeniają się na ich obwodach.

- To naprawdę dobra teoria, ponieważ obejmuje wszystkie charakterystyczne cechy czarcich kręgów, w tym obecności wysokich traw. Żadna inne proponowana hipoteza tego nie wyjaśnia - skomentował Walter Tschinkel, biolog z Uniwersytetu Stanowego Florydy, który nie był zaangażowany w te badania.

Termity nie przekonały badaczy

Sam również zajmował się tajemniczymi kręgami. W zeszłym roku odkrył, że te o mniejszych rozmiarach utrzymywały się średnio przez 24 lata, a największe nawet przez okres 75 lat. Jednak jego prace nie określały przyczyn, dla których powstają one w danych miejscach albo znikają.

Swoją teorię na ten temat w kwietniu ogłosił natomiast Norbert Juergens, biolog z Uniwersytetu w Hamburgu. Uznał on, że za powstawanie "łysych" placów mogą odpowiadać termity, które żywią się korzeniami traw w tych miejscach gruntu, gdzie zgromadzone zostają największe ilości wody. Jednak Tschinkel odnosił się do tezy Niemca krytycznie, twierdząc, że pomylił on zależność z przyczynowością.

Również Michael Cramer, biolog z Uniwersytetu w Kapsztadzie i główny autor publikacji w "PLOS ONE" uważa, że teoria termitów nie jest przekonująca. - Myślę, że główną przeszkodą, jaką musza przezwyciężyć wyjaśnienia, jest wytłumaczenie regularnego rozstawu pustych miejsc, ich kolistych kształtów oraz rozmiarów - powiedział. - Nie ma żadnego powodu, dla którego termity miałyby powodować powstawanie tak dużych i równomiernie rozmieszczonych kręgów - podkreślił.

Modelowa samoorganizacja

Teoria, jaką przedstawia sam Cramer ze współpracownikami, wpisuje się w kierunek rozważań już wcześniej proponowany przez naukowców, zakładający istnienie pewnych "wzorów samoorganizacji roślinności", powstających na skutek interakcji między roślinami. W 2008 r. opracowano nawet model matematyczny pokazujący, jak rozwój takich wzorów w postaci czarcich kręgów może przebiegać w zależności od dostępności wody.

Żeby przetestować tę teorię Cramer i jego koleżanka Nichole Barger z Uniwersytetu Kolorado w Boulder, określili rozmiary, gęstość i miejsca występowania czarcich kręgów w Namibii, korzystając z danych Google Earth oraz zebranych podczas badań naziemnych. Potem pobrali próbki gleby z różnych głębokości wewnątrz i na zewnątrz ich obwodów i zbadali i zawartość odżywczą. Następnie wszystkie uzyskane informacje wprowadzili do swoich modeli komputerowych, uzupełniając je o dane klimatyczne takie jak sezonowe opady i temperatury.

Kluczowa ilość opadów

- Okazało się, że wielkość kręgów, ich zagęszczenie i stopień występowania w krajobrazie są związane z ilością dostępnych zasobów. Konkretnie, kręgi są mniejsze, jeśli mają więcej zasobów takich jak azot w glebie i woda deszczowa - powiedział Cramer. Jak wyjaśnił, to ma sens, bo wyższe trawy nie potrzebują dużych zapasów składników odżywczych, jeśli są one dostępne w środowisku. Wymagają natomiast solidnej rezerwy potrzebnych do przetrwania substancji, gdy gleba jest w nie uboga.

Naukowcy odkryli również, że to opady deszczu silnie określają rozmieszczenie czarcich kręgów w Namibii. Pojawiają się one tylko w miejscach, w których ilość deszczu jest odpowiednia - nie za mała, ale też nie za dużo. Jak powiedział Cramer, kiedy opady były obfite, konkurencja ustawała, w przypadku opadów skąpych natomiast szczególnie się zaostrzała. Obie sytuacje skutkowały zanikaniem kręgów.

Przewidzieli rozwój kręgów

Kiedy naukowcy ustalili, że "łyse" miejsca mogą występować tylko w określonym zakresie wilgotności, przez co na danym terenie potrafią zaniknąć na długo, a potem ponownie się pojawić, odkryli też, że dzięki tym informacjom mogą przewidywać ich występowanie z 95-procentową skutecznością. Kolejny aspekt, czyli regularne odstępy między poszczególnymi kręgami, Cramer tłumaczy konkurencją między nimi - czyli już nie między poszczególnymi roślinami, ale całymi ich systemami, otaczającymi dany "rezerwuar".

Naukowiec zaznacza, że wcześniejsze badania Norberta Juergensa pasują do jego tezy, ale inaczej postrzega ich znaczenie. - Tym, co tworzy kręgi, jest konkurencja między roślinami. Termity są zjawiskiem wtórnym, a ich rola polega na utrzymywaniu kręgów poprzez wycinanie wyrastających w środku nowych traw - powiedział biolog.

Planuje też przeprowadzenie eksperymentów, które miałyby w większym stopniu potwierdzić, czy jego teoria jest słuszna. - Jeśli czarcie kręgi naprawdę rozwijają się z powodu braku wody i składników odżywczych, proste podlewanie i nawożenie powinno sprawić, że zanikną, zostaną zarośnięte - skomentował ten zamiar Walter Tschinkel.

Autor: js/mj / Źródło: livescience.com