神秘的仙女圈

趙漢斌

在納米比亞沙漠間，分布著數(shù)千個神秘的禿斑圓圈，包圍著圓圈的是高高的草，這樣的景觀往往綿延數(shù)千米，從高空俯瞰，奇幻無比。人們對此提出了許多解釋，包括土壤中的物質(zhì)含量、隕石、不明飛行物甚至原住民死亡后的“鬼魂”。

有人認(rèn)為這些圓圈是“仙女”創(chuàng)造的，也有人說是外星人曾光臨這些地區(qū)時留下來的“痕跡”。納米比亞當(dāng)?shù)氐膫髡f認(rèn)為，地底深處藏著一條巨龍，它呼出的毒氣殺死了地表的植被，形成了這些圓圈。

神秘的仙女圈確實讓人腦洞大開，人們提出各種猜想，但要講清楚其來源，還得靠科學(xué)考察和深入的研究。

2013年，德國漢堡大學(xué)的生物學(xué)家諾伯特·尤爾根斯宣稱自己發(fā)現(xiàn)了仙女圈形成的秘密。尤爾根斯曾數(shù)十次往返納米比亞，花了6年多的時間研究仙女圈。在每個采樣的仙女圈中，他幾乎都發(fā)現(xiàn)了一種鼻白蟻科的沙地白蟻。而且，這些小家伙的巢穴幾乎總是位于仙女圈的中央，那里泥土濕度明顯高于圈外地帶。

尤爾根斯解釋說，這些白蟻在土壤中鉆洞時破壞了植物的根部，并以植物的根為食，才使圓圈內(nèi)的土壤變得貧瘠，植物不再生長。因此雨水可以徑直向下滲透，匯集到地下，生活在圓圈內(nèi)的白蟻便可在干燥的沙漠中獲得充足的水分和食物，在惡劣的環(huán)境中生存下來。尤爾根斯因此推斷，是白蟻造就了這些圓圈。

美國佛羅里達(dá)州立大學(xué)的生物學(xué)家沃爾特·奇爾蓋爾對此持懷疑態(tài)度，他強(qiáng)調(diào)說，尤爾根斯混淆了因果關(guān)系。南非開普敦大學(xué)的生物學(xué)家邁克爾·克雷默也認(rèn)為“白蟻說”不符合常理。他認(rèn)為，解釋仙女圈現(xiàn)象的理論，需要克服的主要障礙是解釋圓圈的規(guī)則分布、大小以及它們?yōu)楹问黔h(huán)狀?？死啄硎荆紫仦槭裁磿?dǎo)致如此大且均勻分布的圓圈的產(chǎn)生，尤爾根斯的理論并沒有解釋出真正的原因。

奇爾蓋爾曾研究指出，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，他的研究并沒有確定仙女圈最初是如何形成的，以及它們?yōu)楹蜗А?/p>

克雷默的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，是降雨多少決定了納米比亞沙漠里仙女圈的分布，仙女圈似乎只存在于降雨量穩(wěn)定而稀少的地區(qū)。如果降雨太多，大量植物將緩和對資源的競爭，這些仙女圈將關(guān)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。

由于仙女圈出現(xiàn)在這樣狹窄的濕度范圍內(nèi)，每年降雨量的差別，將導(dǎo)致它們忽然消失或忽然再次出現(xiàn)。基于這個邏輯，研究人員發(fā)現(xiàn)他們能夠預(yù)測仙女圈的分布，精確度高達(dá)95%。此外，仙女圈之間規(guī)則間隔，可能是每一個圈周邊的草與其他圈之間為資源而競爭的結(jié)果。

當(dāng)然，克雷默也不否認(rèn)仙女圈與白蟻存在關(guān)聯(lián)。他認(rèn)為，產(chǎn)生仙女圈是植物之間的競爭。白蟻則是第二現(xiàn)象，它的作用是仙女圈的維修工，能夠殺死在圈中央出現(xiàn)的草?？偟膩碚f，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，仙女圈是植被在“搶奪”資源時所引起的一種自發(fā)現(xiàn)象。其資源競爭原理是：圓圈內(nèi)土壤中不生長植被，所以水分及養(yǎng)分含量高，充當(dāng)著“水庫”的角色，可以向圓圈邊沿和圓圈外的植被滲透水和營養(yǎng)。

多年來，來自德國哥廷根大學(xué)生態(tài)系統(tǒng)建模系的生態(tài)學(xué)家斯蒂芬·格津，也在關(guān)注這些神秘的仙女圈。2019年，格津團(tuán)隊用無人機(jī)和野外氣象站采集數(shù)據(jù)，對澳大利亞西部的仙女圈再次展開了一系列研究。他們得出的結(jié)論是，仙女圈竟然和通常用于解釋自然界中重復(fù)模式的圖靈斑有著千絲萬縷的關(guān)系。

格津團(tuán)隊在草地生態(tài)系統(tǒng)中，分析了仙女圈內(nèi)外草的生長情況、大小與排布疏密程度以及土壤含水量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與低活力草相比，高活力草與仙女圈的系統(tǒng)相關(guān)性更高?！霸谧匀豢茖W(xué)中，將經(jīng)驗生態(tài)學(xué)和物理學(xué)聯(lián)系起來，是最具挑戰(zhàn)性但也是最有趣的研究之一。這些草通過形成對稱間隔的縫隙模式，積極地改造自己的環(huán)境。”格津說，植被得益于仙女圈提供的額外水分，即使在非常惡劣、干旱的條件下，也能保持生態(tài)系統(tǒng)的功能。如果沒有草類的自我組織，這個地區(qū)很可能變成沙漠。

根據(jù)圖靈斑的形成原理，生命力較強(qiáng)的植被應(yīng)當(dāng)聚集在一起，而生命力較弱的植被則會隨機(jī)散布。他們關(guān)于生態(tài)學(xué)的發(fā)現(xiàn)，證明了仙女圈可以被圖靈斑圖解釋。正如理論模型所預(yù)測的，仙女圈是干旱地區(qū)植被的重要額外水源，草是“生態(tài)系統(tǒng)工程師”，可改變其不利的非生物環(huán)境，從而導(dǎo)致植被“自組織”。