讓科學家們困惑了近50年的納米比亞「仙女圈」之謎終於解開

近50年來，研究人員一直對納米比亞的「仙女圈」的起源感到疑惑。它歸結為兩個主要假設：要嘛是白蟻負責，要嘛是植物以某種方式設法組織起來。

現在，哥廷根大學的研究人員表明，仙女圈內的草在納米布沙漠的降雨後不久就枯萎了，但白蟻活動並沒有導致裸露的斑塊。相反，對土壤濕度的連續觀察顯示，仙人圈周圍的草強烈地消耗了它們內部的水分，這很可能促成了仙人圈內草的死亡。

根據哥廷根大學的研究，莫名其妙的圓圈是由供給植物的水的自然壓力造成的，而不是白蟻啃壞的。這些發現最近發表在《植物生態學、進化和系統學展望》雜誌上。

在納米布地區，距離海岸線80至140公里的地方可能會發現數百萬個仙女圈。草原上的這些圓洞每個都有幾米寬，它們共同形成了一個可識別的圖案，在周圍幾英里內都可以看到。研究人員研究了眾多沙漠地區的零星降雨事件，並分析了草，它們的根和芽，以及潛在的白蟻根部損害。

白蟻是生活在世界各地的大群小昆蟲，它們經常被指責為導致草死亡的罪魁禍首。研究人員謹慎地調查了仙人圈內枯萎的草的情況。此外，他們在仙人圈內和周圍安裝了土壤水分傳感器，從2020年的旱季開始到2022年的雨季結束，每隔30分鐘記錄一次土壤水分含量。

這使研究人員能夠準確地記錄仙人圈周圍新出現的草的生長如何影響仙人圈內和周圍的土壤水分。他們調查了整個納米布地區十個地區的圈內和圈外的水滲透的差異。 

研究人員在納米布的幾個地區調查了仙女圈內草的死亡情況。仙女圈內的淡黃色死草的根部與仙女圈外生機勃勃的綠草的根部一樣長，一樣沒被破壞。沒有白蟻活動的跡象。資料來源：Stephan Getzin博士

數據顯示，降雨後大約十天，圈內的草已經開始死亡，而圈內的大部分區域根本沒有草發芽。降雨後20天，圈內掙扎的小草已經完全死亡，顏色發黃，而周圍的小草卻生機勃勃，綠意盎然。

當研究人員檢查圈內草的根部並與圈外的綠色草進行比較時，他們發現圈內的根部與圈外的根部一樣長，甚至更長。這表明，這些草正在努力生長根部以尋找水。然而，研究人員沒有發現白蟻以根部為食的證據。直到降雨後50至60天，死草上的根部損傷才變得更加明顯。

哥廷根大學生態系統建模系的Stephan Getzin博士解釋說。"圈內大部分地區突然沒有草，這不能用白蟻的活動來解釋，因為沒有生物量供這些昆蟲取食。但更重要的是，我們可以證明白蟻不應該負責，因為草在降雨後立即死亡，沒有任何生物在根部取食的跡象"。

合著者Sönke Holch於2021年2月在納米布下載數據記錄器的數據，當時草的生物量達到高峰。

當研究人員分析關於土壤水分波動的數據時，他們發現在最初的降雨後，當草還沒有建立起來時，圈內和圈外的土壤水分下降非常緩慢。然而，當週圍的草已經很成熟時，所有地區的土壤水分在降雨後的下降速度都非常快，儘管圈內幾乎沒有草來取水。

Getzin解釋說。"在納米比亞的強熱環境下，草是長期處於蒸騰和失水狀態下。因此，它們的根部周圍形成了土壤水分真空，水被吸引到它們身上。我們的結果與研究人員的研究結果非常一致，他們表明土壤中的水在這些沙地中迅速地水平擴散，甚至超過7米的距離。通過形成均勻分佈的仙女圈的明顯圖案的景觀，這些草作為生態系統工程師，直接從植被間隙提供的水資源中受益。事實上，我們從世界上其他各種嚴酷的旱地瞭解到相關的自組織植被結構，在所有這些情況下，植物除了正好生長在這樣的幾何形態中，沒有其他生存機會。"

這項研究對於理解類似的生態系統具有意義，特別是在氣候變化方面，因為植物的自組織可以緩衝日益乾旱化所引起的負面影響。