Ученые ломали голову над происхождением загадочных кругов Намибии почти полвека. Все сводилось к двум основным теориям: либо термиты виноваты, либо растения каким-то образом самоорганизуются. Теперь исследователи из Геттингенского университета показали, что травы в кругах погибали сразу после дождя, а деятельность термитов не вызывала голых пятен. Вместо этого измерения влажности почвы показывают, что травы вокруг кругов сильно истощают воду внутри кругов и тем самым, вероятно, вызывают гибель травы внутри кругов.
Примерно в 100 километрах от побережья в пустыне Намиб есть множество кругов — относительно круглых промежутков в районах произрастания травы, каждый шириной в несколько метров, вместе образующих характерный узор на всем ландшафте и видимых на многие километры вокруг.
Исследователи следили за спорадическими дождями в нескольких регионах этой пустыни и изучали травы, их корни и побеги, а также потенциальные повреждения корней, вызванные термитами.
Термитов, крошечных насекомых, живущих большими колониями по всему миру, часто обвиняли в гибели трав. Исследователи очень внимательно изучили обстоятельства гибели трав в кругах сразу после дождя, который вызывал новый рост трав.
Кроме того, они установили датчики влажности почвы внутри и вокруг кругов, чтобы регистрировать содержание влаги в почве с 30-минутными интервалами, начиная с засушливого сезона 2020 года и заканчивая сезоном дождей 2022 года.
Это позволило ученым точно зафиксировать, как рост новых появляющихся трав вокруг кругов влиял на почвенную воду внутри и вокруг кругов. Они исследовали различия в инфильтрации воды между внутренними и внешними частями кругов в десяти регионах Намиб.
Данные показывают, что примерно через десять дней после дождя травы внутри кругов уже начали отмирать, в то время как на большей части внутренней площади кругов трава вообще не проросла.
Через двадцать дней после дождя борющаяся трава внутри кругов была полностью мертвой и желтоватого цвета, в то время как окружающие травы были живыми и зелеными.
Когда исследователи изучили корни трав внутри кругов и сравнили их с зелеными травами снаружи, они обнаружили, что корни внутри кругов были такими же длинными или даже длиннее, чем корни снаружи. Это указывало на то, что травы прилагали усилия для роста корней в поисках воды.
Однако исследователи не нашли доказательств того, что термиты питаются корнями. Только через пятьдесят-шестьдесят дней после дождя повреждение корней мертвой травы стало более заметным.
Ученые говорят, что «внезапное отсутствие травы в большинстве областей внутри кругов нельзя объяснить активностью термитов, потому что у этих насекомых не было биомассы, которой они могли бы питаться. Но что еще более важно, мы можем показать, что термиты не виноваты, потому что трава погибает сразу после дождя без каких-либо признаков того, что термиты питаются корнями».
Когда исследователи проанализировали данные о колебаниях влажности почвы, они обнаружили, что снижение уровня почвенной влаги внутри и снаружи кругов было очень медленным после первоначальных дождей, когда травы еще не прижились.
Однако, когда окружающие травы были хорошо укоренены, снижение количества почвенной влаги после дождя было очень быстрым во всех областях, даже несмотря на то, что в кругах почти не было травы, которая могла бы поглощать воду.
«При сильной жаре в Намибе травы постоянно теряют воду. Следовательно, они создают вокруг своих корней почвенно-влажный вакуум, и вода притягивается к ним. Наши результаты полностью согласуются с результатами исследователей, которые показали что вода в почве быстро и горизонтально диффундирует в эти пески даже на расстояние более семи метров».
Формируя сильно узорчатые ландшафты из равномерно расположенных кругов, травы действуют как инженеры экосистемы и напрямую извлекают выгоду из водных ресурсов, обеспечиваемых пробелами в растительности.
«Фактически, мы знаем родственные самоорганизующиеся структуры растительности из различных других суровых засушливых земель в мире, и во всех этих случаях у растений нет другого шанса выжить, кроме как расти точно в таких геометрических образованиях» — говорят ученые.
Это исследование имеет значение для понимания подобных экосистем, особенно в отношении изменения климата, поскольку самоорганизация растений защищает от негативных последствий, вызванных усилением засушливости.
Результаты были опубликованы в журнале Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics.