解开非洲仙女圈之谜-研究人员确定了真正的来源

科学家证实，沙白蚁导致了非洲仙女圈，通过证明这些圆圈中的长期水分储存，使草的自我调节理论失去了信誉。上图是纳米布沙漠中的仙女圈。信贷:啊/分钟/ Juergens

十多年来，非洲草原上无数圆形光秃秃的斑块(被称为仙女圈)的起源一直是研究人员讨论的话题。在最近的一项研究中，汉堡大学的生物学家Norbert jrgens教授和土壤科学家Alexander Gr?ngr?ft博士证实了白蚁是造成仙女圈的原因。

同时，他们驳斥了生态系统建模者提出的解释的核心论点，即这些圆圈是由草的自我调节引起的。

早在2013年，汉堡的植物学家诺伯特·约尔根斯(Norbert j rgens)就发表文章称，沙土属的纯地下沙白蚁造成了光秃秃的土地，通过消灭沙质土壤中的植物，可以在罕见的降雨后长期储存水分。这一发表在《科学》杂志上的解释，在随后的几年里得到了来自南部非洲的昆虫学家(Mike Picker教授、john Henschel博士、Kelly Vlieghe博士)的证实。

其他研究人员也研究了这一神秘现象，例如G?ttingen大学使用建模方法。研究人员发表(Getzin et al. 2015, 2022)认为裸露斑块是由草类植物的自组织造成的，草类植物通过根系不均匀地向自身吸水，并在沙质土壤中广泛扩散，从而导致裸露斑块中草类的死亡。

此外，通过测量仙女圈下20厘米深度的土壤湿度，他们发现了干燥，他们认为这是由于周围的草快速地水平吸收水分造成的。

Norbert j rgens和Alexander Gr?ngr?ft现在在PPEES发表的文章中反驳了G?ttingen中建模者的核心论点:在他们的研究中，j rgens和Gr?ngr?ft在纳米比亚、安哥拉和南非的1700多个仙女圈中证明了沙白蚁的存在。

Getzin等人(2022)引用的土壤湿度测量结果作为自组织假说的证据，与j<s:1> rgens在2013年的土壤湿度测量结果相吻合。然而，不同的解释是不同的:建模者在表层土壤中测量，并将其干燥解释为周围草的排水，而j<s:1> rgens在2013年通过在四个不同深度(最高90厘米)同时测量表明，地下土壤中的仙女圈长时间储存了水。

j rgens说:“更重要的是，我的同事Gr?ngr?ft的分析和在实验室进行的对沙漠沙子水文特性的测量，推翻了自我调节假设的关键基础。”“白蚁生活的仙女圈的粗粒沙子的水导电性确实很高，当大雨期间有大量的水存在时，这些水可以迅速渗透到大孔隙中。然而，当沙子将容易移动的水释放到深处并干燥到不到土壤体积的8%时，情况就完全不同了。

然后，水只储存在沙粒之间的接触点上，失去了一层连续的水膜，土壤将水引导到非常低的水平。这意味着在仙女圈以下的水分水平(体积比≤5%)，很少有液态水在短距离内运输。”在潮湿的底土上直接形成的土壤表面干砂层就证明了这一物理现象。

“根据目前的知识，自我调节代表所假设的几天内几米的水平水运在物理上是不可能的。因此，关于对一种生物现象的不同解释的争论令人惊讶地由物理学决定，在这种情况下，是土壤物理学，”j rgens说。“因此，对仙女圈的土壤水分测量和在实验室中发现的沙子的土壤水力特性排除了自我调节假说作为仙女圈的解释。因此，形成仙女圈的原因很清楚——沙白蚁通过储存土壤水分获得了相当大的生存优势。”

参考文献:“沙白蚁食草性导致纳米比亚的仙女圈——对Getzin等人(2022)的回应”，作者:Norbert j rgens和Alexander Gr?ngr?ft, 2023年6月3日，植物生态学、进化和系统学展望。DOI: 10.1016 / j.ppees.2023.125745