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神秘的仙女圈,竟也与图灵的理论有关 [复制链接]

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原创科技日报科技日报

◎科技日报记者赵汉斌

纵然人类已将触角伸向了遥远的太空,但对自己居住的地球仍有众多无法解释的谜团。

随着航空业和无人机的发展,观察地表有了新的视角:人们看到非洲南部纳米比亚沙漠,以及澳大利亚西部皮尔巴拉、美国爱达荷州等地,在大片干旱贫瘠的土地上,均匀排列着上千个大小不等的圆圈,直径大多在2至15米。这些圆圈中荒草稀疏,有的甚至寸草不生。

这些神奇的圆圈被称为“仙女圈”,它像一道难解的题,几十年来困扰着几代生态学家。它也是自然界最大的谜团之一。最近,一个德国科研团队的研究表明,仙女圈竟然与计算机之父艾伦图灵所创立的理论有关。

生物过程观点

创造仙女圈的竟然是白蚁

在纳米比亚沙漠间,分布着数千个神秘的秃斑圆圈,包围着圆圈的是高高的草,这样的景观往往绵延数千米,从高空俯瞰,奇幻无比。人们对此提出了许多解释,包括土壤中的物质含量、陨石、不明飞行物甚至原住民死亡后的“鬼魂”。

纳米比亚沙漠中的仙女圈。来源:Tarnitaetal.

有人认为这些圆圈是“仙女”创造的,也有人说是外星人曾光临这些地区时留下来的“痕迹”。纳米比亚当地的传说认为,地底深处藏着一条巨龙,它呼出的毒气杀死了地表的植被,形成了这些圆圈。

神秘的仙女圈确实让人脑洞大开,人们提出各种猜想,但要讲清楚其来源,还得靠科学考察和深入的研究。

年,德国汉堡大学的生物学家诺伯特尤尔根斯宣称自己发现了仙女圈形成的秘密。

尤尔根斯曾数十次往返纳米比亚,花了6年多的时间研究仙女圈。在每个采样的仙女圈中,他几乎都发现了一种鼻白蚁科的沙地白蚁。而且,这些小家伙的巢穴几乎总是位于仙女圈的中央,那里泥土湿度明显高于圈外地带。

尤尔根斯解释说,这些白蚁在土壤中钻洞时破坏了植物的根部,并以植物的根为食,才使圆圈内的土壤变得贫瘠,植物不再生长。因此雨水可以径直向下渗透,汇集到地下,生活在圆圈内的白蚁便可在干燥的沙漠中获得充足的水分和食物,在恶劣的环境中生存下来。尤尔根斯因此推断,是白蚁造就了这些圆圈。

来源:国际在线

但美国佛罗里达州立大学的生物学家沃尔特奇尔盖尔对此持怀疑态度,他强调说,尤尔根斯混淆了因果关系。

南非开普敦大学的生物学家迈克尔克雷默也认为“白蚁说”不符合常理。他发表在《公共图书馆综合》期刊上的研究认为,解释仙女圈现象的理论,需要克服的主要障碍是解释圆圈的规则分布、大小以及它们为何是环状。克雷默表示,白蚁为什么会导致如此大且均匀分布的圆圈的产生,尤尔根斯的理论并没有解释出真正的原因。

非生物过程观点

与土壤水分养分及极端天气有关

奇尔盖尔曾研究指出,小型仙女圈平均只维持24年,而较大的仙女圈能够存在75年。然而,他的研究并没有确定仙女圈最初是如何形成的,以及它们为何消失。

但克雷默的团队发现,是降雨多少决定了纳米比亚沙漠里仙女圈的分布,仙女圈似乎只存在于降雨量稳定而稀少的地区。如果降雨太多,大量植物将缓和对资源的竞争,这些仙女圈将关闭;如果降雨太少,竞争将变得异常激烈,仙女圈也将再次消失。由于仙女圈出现在这样狭窄的湿度范围内,每年降雨量的差别,将导致它们忽然消失,或忽然再次出现。基于这个逻辑,研究人员发现他们能够预测仙女圈的分布,精确度高达95%。此外,仙女圈之间规则间隔,可能是每一个圈周边的草与其他圈之间为资源而竞争的结果。

图片来源:视觉中国

当然,克雷默也不否认仙女圈与白蚁存在关联。他认为,产生仙女圈是植物之间的竞争。白蚁则是第二现象,它的作用是仙女圈的维修工,能够杀死在圈中央出现的草。

年,来自美国科罗拉多大学的迈克尔克拉默和同事尼科尔巴格测量了纳米比亚仙女圈的大小和排列密度,也发现这些数据都与土壤中的水分和养分含量有关。

与克雷默团队观点相似,他们认为如果当地降雨量小、土壤贫瘠,地面上会形成许多巨型的仙女圈,这些沙土圈可以储存水分、养分,并通过渗透供给周边的植被;相反,如果当地降雨量变大,土地富含养分,则仙女圈会排布稀疏并变小。

总的来说,这些研究团队都发现,仙女圈是植被在“抢夺”资源时所引起的一种自发现象。其资源竞争原理是:圆圈内土壤中不生长植被,所以水分及养分含量高,充当着“水库”的角色,可以向圆圈边沿和圆圈外的植被渗透水和营养。

图灵斑观点

植被仙女圈模式可改变不利环境

多年来,来自德国哥廷根大学生态系统建模系的生态学家斯蒂芬格津,也在

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