十多年来,研究人员一直在讨论非洲草原中部的众多圆形裸露斑块(即所谓的仙女圈)是如何产生的。
汉堡大学的生物学家NorbertJürgens教授博士和土壤科学家AlexanderGröngröft博士在他们当前的研究“沙白蚁食草导致纳米比亚的仙女圈——对Getzin的回应”中证实,白蚁是仙女圈的原因。同时,他们反驳了生态系统建模者提出的解释的中心论点,即圆圈是由草的自我调节引起的。该研究发表在《植物生态学、进化与系统学展望》杂志上。
早在2013年,汉堡植物学家诺伯特·尤尔根斯(NorbertJürgens)就发表文章称,裸露的斑块是由沙白蚁属的纯粹地下沙白蚁造成的,并通过消灭沙质土壤中的植物,在不频繁降雨后能够长期储存水分。这一解释发表在《科学》杂志上,并在随后的几年中得到了来自南部非洲的昆虫学家(迈克·皮克教授、约翰·亨舍尔博士、凯利·弗利格博士)的证实。
其他研究人员也研究了这一神秘现象,例如哥廷根大学使用建模方法。研究人员发表论文称,裸露斑块是由草类植物的自组织造成的,它们通过根部不均匀地吸收水分,并通过在沙土中的广泛扩散,从而导致裸露斑块中的草类死亡。
此外,通过测量仙女圈下方20厘米深度的土壤湿度,他们发现了干燥,他们将其解释为周围草丛快速水平吸水造成的。
NorbertJürgens和AlexanderGröngröft现在在PPEES发表的文章中反驳了哥廷根建模者的核心论点:Jürgens和Gröngröft在他们的研究中证明了纳米比亚、安哥拉和南非1,700多个仙女圈上存在沙白蚁。
Getzin等人引用的土壤湿度测量值。al(2022)作为自组织假说的证据与Jürgens在2013年的土壤湿度测量相一致。然而,解释不同:虽然建模者测量表土并将其干燥解释为周围草的水分流失,但Jürgens2013年,通过在四个不同深度(最高达90厘米)的同时测量表明,地下土壤中的仙女圈可以长期储存水。
“更重要的是,我的同事Gröngröft的分析和在实验室进行的沙漠水文特性的测量使自我调节假设的关键基础无效,”Jürgens说。“白蚁居住的仙界粗粒沙的导水率确实很高,当大雨期间出现大量水时,水可以很快从大孔隙中渗走。”
“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百分之八时,情况就完全不同了。那么水只储存在沙粒之间的接触点,缺少连续的水膜,土壤的导水能力下降到非常低的水平。这意味着在仙女圈以下的湿度水平(≤5%体积)下,短时间内几乎不会发生液态水输送距离。”潮湿底土正上方土壤表面干燥沙层的形成证明了这种物理现象。
“根据目前的知识,自我调节的代表所假设的几天内水平水输送超过米的情况在物理上是不可能的。因此,关于生物现象的相反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。”尤尔根斯说。
“对仙女圈的土壤湿度测量和实验室发现的沙子的土壤水力特性排除了自我调节假说对仙女圈的解释。因此,仙女圈形成的原因很清楚了——正是沙白蚁通过土壤水分储存确保了相当大的生存优势。”