Возникновение «волшебных кругов» в пустыне, объяснили теорией Алана Тьюринга

Возникновение «волшебных кругов» в пустыне, объяснили теорией Алана Тьюринга

В 1952 году Алан Тьюринг собирался изменить представление человечества о биологии.

В знаменательной статье английский математик представил то, что стало известно как паттерн Тьюринга — представление о том, что динамика определенных однородных систем может порождать устойчивые паттерны, когда нарушается.

Такой «порядок от беспокойства» стал теоретической основой для всех видов странных повторяющихся явлений, наблюдаемых в мире природы.

Это была хорошая теория. Настолько хорошая, что спустя десятилетия ученые все еще находят ее доказательства в необычных и экзотических местах: реальные паттерны Тьюринга, воплощенные в жизнь в местах, которые сам Тьюринг никогда не видел.

Последним воплощением этого теоретического феномена стали «волшебные круги» — загадочные образования из пустынной травы, которые растут вокруг отчетливо круглых участков засушливой почвы, впервые обнаруженные в пустыне Намиб на юге Африки.

Объяснения их существования варьируются от мифических до приземленных, и совсем недавно, всего несколько лет назад, их происхождение все еще обсуждалось. Вначале считалось, что странные круги возникли из-за активности термитов под африканской почвой, но последующее открытие волшебных кругов в Австралии опровергло эту теорию, продемонстрировав, что волшебные круги существуют без твердой связи с термитами.

Снимок австралийских волшебных кругов с дрона. (Стефан Гетцин / Геттингенский университет).

С другой стороны, ученые предположили, что волшебные круги — это результат того, что растения устроились так, чтобы максимально использовать ограниченные водные ресурсы в суровой засушливой среде.

Это звучит правдоподобно, и если это правда, то это может быть еще один естественный пример паттерна Тьюринга. Но, по словам исследователей, не так много эмпирических свидетельств, подтверждающих эту гипотезу, потому что те физики, которые склонны моделировать динамику Тьюринга этих систем, редко проводят полевые исследования в пустыне в поддержку своих идей.

«Существует сильный дисбаланс между теоретическими моделями растительности, их априорными предположениями и недостатком эмпирических доказательств правильности смоделированных процессов с экологической точки зрения», — говорит эколог Стефана Гетцина из Геттингенского университета в Германии.

Согласно одной из гипотез группы, расположение кругов фей по образцу Тьюринга будет сильнее среди трав с большей зависимостью от влажности.

«Растительность извлекает выгоду из дополнительного стока воды, обеспечиваемого большими кругами фей, и, таким образом, поддерживает функционирование засушливой экосистемы даже в очень суровых засушливых условиях. Без самоорганизации трав эта область, вероятно, станет пустыней.

По словам исследователей, травы, из которых состоят волшебные круги, срастаются вместе, изменяя окружающую среду, чтобы лучше справляться с нехваткой воды в чрезвычайно засушливой экосистеме.

Команда говорит, что для дальнейшей проверки математических моделей потребуется еще больше полевых работ.

Результаты сообщаются в Journal of Ecology.

logo