Происхождение многочисленных круглых открытых участков на африканских лугах, известных как круги фей, уже более десяти лет является предметом дискуссий среди исследователей. В недавнем исследовании биолог профессор Норберт Юргенс и почвовед доктор Александр Гренгрофт из Гамбургского университета подтвердили, что термиты являются причиной волшебных кругов. В то же время они опровергают главный аргумент, выдвинутый разработчиками экосистемных моделей, о том, что сказочные круги возникают в результате саморегуляции трав.
Ученые подтвердили, что песчаные термиты создают африканские волшебные круги, и опровергли теорию о том, что луга саморегулируются, продемонстрировав, что эти волшебные круги со временем накапливают воду. На фото выше — сказочный круг в пустыне Намиб. Источник изображения: UHH/MIN/Juergens
Еще в 2013 году гамбургский ботаник Норберт Юргенс опубликовал статью, в которой указывалось, что чистые подземные термиты рода Psammotermes создают открытые участки и обеспечивают длительное хранение воды, несмотря на нечастые дожди, уничтожая растения в песке. Это объяснение было опубликовано в журнале Science и подтверждено в последующие годы южноафриканскими энтомологами (профессором Майком Пиком, доктором Джоном Хеншелем, доктором Келли Флиг).
Это загадочное явление также изучалось другими исследователями, например, из Геттингенского университета, с использованием методов моделирования. Исследователи опубликовали статьи (Гетцин и др., 2015, 2022), в которых утверждается, что голые участки вызваны самоорганизацией травянистых растений. Травянистые растения поглощают воду неравномерно через корневую систему и за счет обширной диффузии в песчаной почве, что приводит к гибели травянистых растений на голых участках.
Кроме того, измерив влажность почвы на глубине 20 сантиметров под сказочными кругами, они обнаружили явления высыхания и объяснили их тем, что окружающая трава быстро впитывает воду в горизонтальном направлении.
В статье для PPEES Норберт Юргенс и Александр Грёнгрофт опровергают главный аргумент геттингенских моделистов: в своем исследовании Юргенс и Александр Грёнгрофт продемонстрировали присутствие песчаных термитов на более чем 1700 волшебных кругах в Намибии, Анголе и Южной Африке.
Измерения влажности почвы, приведенные Getzin et al. (2022) в качестве доказательства гипотезы самоорганизации совпадают с объяснениями Юргенса 2013. Однако два объяснения различаются: разработчики модели проводили измерения в верхнем слое почвы и интерпретировали высыхание верхнего слоя почвы как окружающую траву, отводящую влагу, в то время как Юргенс показал в 2013 году, одновременно измеряя влажность почвы на четырех разных глубинах (до 90 см), что сказочные круги в недрах могут хранить воду в течение длительных периодов времени.
«Более того, анализ и лабораторные измерения гидрологических свойств пустынного песка, проведенные моим коллегой Гленном Грофтом, сводят на нет важную основу гипотезы саморегуляции», — сказал Юргенс. «Гидравлическая проводимость крупнозернистого песка Fairy Circle, где живут термиты, действительно высока во время сильных дождей, и большое количество воды может быстро просачиваться через большие поры. Но это совсем другая история, когда песок выделяет легко подвижную воду на достаточно большую глубину, чтобы высохнуть до менее чем 8 процентов объема почвы».
В это время вода может накапливаться только в местах соприкосновения песчинок. Без сплошной водной пленки водопроводность почвы падает до очень низкого уровня. Это означает, что при уровнях влажности ниже сказочного круга (объем ≤ 5%) способность жидкой воды переноситься на короткие расстояния «очень низкая». Об этом физическом явлении свидетельствует образование слоя сухого песка непосредственно на поверхности почвы над влажным грунтом.
«Согласно современным знаниям, ситуация горизонтального переноса воды на несколько метров в течение нескольких дней, постулируемая представителями саморегуляции, физически невозможна. Поэтому дебаты о противоположных объяснениях биологических явлений оказываются детерминированными физикой, в данном случае физикой почвы», — говорит Юргенс. «Измерения влажности почвы волшебных кругов и гидравлических свойств песчаной почвы, обнаруженные в лаборатории, исключают гипотезу саморегуляции как объяснение волшебных кругов. Таким образом, причина образования волшебных кругов очевидна — песчаные термиты получают значительное преимущество в выживании за счет накопления влаги в почве».