Poland

Tajemnicze kręgi na pustyni wyjaśnione przez teorię Alana Turinga

pokaż komentarz

Po Polsku:

Tajemnicze kręgi na pustyni wyjaśnione przez teorię Alana Turinga sprzed 70 lat

Był rok 1952 i Alan Turing miał zamiar zmienić sposób rozumienia biologii przez ludzkość.

W przełomowym artykule angielski matematyk przedstawił coś, co stało się znane jako wzór Turinga - pogląd, że dynamika pewnych jednolitych układów może prowadzić do stabilnych wzorców, gdy zostaną zakłócone.

Taki „porządek od zakłóceń” stał się teoretyczną podstawą wszelkiego rodzaju dziwnych, powtarzających się motywów, które można spotkać w świecie przyrody.

To była dobra teoria. Tak dobra, że dekady później naukowcy wciąż odkrywają oszałamiające przykłady tego zjawiska w niezwykłych i egzotycznych miejscach: rzeczywiste wzorce Turinga ożywione w miejscach, których sam Turing nigdy nie miał okazji zobaczyć.

Najnowszym wcieleniem tego teoretycznego zjawiska okazują się kręgi wróżek - tajemnicze formacje pustynnej trawy, które rosną wokół wyraźnie okrągłych płatów jałowej gleby, po raz pierwszy udokumentowane na pustyni Namib w południowej Afryce.

Wyjaśnienia ich istnienia sięgają od mitycznych po przyziemne, a jeszcze kilka lat temu wciąż dyskutowano o ich pochodzeniu. Na początku jeden z poglądów utrzymywał, że dziwne kręgi wynikały z aktywności termitów pod afrykańską ziemią - ale późniejsze odkrycie kręgów wróżek na australijskim odludziu skomplikowało narrację, wykazując, że kręgi wróżek można znaleźć bez trwałego związku z termitami .

Alternatywnie, naukowcy zaproponowali, że kręgi wróżek są wynikiem aranżacji roślin, aby jak najlepiej wykorzystać ograniczone zasoby wody w surowym, suchym środowisku.

Brzmi to wiarygodnie, a jeśli to prawda, byłoby to również kolejnym naturalnie występującym przykładem wzorca Turinga. Jednak naukowcy twierdzą, że nie ma zbyt wielu dowodów empirycznych, które faktycznie potwierdzałyby tę hipotezę, ponieważ fizycy, którzy mają tendencję do modelowania dynamiki Turinga w swoich systemach, rzadko prowadzą również prace terenowe na pustyni na celem poparcia swoich tez.

"Istnieje silna nierównowaga między teoretycznymi modelami roślinności, ich założeniami a priori i brakiem empirycznego dowodu na to, że modelowane procesy są poprawne z ekologicznego punktu widzenia" - powiedział kierownik zespołu ekologów Stephan Getzin z Uniwersytetu w Getyndze w Niemczech.

Aby wypełnić tę lukę, Getzin i inni badacze obeszli okolice, używając przy tym badawczych dronów wyposażonych w kamery do obrazowania wielospektralnego, aby zbadać kręgi wróżek z góry w pobliżu górniczego miasta Newman w regionie Pilbara w Zachodniej Australii.

Zgodnie z jedną z hipotez zespołu, układ kręgów wróżek według wzoru Turinga byłby silniejszy wśród traw z większą zależnością od wilgoci.

Analizując przestrzenną separację traw o wysokiej i niskiej witalności oraz używając czujników wilgotności do sprawdzania odczytów na ziemi, zespół odkrył, że zdrowsze trawy o wysokiej witalności były systematycznie silniej kojarzone z kręgami wróżek niż z trawami o niskiej witalności.

Innymi słowy, po raz pierwszy mamy dane empiryczne, które sugerują, że kręgi wróżek są zgodne z wiekową teorią Turinga.

„Intrygujące jest to, że trawy aktywnie modyfikują swoje środowisko, tworząc symetrycznie rozmieszczone układy odstępów” - mówi Getzin .

„Roślinność korzysta z dodatkowego spływu wody dostarczanego przez duże kręgi wróżek, dzięki czemu suchy ekosystem funkcjonuje nawet w bardzo trudnych, suchych warunkach. Bez samoorganizacji traw obszar ten prawdopodobnie stałby się pustynią zdominowaną przez nagą glebę."

Zdaniem naukowców trawy, które tworzą kręgi wróżek, rosną razem w sposób kooperacyjny, modulując swoje środowisko, aby lepiej radzić sobie w prawie wiecznej suchości niezwykle suchego ekosystemu.

Zespół twierdzi, że potrzeba jeszcze więcej badań w terenie, aby dokładniej zweryfikować modele matematyczne, ale na razie wygląda na to, że możemy być bliżej niż kiedykolwiek wyjaśnienia tego tajemniczego zjawiska.

„Tworząc okresowe wzory szczelin, roślinność korzysta z dodatkowych zasobów wodnych dostarczanych przez szczeliny w wróżkach”, wyjaśniają autorzy , „i dzięki temu utrzymuje funkcjonalność ekosystemu przy niższych wartościach opadów w porównaniu z jednolitą roślinnością”.

Odkrycia zostały opublikowane w Journal of Ecology .

Football news:

Zidane on ISCO's words: it's ambition. Everyone wants to play
Bartomeu about VAR: In the match against Real Madrid, a non-existent penalty was awarded. We need fair football
Ian Wright: it's a Pity Ozil isn't playing, but Arteta's tenacity is admired
Josep Bartomeu: it was Important to start a new era for Barca with Messi. The Interests of the club are above all
Spider-man is a Barcelona fan. Tom Holland photographed in a Catalan t-shirt
Neymar made the world team of 5 players. There is no goalkeeper in it
Zidane on Barca's reaction after Classico: Real Madrid are focused on their goals. I don't mind talking