Люди століттями намагалися пояснити загадкові кола, що зустрічаються в пустелі Наміб (південно-західній частині Африки). Місцеві жителі називають ці ділянки голої землі, оточені кільцями високої трави, «слідами Бога». Дехто вважає, що це відмітка дракона, який живе під землею.
Дослідники також вступили в гру і намагалися пояснити природу дивних кіл. За останні 16 років було запропоновано кілька кандидатів у винуватці виникнення оголених ділянок, наприклад, причиною їх появи називали гостру конкуренцію між колоніями термітів і навіть спраглі води рослини.
Тепер більш детально. Одна частина вчених вважає, що за посушливі ділянки відповідають терміти, що мешкають у ґрунті. Вони роблять ґрунт пористою, створюючи постійний резервуар для дощової води, розташований на 50 сантиметрів нижче поверхні землі. Вона підтримує життя колоній комах і навколишньої екосистеми. Завдяки цьому, власне, в місцях існування термітів з'являється і рослинність.
Але є й альтернативна точка зору. «Відьміни кола» створюються за рахунок рослин, що конкурують за воду. Так вважають інші вчені. Але обидві теорії не могли пояснити, всієї природи появи таких «візерунків».
Тепер же екологи кажуть, що обидва варіанти правильні. І терміти, і рослини можуть бути причетні до появи кіл - завдяки нестачі харчування і вологи.
На краю пустелі Наміб, де і утворюються загадкові кільця, існують посушливі піщані області, на які припадає менше 100 міліметрів опадів на рік. Такої кількості вологи, мабуть, достатньо для підтримки зростання деяких видів трав, але його мало для появи суцільного луга.
(До речі, такі ж кільця можна знайти і в західній частині Австралії. Але вчені досі не знають обставини, в результаті яких з'являються такі кола.)
Теоретичний біолог Коріна Тарніта (Corina Tarnita) з Прінстонського університету захотіла дізнатися, в результаті чого на місцевості утворюються такі малюнки, наприклад, той же феномен «відьміних кілець» (fairy circles). З цією метою вона створила математичні моделі, які передбачають, які візерунки з'являться тут або там (і на що вони будуть схожі) з урахуванням різних факторів.
Вона і її колега (і за сумісництвом чоловік) еколог з Прінстонського університету Роб Прінгл (Rob Pringle) вважали, що «відьміни кола» можуть бути хорошим способом для тестування моделі.
Вчені спільно з іншими екологами вперше передбачили, як терміти можуть перетворити ландшафт, враховуючи наявну рослинність. Провівши моделювання, вони виявили, що протягом десятиліть колонії будуть з'являтися і зникати (так само як і спостережувані «відьміни кола»), і що врешті-решт вони можуть самоорганізуватися. У підсумку вийде систематичне стільникове розташування колоній комах, тобто кожна колонія буде оточена шістьма іншими.
Фахівцям також був цікавий і внесок рослин, які вони можуть внести в появу незвичайних кілець. Вони звернулися до вже опублікованої роботи, в якій передбачається, що рослини також можуть самоорганізуватися на основі наявної в ґрунті вологи.
«Достатньої кількості води просто не вистачає, щоб підтримувати повну покриття трав'янистою рослинністю, що призводить до таких прогалин в малюнку», - пояснює Стефан Гетцин (Stephan Getzin), еколог з Центру Гельмгольца з вивчення навколишнього середовища в Лейпцигу (Helmholtz Centre for Environmental Research).
Дослідники, поєднавши дві моделі пояснення, дійшли змішаного рішення: терміти можуть створювати великомасштабні малюнки, тоді як рослини можуть створювати дрібніші візерунки.
Комахи під час будівництва своїх осель змінюють потоки води в ґрунті, що призводить до появи пустельних ділянок, оточених кільцем високої трави. Але моделі також пророкують, що в таких місцях між «відьоміними колами» будуть систематично розташовані зарості трави. Вони створять малюнок всередині малюнка.
Коли дослідники сфотографували такі «відьміни кола» в Намібії, вони виявили подібні зарості трави, що вказують на правильність висновків моделювання. Інші спостерігачі зазвичай залишали такі ділянки без уваги, додає Тарніта.
Багато дослідників погоджуються з висновками колег.
«Мені дослідження показало, що великомасштабні візерунки в Намібії можна пояснити поєднанням моделі термітів і рослин», - говорить М. Г. Макс Ріткерк (M. G. (Max) Rietkerk), еколог з Утрехтського університету в Нідерландах. Він зазначає, що ця робота допоможе пояснити малюнки, виявлені і в інших регіонах світу.
Правда, є і ті, кому рішення здалося не настільки очевидним.
«Немає жодних сумнівів, що» відьміни кола «- це продукт роботи екосистеми, створеної термітами, що живуть у ґрунті», - говорить еколог Норберт Йюргенс (Norbert Jürgens) з Гамбурзького університету.
У 2013 році він першим припустив, що терміти відповідальні за появу таких малюнків. А фізик Крістіан Фернандез-Ото (Cristián Fernández-Oto) з Вільного університету Брюсселя тим часом зазначає, що дослідження «не змінює його думки щодо того, що рослини є головним інгредієнтом».
Науковому світу необхідно провести експерименти, щоб встановити точну причину, вважає ентомолог Волтер Тсінкел (Walter Tschinkel) з Університету Флориди в США. Він також вивчає загадкові «візерунки», але в рамках інших досліджень. «Нам також потрібно більше знань про біологію термітів і трави, присутніх у цих місцях», - говорить він.
Дослідження, що пояснює природу «відьоміних кіл», було опубліковано в науковому виданні Nature.