Tajemnicze kręgi na pustyni. Zagadkę rozwiązano dzięki matematycznemu twierdzeniu

W przełomowym artykule z 1952 angielski matematyk Alan Turing przedstawił wzór nazwany potem jego imieniem, który stał się podstawą do wyjaśnienia różnego rodzaju powtarzających się motywów w przyrodzie.

Wzór (lub wzory) Turinga to pojęcie wprowadzone przez Alana Turinga w 1952 roku i pomaga zrozumieć, jak w naturalny sposób powstają wzory w przyrodzie, takie jak pasy i plamy. Opisany przez niego porządek stał się teoretyczną podstawą wszelkiego rodzaju powtarzających się motywów w świecie przyrody.

Mimo że minęło 70 lat od wprowadzenia twierdzenia, a wciąż pomaga ono naukowcom wyjaśniać dziwne zjawiska w przyrodzie. Tajemnicze formacje trawy rosnące wokół kręgów jałowej ziemi po raz pierwszy udokumentowano na pustyni Namib w południowej Afryce.

Wyjaśnienia ich istnienia sięgają od mitycznych po przyziemne. Dyskusja na ten temat trwała przez lata, ale wiele teorii zostało szybko obalonych. Jedna z nich brzmiała jednak bardzo prawdopodobniej: mówiła o tym, że kręgi powstały samoczynnie, by rośliny mogły najlepiej wykorzystać ograniczone zasoby wody w surowym, suchym środowisku.

Jednak naukowcy twierdzą, że nie ma zbyt wielu dowodów empirycznych, które faktycznie potwierdzałyby tę hipotezę. Jeśli jednak byłaby to prawda, byłby to kolejny przykład wzoru Turinga. 

- 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 - wyjaśnia w nowym opracowaniu zespół kierowany przez ekologa Stephana Getzina z Uniwersytetu w Getyndze w Niemczech.

Aby wypełnić tę lukę, Getzin i inni badacze wykorzystali drony wyposażone w kamery wielospektralne do badania kręgów w pobliżu górniczego miasta Newman w regionie Pilbara w Australii Zachodniej. Chcieli sprawdzić jedną ze swoich hipotez, czy kręgi tworzące się zgodnie ze wzorami Turinga były silniejsze wśród traw o większej zależności od wilgoci.

Analizując przestrzenną separację traw o wysokiej i niskiej żywotności oraz używając czujników wilgotności do sprawdzania odczytów na ziemi, zespół odkrył, że zdrowsze trawy o wysokiej witalności były systematycznie silniej kojarzone z kręgami niż z trawami o niskiej żywotności. To pierwszy w historii dowód potwierdzający, że kręgi pasują do teorii Turinga. 

- Intrygujące jest to, że trawy aktywnie modyfikują swoje środowisko, tworząc symetrycznie rozmieszczone układy odstępów - komentuje Getzin. - Bez samoorganizacji traw obszar ten prawdopodobnie stałby się pustynią zdominowaną przez nagą glebę.

Zdaniem naukowców, trawy które tworzą między sobą kręgi jałowej ziemi, działają tak by lepiej radzić sobie w trudnych, suchych warunkach. Dzięki temu w optymalny sposób wykorzystują niewielkie zasoby wody. Do weryfikacji modeli matematycznych potrzeba zebrać więcej danych, ale naukowcy są przekonani, że są bliżej niż kiedykolwiek odkrycia sekretu tajemniczych kręgów.