الإشراف العام
إلهام أبو الفتح
رئيس التحرير
أحمــد صبـري
الإشراف العام
إلهام أبو الفتح
رئيس التحرير
أحمــد صبـري

الدوائر الغامضة في صحراء أفريقيا.. حكاية نظرية تحققت بعد 70 عامًا

صحراء أفريقيا
صحراء أفريقيا

في بحث تاريخي ، قدم عالم الرياضيات الإنجليزي ما أصبح يُعرف بنمط تورينج - الفكرة القائلة بأن ديناميكيات أنظمة موحدة معينة يمكن أن تؤدي إلى أنماط مستقرة عند الاضطراب، حيث أصبح هذا "الترتيب من الاضطراب" الأساس النظري لجميع أنواع الأشكال الغريبة والمتكررة التي نراها في العالم الطبيعي.


ووفقا لمجلة "جورنال إيكولوجي"، كانت نظرية جيدة في الواقع، وبعد عقود، لا يزال العلماء يكتشفون أمثلة مذهلة لها في أماكن غير عادية وغريبة: "أنماط تورينج الواقعية التي تم إحياءها في أماكن لم تتح لتورنج نفسه فرصة لرؤيتها".


تبين أن أحدث تجسيد لهذه الظاهرة النظرية هو دوائر خرافية - تشكيلات غامضة من عشب الصحراء تنمو حول بقع دائرية واضحة من التربة القاحلة ، تم توثيقها لأول مرة في صحراء ناميب بجنوب إفريقيا، حيث تراوحت تفسيرات وجودهم من الأسطورية إلى العادية ، وحتى وقت قريب ، منذ بضع سنوات ، لا تزال أصولهم قيد المناقشة.

في وقت مبكر ، رأى أحدهم أن الدوائر الغريبة كانت بسبب نشاط النمل الأبيض تحت التربة الأفريقية - لكن الاكتشاف اللاحق لدوائر الجنيات في المناطق النائية الأسترالية أدى إلى تعقيد السرد ، مما يدل على أنه يمكن العثور على دوائر خرافية بدون ارتباط وثيق بالنمل الأبيض .


بدلًا من ذلك ، اقترح العلماء أن الدوائر الخيالية هي نتيجة قيام النباتات بترتيب نفسها لتحقيق أقصى استفادة من موارد المياه المحدودة في بيئة قاحلة قاسية.


يبدو ذلك معقولًا ، وإذا كان صحيحًا ، فقد يكون أيضًا مثالًا آخر يحدث بشكل طبيعي لنمط تورينج. ولكن لا يوجد الكثير من الأدلة التجريبية لدعم الفرضية ، كما يقول الباحثون ، لأن أنواع الفيزيائيين الذين يميلون إلى نمذجة ديناميكيات تورينج لهذه الأنظمة نادرًا ما ينتهي بهم الأمر أيضًا بإجراء عمل ميداني في الصحراء لدعم أفكارهم.


"هناك عدم توازن قوي بين نماذج الغطاء النباتي النظرية وافتراضاتهم المسبقة وندرة الدليل التجريبي على صحة العمليات المنمذجة من وجهة نظر بيئية ،" فريق بقيادة عالم البيئة ستيفان جيتزين من جامعة غوتنغن في ألمانيا يشرح في ورقة جديدة .


لسد هذه الفجوة ، سار جيتزين وزملاؤه من الباحثين ، مستخدمين طائرات بدون طيار مزودة بكاميرات متعددة الأطياف لمسح الدوائر الخيالية من فوق بالقرب من مدينة التعدين نيومان في منطقة بيلبارا في غرب أستراليا.


وفقًا لإحدى فرضيات الفريق ، سيكون ترتيب نمط تورينج للدوائر الخيالية أقوى بين الأعشاب مع اعتماد أكبر على الرطوبة.


من خلال تحليل الفصل المكاني لكل من الأعشاب عالية ومنخفضة الحيوية ، واستخدام مستشعرات الرطوبة للتحقق من القراءات على الأرض ، وجد الفريق أن الأعشاب الأكثر صحة وحيوية كانت مرتبطة بشكل منهجي بشكل أكبر بالدوائر الخيالية من الأعشاب منخفضة الحيوية.


بعبارة أخرى ، لأول مرة ، لدينا بيانات تجريبية تشير إلى أن الدوائر الخيالية تتطابق مع نظرية تورينج القديمة.


يقول جيتزين: "الشيء المثير للاهتمام هو أن الحشائش تعمل بنشاط على هندسة بيئتها الخاصة من خلال تشكيل أنماط فجوات متناظرة" .


"يستفيد الغطاء النباتي من المياه الجارية الإضافية التي توفرها دوائر الجنيات الكبيرة ، وبالتالي يحافظ على عمل النظام البيئي القاحل حتى في الظروف القاسية والجافة للغاية. وبدون التنظيم الذاتي للأعشاب ، من المحتمل أن تصبح هذه المنطقة صحراء ، يسيطر عليها جرداء التربة ".


وفقًا للباحثين ، تنمو الأعشاب التي تشكل الدوائر الخيالية معًا بطريقة تعاونية ، مما يعدل بيئتهم للتعامل بشكل أفضل مع الجفاف شبه الدائم لنظام بيئي جاف للغاية.


يقول الفريق إنه ستكون هناك حاجة إلى مزيد من العمل الميداني للتحقق من صحة النماذج الرياضية ، ولكن في الوقت الحالي ، يبدو أننا قد نكون أقرب من أي وقت مضى لإغلاق الكتاب حول هذه الظاهرة الغامضة.


يوضح المؤلفون: "من خلال تشكيل أنماط فجوة دورية ، يستفيد الغطاء النباتي من موارد المياه الإضافية التي توفرها فجوات دائرة الجنيات ، وبالتالي يحافظ على عمل النظام البيئي عند قيم هطول أقل مقارنة بالنباتات المنتظمة.