توسط دانشگاه گوتینگن 22 سپتامبر 2020
تصویر هواپیمای بدون سرنشین از منطقه پری های استرالیا ، که در ارتفاع پرواز 40 متر از سطح زمین گرفته شده است. این شکاف ها به طور متوسط قطر 4 متری دارند و الگوی فاصله ها بصورت تقریباً مساوی بین مراکز شکاف های نزدیکترین همسایه حاصل می شود. این قطعه مورد مطالعه در سال 2014 سوخته و علف های اسپینایفکس در حال بازیابی فرصتی حدود دو سال و هشت ماه زمان داشتند.
منطقه پری یکی از بزرگترین معماهای طبیعت و خیره کننده ترین پدیده های بصری است. یک تیم تحقیقاتی بین المللی به سرپرستی دانشگاه گوتینگن اکنون برای اولین بار داده های مفصلی را جمع آوری کرده است تا نشان دهد مدل آلن تورینگ الگوهای گیاهی منطقه پری استرالیا به طرز قابل توجهی آن را توضیح می دهد. علاوه بر این ، محققان نشان دادند که علف های سازنده این الگوها به عنوان “مهندسین سازگار با محیط زیست” عمل می کنند تا محیط خصمانه و خشک خود را اصلاح کنند ، بنابراین عملکرد اکوسیستم را حفظ می کنند. نتایج بصورت گزارشی در ژورنال Ecology منتشر شده است.
محققانی از آلمان ، استرالیا و اسرائیل یک مطالعه میدانی عمیق را در منطقه دور افتاده استرالیای غربی انجام دادند. آنها از فناوری هواپیماهای بدون سرنشین ، آمار فضایی ، نقشه برداری میدان مبتنی بر درجه چهارم و ضبط مداوم داده ها از یک ایستگاه هواشناسی استفاده کردند. محققان با هواپیمای بدون سرنشین و دوربین چند طیفی “وضعیت نشاط” چمن های Triodia چقدر قوی و چقدر رشد کرده اند را در پنج قطعه یک هکتاری نقشه برداری کرده و آنها را در نشاط بالا و پایین طبقه بندی کردند.
کارهای میدانی منظم و دقیق ، برای اولین بار در چنین اکوسیستمی ، آزمون جامع نظریه “الگوی تورینگ” را فعال کرد. نظریه تورینگ این بود که در سیستم های خاص ، به دلیل اختلالات تصادفی و مکانیسم “واکنش-انتشار” ، فعل و انفعال فقط بین دو ماده قابل انتشار کافی است تا اجازه دهد ساختارهای کاملاً الگویی به طور خود به خود ظهور کنند. به عنوان مثال ، فیزیکدانان از این مدل برای توضیح الگوهای چشمگیر پوستی در حیواناتی مثل ماهی گورخر یا پلنگ استفاده کرده اند. با مدل سازی قبلی ، این نظریه ممکن است در مورد این الگوهای گیاهی جذاب اعمال شود و اکنون داده های قوی از مقیاس های مختلف وجود دارد که تایید می کند مدل آلن تورینگ در منطقه پریهای استرالیا اعمال می شود.
شکل گیری فعال شکاف های مرتع بصورت تقریباً دایره ای (دایره های پری) ، همانطور که از یک هلی کوپتر دیده می شود. در این انتقال از درختان اکالیپتوس و اقاقیا به یک مرتع Triodia ، علف های هوموک خود را مرتب می کنند تا شکاف های گرد و خاکی ایجاد کنند. این “مهندسی اکوسیستم” منجر به سبزترین و حیاتی ترین علفها در کنار دایره پریان می شود در حالیکه علفهای خاکستری و حیاتی که از آن دورتر هستند نمی توانند به همین روش از این منبع اضافی آب بهره مند شوند.
داده ها نشان می دهد که الگوی شکاف منحصر به فرد منطقه پریهای استرالیا ، که فقط در یک منطقه کوچک در شرق شهر نیومن رخ می دهد ، از بازخورد زیست توده-آب اکوهیدرولوژیکی از چمن ها بیرون می آید. در حقیقت ، دایره های پریان – با قطر زیاد 4 متر ، پوسته های رس از هوا و آب حاصل از آن – منبع حیاتی اضافی آب برای پوشش گیاهی دیم هستند. توده های علفی باعث افزایش سایه و نفوذ آب در اطراف ریشه های مجاور می شوند. با گذشت سالها پس از آتش سوزی ، آنها بیشتر و بیشتر در حاشیه شکافهای گیاهی ادغام می شوند و مانعی را تشکیل می دهند تا بتوانند جذب آب خود را از رواناب دایره پریان به حداکثر برسانند. پوشش گیاهی محافظ علف ها می تواند در گرمترین زمان روز ، دمای سطح خاک را حدود 25 درجه سانتیگراد کاهش دهد ، این امر جوانه زنی و رشد چمنهای جدید را تسهیل می کند. به طور خلاصه ، دانشمندان شواهدی را در مقیاس چشم انداز و در مقیاس های بسیار کوچکتر یافتند که نشان می دهد علف ها با پویایی رشد همکاری خود ، توزیع مجدد منابع آب ، تعدیل محیط فیزیکی و بنابراین عملکرد “مهندس اکوسیستم” برای اصلاح محیط خود و بهتر کنار آمدن با شرایط خشک را انجام داده اند .
دکتر استفان گتزین از دانشگاه گوتینگن در حال پرواز با کوادکوپتر Microdrone md4-1000 ، نصب شده با دوربین چند طیفی. از دوربین چند طیفی برای ترسیم توزیع نشاط چمن در منظره استفاده شد.
دکتر استفان گتزین ، از گروه مدل سازی اکوسیستم در دانشگاه گوتینگن ، توضیح می دهد ، “نکته جالب این است که علف ها با تشکیل الگوهای شکاف به طور متقارن و فعال محیط خود را مهندسی می کنند. منطقه پری ها ، و بنابراین اکوسیستم خشک را حتی در شرایط بسیار سخت و خشک فعال نگه می دارد. ” این در تضاد با پوشش گیاهی یکنواخت است که در محیط های کم تنش آبی دیده می شود. وی می افزاید: “بدون خودسازماندهی علف ها ، این منطقه به احتمال زیاد بیابان می شود و زمین برهنه آن را تحت سلطه خود دارد.” به نظر می رسد ظهور پوشش گیاهی طرح دار تورینگ مانند روش طبیعت در مدیریت کمبود باستانی دائمی آب باشد.
