В 1952 году британский математик Алан Тьюринг описал так называемый паттерн Тьюринга. В знаменательной статье ученого говорилось, что динамика определенных систем может порождать устойчивые паттерны, когда происходит нарушение их однородности.
Описанное правило «порядка из хаоса» стало теоретической основой для всех проявлений странных повторяющихся узоров, которые можно обнаружить в природе. Теория Тьюринга настолько хорошо прижилась, что спустя годы исследователи еще находят потрясающие примеры паттернов Тьюринга в необычных и экзотических местах, которые сам Тьюринг никогда не имел возможности увидеть.
Это была хорошая теория. Настолько хорошая, что спустя десятилетия ученые все еще находят потрясающие примеры этого в необычных и экзотических местах: реальные паттерны Тьюринга, воплощенные в жизнь в местах, которые сам Тьюринг никогда не имел возможности увидеть, пишет Science Alert.
Последним известным проявлением этого теоретического феномена стали «ведьмины круги» — загадочные образования пустынной травы, которая растет сугубо вокруг участков засушливой почвы, формируя почти идеальные окружности. Впервые их обнаружили африканской пустыне Намибия.
Всего несколько лет назад среди экспертов не было единого мнения о происхождении ведьминых кругов. Считалось, что странные формы в природе возникли из-за активности термитов под африканской почвой, но последующее открытие в австралийской глубинке усложнило это объяснение. То есть круги не имели твердой связи с термитами.
Ученые предположили, что круги — результат самоорганизации растений, которые выстроились подобным образом, чтобы максимально эффективно использовать ограниченные водные ресурсы в засушливом регионе с малым количеством осадков.
Однако специалисты имеют не так много эмпирических доказательств этого предположения, подтверждающих такую гипотезу. Физики, которые склонны моделировать динамику Тьюринга этих системах, крайне редко проводят полевые исследования в пустыне для доказательства своих идей.
«Существует сильный дисбаланс между теоретическими моделями растительности, априорными предположениями и недостатком эмпирических доказательств правильности смоделированных процессов», — заметили в исследовательской группе под руководством эколога Стефана Гетцина из Геттингенского университета в Германии.
Чтобы преодолеть разрыв, Гетцин с соавторами прошел многие километры пешком, используя дроны, оснащенные мультиспектральными камерами, для наблюдения за кругами с высоты птичьего полета в Западной Австралии. Согласно одной из гипотез группы, в соответствии с теорией Тьюринга круги будут чаще встречаться среди травяного покрова с большей зависимостью от влажности.
Анализируя пространство между растениями и показатели датчиков влажности, команда обнаружила, что более здоровая трава чаще растет рядом с ведьмиными кругами. Другими словами, впервые появилось эмпирическое подтверждение, что круги соответствуют теории Тьюринга.
«Интересно то, что травы активно создают свою собственную среду, образуя симметрично расположенные промежутки, — говорит Гетцин. — Растительность извлекает пользу из дополнительного стока воды, обеспечиваемого большими кругами, и, таким образом, поддерживает экосистему даже в очень суровых засушливых условиях. Без самоорганизации трав эта область, вероятно, станет пустыней, в которой преобладают голые растения, почвы».
Как выяснили исследователи, травы, из которых состоят необычные круги, срастаются вместе, меняя окружающую среду, чтобы лучше справляться с почти постоянной засухой. Для дальнейшей проверки математических моделей потребуется еще больше полевых наблюдений, но на данный момент похоже, что ученые, подобрались близко к завершению книги об этом загадочном явлении.
Это тоже интересно: