Компьютерная Модель Волшебных Колец


Да, феи не имеют ничего общего с волшебными кольцами. Новая компьютерная модель объясняет их и предполагает, что круги могут быть общим свойством некоторых типов сложных систем.

Этот конкретный тип волшебного кольца не имеет ничего общего с грибами или плодовыми телами грибов. Вместо этого предметом исследования являются странные круглые бесплодные участки, которые часто появляются в середине здорового роста. Они особенно распространены на лугах южной Африки, где их высота составляет от 2 до 10 метров.

Волшебные круги наблюдаются в зоне про-Намиб на западном побережье Южной Африки (Фото: М. Джонни Верджер).

До недавнего времени о причинах возникновения этих кругов было известно очень мало. Они казались стабильными и долговечными, но без очевидной причины. 

Недавнее моделирование, основанное на идее, что это как-то связано с тем, как корневые системы взаимодействуют при извлечении питательных веществ, дало объяснение, которое может быть обобщено на другие системы. Идея заключается в том, что одно растение имеет гораздо большую корневую систему, чем вы могли бы ожидать.

Моделирование постулирует, что растительность перемещается в область, и существует граница между колонизированной и в остальном бесплодной землей. По мере того, как бесплодная область сжимается, растения сближаются ближе, чем их корни взаимодействуют в попытке извлечь ограниченные ресурсы воды и т. Д. Поскольку корни разделяют растения, в результате получается, что круг обеспечивает наилучшую упаковку вокруг границы – следовательно, волшебные круги.

Чтобы быть немного более точным, моделирование начинается со стандартного логистического уравнения, которое связывает скорость изменения биомассы с естественным производством новых растений путем размножения и потери растений из-за старости и хищничества. Новый элемент-это взаимодействие между растениями на расстоянии, которое добавляет дополнительный источник потерь биомассы в зависимости от расстояния. Это превращает логистическое уравнение в  Уравнение Фишера–Колмогорова–Петровского–Пискунова (FKPP), но расширенное нелокальными взаимодействиями. Известно, что уравнение FKPP не образует стабильных областей, но этот модифицированный FKPP имеет область, в которой формируются стабильные состояния.

Поскольку контролирующим фактором для упаковки являются ограниченные ресурсы, модель предсказывает, что круги должны быть больше там, где ресурсов не хватает. Это, по-видимому, относится к волшебным кругам, изучаемым на юге Африки. 

Конечно, тот факт, что модель производит подобные структуры, не является доказательством того, что это является причиной волшебных колец. Было высказано предположение, что, например, термиты имеют какое-то отношение к этому вопросу. 


Добавить комментарий