Haben Forscher das fehlende Glied gefunden, das das mysteriöse Phänomen der Feenkreise erklärt?

Feenkreise, ein nahezu sechseckiges Muster aus kreisförmigen Lücken in Graslandschaften, die zunächst in Namibia und später in anderen Teilen der Welt beobachtet wurden, faszinieren und verblüffen Wissenschaftler seit Jahren. Theorien für ihr Auftreten reichen von räumlicher Selbstorganisation, die durch maßstabsabhängige Wasser-Vegetations-Rückkopplung induziert wird, bis hin zu bereits bestehenden Mustern von Termitennestern.

Prof. Ehud Meron von der Ben-Gurion-Universität des Negev hat die namibischen Feenkreise als Fallstudie untersucht, um zu verstehen, wie Ökosysteme auf Wasserstress reagieren. Er glaubt, dass alle bisherigen Theorien den Zusammenhang zwischen zwei robusten Mechanismen übersehen haben, die für das Verständnis der Reaktion des Ökosystems unerlässlich sind: phänotypische Plastizität auf der Ebene einer einzelnen Pflanze und räumliche Selbstorganisation in Vegetationsmustern auf der Ebene einer Pflanzenpopulation.

Phänotypische Plastizität ist die Fähigkeit der Pflanze, ihre eigenen Eigenschaften als Reaktion auf Umweltstress zu ändern.

Prof. Meron, zusammen mit seinen Postdoktoranden Jamie Bennett, Bidesh Bera und Michel Ferré sowie seinen Kollegen, Prof. Hezi Yizhaq und Stephan Getzin schlagen ein neuartiges Modell vor, das sowohl räumliche Muster durch eine maßstabsabhängige Wasser-Vegetations-Rückkopplung als auch phänotypische Veränderungen erfasst, die ein tiefes Wurzelwachstum zum Erreichen einer feuchteren Bodenschicht beinhalten.

Durch den Vergleich von Modellvorhersagen mit empirischen Beobachtungen zeigen sie, dass die Kopplung zwischen diesen beiden Mechanismen der Schlüssel zur Lösung zweier offener Rätsel ist, die die klassische Theorie der Vegetationsmusterbildung nicht lösen kann: das Auftreten von mehrskaligen Märchenkreismustern, bei denen die Die Matrix zwischen den Feenkreisen besteht aus kleinräumigen Vegetationsflecken und dem Fehlen von Streifen- und Fleckenmustern sowie Lückenmustern entlang des Niederschlagsgradienten, wie die klassische Theorie vorhersagt.

Darüber hinaus stellen sie fest, dass die Kombination aus phänotypischen Veränderungen auf Pflanzenebene und räumlichen Mustern auf Populationsebene zu vielen zusätzlichen Reaktionswegen des Ökosystems auf Wasserstress führen kann, was zu unterschiedlichen mehrskaligen Mustern führt, die alle deutlich widerstandsfähiger gegenüber Wasserstress sind als diejenigen, die einen einzelnen Phänotyp betreffen.

Ihre Ergebnisse werden in der veröffentlicht Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.

„Die Identifizierung dieser alternativen Wege ist von entscheidender Bedeutung, um fragile Ökosysteme vom Weg zum Zusammenbruch auf Wege der Widerstandsfähigkeit zu verlagern“, erklärt Prof. Meron. „Diese Studie unterstreicht, wie wichtig es ist, mehr Elemente der Ökosystemkomplexität zu berücksichtigen, wenn es darum geht, zu verhindern, dass Ökosysteme in dysfunktionale Zustände geraten, wenn sich wärmere und trockenere Klimazonen entwickeln.“