Comunicado de prensa: los ecologistas confirman la teoría de Alan Turing para los círculos de hadas australianos
No. 125 – 22.09.2020
El equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Göttingen muestra que la vegetación modelada se regenera mediante la «ingeniería del ecosistema» de los pastos
Los círculos de hadas son uno de los mayores enigmas de la naturaleza y los fenómenos visualmente más asombrosos. Un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Göttingen ha recopilado, por primera vez, datos detallados para mostrar que el modelo de Alan Turing explica los llamativos patrones de vegetación de los círculos de hadas australianos. Además, los investigadores demostraron que las gramíneas que componen estos patrones actúan como «eco-ingenieros» para modificar su propio ambiente hostil y árido, manteniendo así el funcionamiento del ecosistema. Los resultados se publicaron en el Journal of Ecology.
Investigadores de Alemania, Australia e Israel llevaron a cabo un estudio de campo en profundidad en el remoto Outback de Australia Occidental. Utilizaron tecnología de drones, estadísticas espaciales, mapeo de campo basado en cuadrantes y registro continuo de datos desde una estación meteorológica de campo. Con el dron y una cámara multiespectral, los investigadores mapearon el «estado de vitalidad» de los pastos de Triodia (qué tan fuertes y qué tan bien crecían) en cinco parcelas de una hectárea y las clasificaron en alta y baja vitalidad.
El trabajo de campo sistemático y detallado permitió, por primera vez en tal ecosistema, una prueba completa de la teoría del «patrón de Turing». El concepto de Turing era que en ciertos sistemas, debido a perturbaciones aleatorias y un mecanismo de «reacción-difusión», la interacción entre solo dos sustancias difusibles era suficiente para permitir que emergieran espontáneamente estructuras fuertemente estructuradas. Los físicos han utilizado este modelo para explicar los llamativos patrones de piel en peces cebra o leopardos, por ejemplo. Los modelos anteriores habían sugerido que esta teoría podría aplicarse a estos intrigantes patrones de vegetación y ahora hay datos sólidos de múltiples escalas que confirman que el modelo de Alan Turing se aplica a los círculos de hadas australianos.
Los datos muestran que el patrón de brecha único de los círculos de hadas australianos, que ocurren solo en una pequeña área al este de la ciudad de Newman, surge de la retroalimentación ecohidrológica de biomasa-agua de los pastos. De hecho, los círculos de hadas, con sus grandes diámetros de 4 m, costras de arcilla de la intemperie y la escorrentía de agua resultante, son una fuente adicional de agua crítica para la vegetación de las tierras secas. Los grupos de hierbas aumentaron la sombra y la infiltración de agua alrededor de las raíces cercanas.
Con el aumento de años después del incendio, se fusionaron cada vez más en la periferia de los huecos de vegetación para formar una barrera de modo que pudieran maximizar su absorción de agua del escurrimiento del círculo de hadas. La cobertura vegetal protectora de pastos podría reducir las temperaturas de la superficie del suelo en aproximadamente 25°C en el momento más caluroso del día, lo que facilita la germinación y el crecimiento de nuevos pastos. En resumen, los científicos encontraron evidencia tanto a escala del paisaje como a escalas mucho más pequeñas de que los pastos, con su dinámica de crecimiento cooperativo, redistribuyen los recursos hídricos, modulan el ambiente físico y, por lo tanto, funcionan como «ingenieros de ecosistemas» para modificar sus propio entorno y afrontar mejor las condiciones áridas.
El Dr. Stephan Getzin, del Departamento de Modelado de Ecosistemas de la Universidad de Göttingen, explica: «Lo intrigante es que las hierbas están diseñando activamente su propio entorno formando patrones de huecos espaciados simétricamente. La vegetación se beneficia de la escorrentía adicional proporcionada por los grandes círculos de hadas y, por lo tanto, mantiene el ecosistema árido funcional incluso en condiciones secas y muy duras». Esto contrasta con la cobertura vegetal uniforme que se observa en entornos con menos estrés hídrico. «Sin la autoorganización de los pastos, esta área probablemente se convertiría en un desierto, dominado por el suelo desnudo», agrega. La aparición de una vegetación con patrones similares a Turing parece ser la forma en que la naturaleza maneja un antiguo déficit de escasez permanente de agua.
En 1952, cuando el matemático británico Alan Turing publicó su innovador artículo teórico sobre la formación de patrones, lo más probable es que nunca antes hubiera oído hablar de los círculos de hadas. Pero con su teoría sentó las bases para que generaciones de físicos explicaran patrones altamente simétricos como ondas de arena en las dunas, rayas de nubes en el cielo o manchas en el pelaje de un animal con el mecanismo de reacción-difusión. Ahora, los ecologistas han proporcionado un estudio empírico para extender este principio desde la física a los ecosistemas de tierras secas con círculos de hadas.
Esta investigación, que fue financiada por la Fundación Alemana de Investigación (DFG), tiene implicaciones para modelar y comprender ecosistemas similares, así como para identificar sistemas que pueden «auto-diseñar» su entorno para proteger entornos frágiles.
Publicación original: Stephan Getzin et al, Bridging ecology and physics: Australian fairy circles regenerate following model assumptions on ecohydrological feedbacks. Journal of Ecology 2020. DOI: 10.1111/1365-2745.13493 and https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1365-2745.13493
Contact:
Dr Stephan Getzin
University of Göttingen
Faculty of Forest Sciences and Forest Ecology
Department Ecosystem Modelling
Büsgenweg 4, 37077 Goettingen, Germany
Tel: +49 551 39-20637
Email: stephan.getzin@uni-goettingen.de