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植物以“隐藏的顺序”自组织,与自然界中发现的模式相呼应
科学家们发现植物在许多干旱景观中的排列方式存在一种“完美无序超均匀”模式,使它们能够充分利用水资源。
来源:LiveScience科学家们在地球上的旱地发现了一种“隐藏的秩序”,那里的植物遵循无序的超均匀性——这种布局在近距离看来是随机且杂乱的,但从远处观察时却遵循清晰的模式。
这些发现解释了西非的“老虎丛”等现象,其中植物带从上方看起来像老虎条纹,或者纳米比亚的“仙女圈”,从远处看起来像斑点,但实际上是植物丛。这些植物的自我组织方式有助于它们应对干旱并在极端条件下发挥作用。
“这真是一个惊喜,”该研究的合著者、中国上海交通大学的数学家 Quan-Xing Liu 在一封电子邮件中告诉《Live Science》。 “我们期望找到一种完全随机的分布或一种规则的、聚集的模式……相反,我们发现了一种完美的无序超均匀模式——一种以前没有人在植物群落中认识到的隐藏秩序形式。”
刘全兴 中国在 10 月 7 日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上的这项新研究中,研究人员观察了全球 400 多个干旱地区的卫星图像,并对这些景观中植物的空间格局进行了数学分析。他们发现,虽然这些植物的分布在地面上看起来可能是无序的,但从鸟瞰图上看,10% 的旱地遵循超均匀的模式——这表明这种现象不仅是罕见的,而且是许多干旱生态系统的普遍特征。
新研究刘说,这种模式很可能是对稀缺资源激烈竞争的结果。以这种超均匀的方式排列可以帮助植物在有限的水下生存。如果它们彼此距离太近,单个植物就会争夺水分,但距离太远就会为其他类型的植物入侵留下间隙,因此这种模式能够为干燥的生态系统实现适当的平衡。
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