Des cercles mystérieux dans le désert (galerie et vidéo)

Cercles de fées en Namibie. (pum_eva / Getty Images)

C’était en 1952 et Alan Turing était sur le point de remodeler la compréhension de la biologie par l’humanité.

Dans un article historique , le mathématicien anglais a introduit ce qui est devenu connu sous le nom de modèle de Turing – la notion que la dynamique de certains systèmes uniformes pouvait donner lieu à des modèles stables lorsqu’elle était perturbée.

Un tel un ordre contre la perturbation» est devenu la base théorique de toutes sortes de motifs étranges et répétés observés dans le monde naturel.

C’était une bonne théorie. Si bien, en fait, que des décennies plus tard, les scientifiques en découvrent encore des exemples étonnants dans des endroits inhabituels et exotiques: des modèles de Turing du monde réel qui prennent vie dans des endroits que Turing lui-même n’a jamais eu la chance de voir.

La dernière incarnation de ce phénomène théorique se révèle être des cercles de fées – des formations mystérieuses d’herbe du désert qui poussent autour de plaques distinctement circulaires de sol aride, documentées pour la première fois dans le désert du Namib en Afrique australe.

Les explications de leur existence vont du mythique au banal, et pas plus tard qu’il y a quelques années, leurs origines faisaient encore l’objet de débats. Au début, une opinion a soutenu que les cercles étranges étaient dus à l’activité des termites sous le sol africain – mais la découverte ultérieure de cercles de fées dans l’outback australien a compliqué le récit, démontrant que des cercles de fées pouvaient être trouvés sans lien ferme avec les termites .

Alternativement, les scientifiques ont proposé que les cercles de fées soient le résultat de plantes qui s’organisent pour tirer le meilleur parti des ressources en eau limitées dans un environnement rude et aride.

Cela semble plausible, et s’il est vrai, il se trouverait également un autre exemple naturel d’un modèle de Turing. Mais il n’y a pas beaucoup de preuves empiriques pour étayer cette hypothèse, disent les chercheurs, car les types de physiciens qui ont tendance à modéliser la dynamique de Turing de ces systèmes finissent rarement par mener également des travaux de terrain dans le désert à l’appui de leurs idées.

« Il existe un fort déséquilibre entre les modèles de végétation théoriques, leurs hypothèses a priori et la rareté des preuves empiriques que les processus modélisés sont corrects d’un point de vue écologique », une équipe dirigée par l’écologiste Stephan Getzin de l’Université de Göttingen en Allemagne explique dans un nouveau papier .

Pour combler cet écart, Getzin et ses collègues chercheurs ont parcouru le chemin, utilisant des drones équipés de caméras multispectrales pour surveiller les cercles de fées depuis les frais généraux près de la ville minière de Newman dans la région de Pilbara en Australie occidentale.

Selon l’une des hypothèses de l’équipe, un arrangement de motifs de Turing de cercles de fées serait plus fort parmi les herbes avec une plus grande dépendance à l’humidité.

En analysant la séparation spatiale des graminées à vitalité élevée et faible, et en utilisant des capteurs d’humidité pour vérifier les lectures au sol, l’équipe a découvert que des graminées plus saines et à vitalité élevée étaient systématiquement plus fortement associées aux cercles de fées que les graminées à faible vitalité.

En d’autres termes, pour la première fois, nous disposons de données empiriques suggérant que les cercles de fées correspondent à la théorie vieille de plusieurs décennies de Turing.

«Ce qui est intrigant, c’est que les graminées sont en train de concevoir activement leur propre environnement en formant des motifs d’espacement symétriquement espacés», explique Getzin .

<< La végétation bénéficie de l’eau de ruissellement supplémentaire fournie par les grands cercles de fées, et maintient ainsi l’écosystème aride fonctionnel même dans des conditions très dures et sèches. Sans l’auto-organisation des herbes, cette zone deviendrait probablement désertique, dominée par le sol du désert. »

Selon les chercheurs, les herbes qui composent les cercles de fées poussent ensemble de manière coopérative, modulant leur environnement pour mieux faire face à la sécheresse quasi perpétuelle d’un écosystème extrêmement aride.

L’équipe affirme qu’il faudra encore plus de travail sur le terrain pour valider davantage les modèles mathématiques, mais pour l’instant, il semble que nous serions plus près que jamais de fermer le livre sur ce phénomène mystérieux.

«En formant des modèles de lacunes périodiques, la végétation bénéficie de la ressource en eau supplémentaire fournie par les lacunes du cercle de fées» , expliquent les auteurs , «et maintient ainsi l’écosystème fonctionnel à des valeurs de précipitations inférieures par rapport à une végétation uniforme.

Les résultats sont rapportés dans le Journal of Ecology .

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