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发信人: foxpp (贪玩又自由的风筝), 信区: other
标  题: 沙漠的植物按图生长
发信站: 听涛站 (2002年01月03日17:30:22 星期四), 站内信件

转载自：http://www.scienceworm.com

2001-12-29：沙漠的植物按图生长 （本站有原文）

    以色列的科学家们说，斑驳的植物生长地区可能会揭示沙漠是如何逐渐控制曾经适
合耕种的地区的。一种和给出动物斑点与条纹相同的过程可以生长植被图案并解释为什
么被干旱大面积杀死的植物无法重新长出来。

    在中东和北非，沙漠大量吞食着曾经用来畜牧和耕种的土地。过量畜牧会剥去植被
导致消灭植物的气候变化，例如干旱。

    转变为沙漠的地区即使在干旱结束，降雨恢复正常的情况下也很难重新变为耕田。
Ben Gurion大学的Jost von Hardenberg和他的同事们指出，这种不可逆性可能和植被对
干旱或半干旱土地的适应导致的图案相联系。

    干旱地区的植被通常长成一丛一丛，条纹，或者错综复杂迷宫一样的路径。Von Ha
rdenberg的小组认为，这些图案来源于植物生长、死亡和水分利用之间的相互作用。

    干旱地区植物不稳定的存在依赖于降雨对地下水储量的补充。但是植物的生长影响
了能够提供多少水分。通过吸取在土壤中的水分，植物可以阻止其他植物利用水分。但
是植物同样有聚集在一起的好处：他们遮住土壤，从而减少了水汽蒸发，并阻止地上不
渗透水硬土的生成。

    这种植物生长和水分利用之间的关联意味着，当水分缺乏时，植物覆盖层倾向于变
为斑点或是条纹。同样的推拉过程被认为控制了动物表皮色素沉淀的分块。

    在研究人员的数学模型中，精确的图案依赖于降雨量和土地的方向。对平坦的地面
，斑点或是迷宫图案比较常见；对斜坡，植物会长成平行的条纹或短线形成的连线。所
有这些图案都可以在真实的干旱地区中看到。

    如果降雨量很少，这个模型预言不会有任何东西生长。在某个阈值，丛生的植被会
形成。增加或者减少降雨量没有同样的效果。

    长期的干旱会导致从图案样植被到赤裸地面的转换。如果雨季来临，地面将保持赤
裸，尽管同样的降雨量会维持图案的形成。这有点像怀孕时衣服被撑大：当拉伸力量停
止时，纤维并不会完全回到最开始的状态。

    研究人员们建议，这个模型可以用来判断那些地区处在沙漠化的危险中。改造沙漠
并非仅仅通过增加地下水储量即可完成，还需要触动从赤裸到图案状态的开关——例如
植物的种子。

    参考文献：
    Von Hardenberg, J., Meron, E., Shachak, M. & Zarmi, Y. Diversity of vege
tation patterns and desertification. Physical Review Letters, 87, 198101 , (
2001).

Translated from Phys. Rev. Lett., 87, 198101 (2001).
Edited by slli@SMTH

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