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发信人: foxpp (贪玩又自由的风筝), 信区: other
标  题: 沙漠里的植物图案
发信站: 听涛站 (2001年12月14日12:03:07 星期五), 站内信件

转载自：http://www.scienceworm.com

2001-12-13：沙漠里的植物图案 （本站有原文）

    多数的人们将沙漠画作褐色，中间散布着一些凌乱的绿色植物。干旱区域更加复杂
，在褐色之中显示绿色植物生长的复杂造型。在11月5日出版的《物理评论快报》的一篇
文章中，一个基于仅有两个变量的方程的模型重现了这些植物分布的条纹状，点状和其
他的造型。作者期待他们的模型增进环境科学家对正要开始成为沙漠的地区的理解。它
甚至可以提出经常起因于人的活动的“沙漠化”过程扭转过来的方法。

    在谈到人对于干旱环境影响之前，研究人员需要更好地理解植物在条件变化时争夺
水的方法，以色列本古里安大学的Jost von Hardenberg说。所以他和他的同事建立了他
们称作的“生态系统的玩具模型”。他们的方程只包括2个变量：生物总量（总体植物数
量），水（包括土壤水和降水）。模型包括类似蒸发，植物生长和植物通过种子扩散来
扩展的过程。它也包括生物量和水供给的相互作用——例如植物的阴影可以减少减少蒸
发。

    开始时，研究组装满了由点组成的格栅——他们的虚拟沙漠——用均匀的植物分布
覆盖相应的一定高度的沉淀。然后，他们通过以随机的方法增加，或减少每个点的植被
来搅乱了这均一性。从这不稳定，“噪声多”的情况，他们让方程发挥作用，每个格点
的植物生长趋于平衡。根据研究人员设想的降水量，不同植物造型出现了。他们看到的
所有类型存在于全世界的干旱地区：从极干旱气候下的散布型，到略微湿润地区的复杂
迷宫型，再到半干旱地区的带有贫瘠土地的绿色覆盖区。

    研究组惊奇地发现，对于一个给定的沉淀水平，不同的植物造型能够共存。这种效
应指出当长期的干旱杀死全部植物的时候，即使后来的降水量回到其最初的水平的时候
，这一地区也可能是不可恢复的。然而，要使植被恢复，气候应比以前更潮湿。Von Ha
rdenberg解释说植物分布造型可能会有更深远的生态学效果，它们可以影响植物和小动
物之间的相互作用。现在他和他的同事为了完善他们的模型，比如区分土壤上面和下面
的水流。

    “你可以质问一些条件的准确形式，也可以进行实地测量，”普林斯顿大学的生态
学家Chris Klausmeier说，“但是，这些都不会损害这个模型的广泛适用性。”一个简
单的模型能够获得自然界存在的各种变化的植物分布类型，这一点给他留下了深刻印象
。对于生态系统的复杂性，Klausmeier说，与实地测量数据的符合性可能和想要得到的
一样好。

Phys. Rev. Lett., 87, 198101 (2001).
Edited by staruni@SMTH 
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