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神祕仙女圈在全球範圍不斷擴散
被稱為「仙女圈」(fairy circles)的貧瘠泥土圓盤看起來像一排排圓點﹐可在地面上蔓延數英里。幾十年來﹐這種現象的神祕起源一直引起科學家的興趣﹐而且它們在全球範圍的分佈可能比以前想像的要廣泛得多。
以前只在非洲南部納米布沙漠(Namib Desert)和西澳大利亞內陸的乾旱地區發現過仙女圈。但一項新的研究用人工智能發現了三大洲15個國家數百個新地點的類似仙女圈的植被圖案。這項發現可以幫助科學家在全球範圍內瞭解仙女圈及其形成。研究人員分析了來自世界各地的乾旱地區或乾旱生態系統的高分辨率衛星圖像的數據集。科學家們使用了神經網絡﹐一種以類似於大腦的方式處理信息的人工智能﹐來搜索類似仙女圈的植被圖案。
「這是第一次在衛星圖像上使用基於人工智能大規模檢測類似仙女圈的製備圖案模式。」西班牙阿利坎特大學(University of Alicante)多學科環境研究所的數據科學家說。首先研究作者通過輸入在納米比亞和澳大利亞拍攝的超過1.5萬張衛星圖像來訓練神經網絡識別仙女圈。一半的圖像顯示仙女圈﹐一半沒有。然後科學家們向人工智能提供了一個數據集﹐其中包含全球近57.5萬塊土地的衛星視圖﹐每塊土地面積約為2.5英畝(1公頃)。神經網絡掃瞄了這些圖像中的植被並識別出類似於已知仙女圈圖案的重複圓形圖案﹐評估圓圈的大小形狀以及它們的位置﹑圖案密度和分佈。
研究人員說﹐這種分析的輸出需要人工審查。「我們不得不根據照片解釋和該地區的背景手動丟棄一些不是仙女圈的人工和自然結構。」。結果顯示﹐納米比亞和澳大利亞的263個旱地地點有類似仙女圈的圓形圖案。這些乾旱地區分佈在非洲(薩赫勒﹑西撒哈拉和非洲之角)﹐也集中在馬達加斯加和中西亞﹐以及澳大利亞中部和西南部。
研究人員還收集了發現圓圈的環境數據﹐這些數據可能包含著導致它們形成的原因的證據。研究人員確定仙女圈狀圖案最有可能發生在高鹼性和低氮的非常乾燥的沙質土壤中。科學家們還發現仙女圈狀圖案有助於穩定生態系統﹐可以增加一個地區對洪水或極端乾旱等干擾的抵抗力。
但是「是什麼塑造了仙女圈？」這個問題很複雜﹐創造仙女圈的因素可能因地點而異。德國哥廷根大學生態系統建模系研究員表示﹐某些氣候條件以及植物的自組織在納米比亞產生了仙女圈。雖然白蟻等昆蟲會利用乾燥的斑塊﹐但它們的活動並不直接產生仙女圈。
然而﹐國際研究團隊則表示﹐澳大利亞的仙女圈與白蟻活動有著千絲萬縷的聯繫。他們的團隊與土著密切合作進行的研究確定﹐在西澳大利亞和北領地﹐白蟻是仙女圈功能的固有部分﹐在曼吉利賈拉(Manjildjara)語中稱為「linyji」﹐在瓦爾皮利(Warlpiri)語中稱為「mingkirri」。
「原住民至少從1980年代開始就發現了這些模式﹐並說他們世世代代都知道這些圖案﹐可能有幾千年之久。」研究人員說。「在澳大利亞﹐白蟻不僅僅是『參與形成了仙女圈』」﹐研究人員補充說﹐「它們是主要機制﹐對這個現象的解釋需要以白蟻-草-土壤-水之間的動力學為中心。」。
關於仙女圈的許多問題尚未得到解答﹐這項新研究的作者樂觀地認為﹐他們的全球地圖集將為研究這些奇特的貧瘠地區打開新的篇章。「我們希望我們在論文中發表的信息可以為世界各地的科學家提供新的研究領域﹐這些領域將解決仙女圈圖案形成的新難題。」研究人員說。
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