Biljke se samoorganizuju u skriveni red: Ovaj obrazac prisutan je širom prirode

Naučnici su otkrili „savršeni neuređeni hiperuniformni“ obrazac u načinu na koji se biljke raspoređuju na mnogim sušnim terenima, što im omogućava da maksimalno iskoriste vodne resurse.

Otkriven je „skriveni red“ u sušnim predelima širom planete, gde biljke prate neuređenu hiperuniformnost – raspored koji izgleda nasumičan i neuređen iz blizine, ali se pridržava jasnog obrazca kada se posmatra iz daljine.

Preporučujemo

Ovi nalazi objašnjavaju fenomene poput „tigrastog grmlja“ u zapadnoj Africi, gde pojasevi biljaka izgledaju kao pruge tigra sa visine, ili „vilinskih krugova“ u Namibiji koji izgledaju kao mrlje izdaleka, ali su zapravo grupe biljaka. Te biljke su samoorganizovane na način koji im pomaže da izađu na kraj sa sušom i funkcionišu u ekstremnim uslovima.

„Bilo je to pravo iznenađenje“, kažu istraživači sa šangajskog Univerziteta Đaotung. „Očekivali smo da ćemo pronaći ili potpuno nasumičan raspored ili regularan, grupisani obrazac…umesto toga, otkrili smo savršen neuređeni hiperuniformni obrazac – oblik skrivenog reda koji ranije niko nije prepoznao u biljnim zajednicama.“

Istraživači su u novoj studiji posmatrali satelitske slike više od 400 sušnih područja širom planete i matematički analizirali prostorne obrasce biljaka na tim terenima. Otkrili su da, iako distribucija biljaka može izgledati neuređeno na tlu, pogled iz vazduha pokazuje da 10% sušnih područja sledi hiperuniformni obrazac – što znači da ovaj fenomen nije retkost, već široko rasprostranjena odlika mnogih sušnih ekosistema.

Dati obrazac je verovatno rezultat intenzivnog nadmetanja za oskudne resurse. Raspoređivanje na hiperuniforman način može pomoći biljkama da prežive sa ograničenom količinom vode. Ako su previše blizu jedna drugoj, individualne biljke bi se nadmetale za vodu, a prevelika udaljenost bi ostavila praznine za dolazak drugih vrsta biljaka, tako da ovaj obrazac omogućava pravi balans za sušni ekosistem.

Tokom vremena se vegetacija polako organizuje u neuređeno hiperuniformno stanje oblikovano ovim balansom. „To je sjajna strategija za maksimizaciju upotrebe resursa i minimizaciju konkurencije za čitavu zajednicu“, kažu istraživači.

Hemičari su prvi put definisali neuređenu hiperuniformnost u 2000-im. Posmatrali su atome koji nisu bili raspoređeni u kristalni čvrsti obrazac (visokoorganizovana mreža) ili u tečni ili gasoviti obrazac (mnogo neorganizovanije i nasumično). Umesto toga su bili raspoređeni na neuređen hiperuniformni način, što je davalo prednosti organizovanog sistema, ali sa više fleksibilnosti.

Naučnici su taj obrazac identifikovali sve više i više u prirodnom svetu, od atomskog nivoa do čitavih galaksija. Štapićaste i kupaste ćelije u očima ptica organizovane su na hiperuniforman način, a neki alge plivaju u hiperuniformnim obrascima. Primećeno je i kod biljaka, uključujući mreže žilica na listovima.

„Možemo mnogo da naučimo od ovih bioloških sistema koji su optimizovani godinama evolucije i prirodne selekcije“, kažu istraživači. „Slično onome što vidimo u slučaju obrazaca listova, ako je okruženje surovo, sistem se prilagođava više u pravcu optimalnih hiperuniformnih stanja“.

Međutim, ovaj optimalni balans otežava ekosistemu oporavak od poremećaja koje izaziva čovek, poput klimatskih promena, invazivnih vrsta ili infrastrukture. Putevi i kanali su kao ožiljci koji ometaju protok vode. Gubitak hiperuniformnosti može da posluži kao osetljiv rani znak upozorenja – signal da je ekosistem pod stresom i da gubi prirodnu otpornost koju ovaj skriveni red obezbeđuje.

Istraživači planiraju da traže skrivene obrasce u drugim ekstremnim ekosistemima, uključujući i one van Zemlje. Analizirajući slike kratera na Marsu koje je napravio rover NASA Kjuriositi, otkrili su da klasteri kamenčića na pesku pokazuju isti neuređenu hiperuniformnost kao biljke u sušnim oblastima na Zemlji, pokrenuti ne biologijom, već fizičkim silama kao što su vetar, kretanje peska i gravitacija.

„To što se isti geometrijski princip pojavljuje u tako različitim sistemima sugeriše da je neuređena hiperuniformnost univerzalno rešenje za distribuciju i efikasnost kad postoje ograničenja, bez obzira da li su ‘čestice’ biljke, kamenčići ili ćelije“, kažu istraživači.

(Telegraf Nauka/Live Science)