Research press release




自己組織化した規則的な植生パターンは自然界に広く見られるが、その存在の背後にある機構については議論が続いている。とりわけナミビアのフェアリーサークルのような等間隔に配置されたパターンの起源については論争がある。フェアリーサークルには、直径2~35 mの円形に露出した土壌が点在し、それぞれの周囲には背の高い草が環状に生えており、これによりナミブ砂漠の複数の部分に存在する草原が分断されている。1つの仮説によれば、フェアリーサークルは、スケール依存性フィードバックによって形成したものであり、植物はこのフィードバックによって近隣の植物の役に立っているが、遠隔地の個体とは競合関係にあるとされる。もう1つの仮説によると、フェアリーサークルを作ったのは地下生態系のエンジニアであるシロアリやアリ、齧歯類だとされる。

今回、Corina Tarnitaの研究チームは、この2つの競合する学説をモデルシミュレーションに組み込むことで両説の違いを調整し、その後、4大陸の野外データを用いてこのモデルシミュレーションの検証を行った。その結果、Tarnitaたちは、両説のいずれか一方ということではなく、同じ昆虫種の地下の社会性昆虫コロニー間の競争と植物間のスケール依存性フィードバックの両方を組み合わせて、自己組織化した規則的な植生パターンを説明できることを明らかにした。Tarnitaたちは、ナミビアのフェアリーサークルを事例研究とし、スナシロアリのコロニー間の相互作用とスナシロアリと草地との相互作用の両方によって大規模な六角形の植生パターンが形成されたことを明らかにした。


An explanation for the longstanding mystery of how Namibian fairy circles are formed is presented in a paper published in Nature this week.

Self-organized regular vegetation patterns are widespread in nature, but the mechanisms behind their existence remain disputed. In particular, there is controversy regarding the origins of overdispersed (evenly spaced) patterns, such as Namibian fairy circles: circular patches of bare soil that are 2-35 m wide, surrounded by rings of tall grass, that punctuate grasslands in parts of the Namib Desert. One hypothesis suggests that they are created by scale-dependent feedbacks, whereby plants help their neighbours but compete with distant individuals. The alternative hypothesis attributes the fairy circles to subterranean ecosystem engineers, such as termites, ants or rodents.

Corina Tarnita and colleagues reconcile these competing perspectives by integrating them both into model simulations, which they then validate with field data from four continents. They show that, instead of one or the other, a combination of competition between subterranean social-insect colonies of the same species and scale-dependent feedbacks between plants can explain the self-organized regular vegetation patterns. Using the Namibian fairy circles as a case study, they show that interactions between sand termite colonies, and between the sand termites and the grass, are jointly responsible for the large-scale hexagonal vegetation patterns.

The authors conclude that multiple mechanisms of ecological self-organization should be considered when trying to explain such regularly spaced landscape features.

doi: 10.1038/nature20801

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