Mittwoch, 8. April 2015

Verteilungsmuster der Namibischen Feenkreise gleicht dem von Hautzellen


Blick auf einige wenige der mysteriösen Feenkreise in Namibia. | Copyright: Dr. Stephan Getzin/UFZ

Okinawa (Japan) - Japanische Wissenschaftler haben ein gleiches Muster in zwei vermeintlich voneinander unabhängigen Systemen entdeckt: Hautzellen zeigen demnach ein auffallend ähnliches Verteilungsmuster wie das der sogenannten Feenkreise in der Namib-Wüste auf. Die Analyseergebnisse könnten eines Tages sogar auch dazu genutzt werden, um Leben auf fernen Planeten und Monden zu identifizieren.

Schon seit Jahrzehnten stellen die namibischen "Feenkreise" Wissenschaftler vor ein Rätsel, wenn es darum geht zu erklären, wie die auffälligen, vegetationsfreien Kreise in afrikanischen Graslandschaften zustande kommen. Konkret handelt es sich bei diesen Kreisen um tausende kreisförmiger Flächen blanker Erde mit Durchmessern von 2 bis 12 Metern, innerhalb derer keine Vegetation wächst, deren Rand jedoch von einem Saum dichteren und höheren Graswuchses markiert wird (s.Abb.o.). Während die Einheimischen in den Kreisen die "Fußspuren der Götter" sehen, vermuteten Wissenschaftler bislang, dass die Kreise von Erntetermiten freigefressen werden. Eine andere Theorie vermutet Erdgasaustritte als Ursache der Kreise (...wir berichteten, s. Links).


Wie die Forscher um den Mathematikprofessor Robert Sinclair vom Okinawa Institute of Science und von der Science and Technology Graduate University (OIST) aktuell im Fachjournal "Ecological Complexity" (DOI: 10.1016/j.ecocom.2015.02.001) berichten, stelle die Übereinstimmung dieses Musters im Großen (Feenkreise) und im Kleinen (Hautzellen) eine wirklich merkwürdige Übereinstimmung dar und sei "absolut erstaunlich", liefere aber zugleich ein weiteres und vielleicht wichtiges Puzzleteilchen im Rätsel um die Feenkreise.


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Obwohl die Verteilung der Feenkreise in den Wüsten und Graslandschaften zunächst rein zufällig erscheint, fanden die Forscher eine enge Übereinstimmung dieses Verteilungsmusters mit dem von Hauzellen. "Ein Muster, dass sich zugleich in derart unterschiedlichen Größenverhältnissen wiederfinde, ist in der Natur nahezu unbekannt", so Sinclair. (Anm.d.GreWi-Redaktion: Mit dem Verweis auf zahlreiche komplexe Muster, die sich sowohl im Kleinsten, wie auch im Größten - und dazwischen - finden, wollen wir in diesem Punkt dem Prof. Sinclair gerne widersprechen. Beispiele sind etwa die auffallenden Ähnlichkeiten zwischen Nervenzellen und die Verteilung von Galaxien und Quasaren im Weltraum oder die buchstäblich universelle Verbreitung der Fibonacci-Zahlreihe und Spiralen in unzähligen Beispielen natürlicher Formbildeprozesse...)

"Obwohl wir noch nicht erklären können, warum sich Hautzellen und die Feenkreise derart gleichen, ist es aber schon wichtig, überhaupt zu wissen, dass sie sich gleichen", so Sinclair.


Anhand von Satellitenaufnahmen der namibischen Feenkreise haben Sinclair und sein Kollege Haozhe Zhang von der Iowa State University die Anzahl der jeweiligen Nachbarkreise vermessen und mit einem Computerprogramm Linien durch jedes Kreispaar als imaginäre und mit den Zellwänden vergleichbare Grenze gezogen. Danach zählte der Computer erneut, wie viele Nachbarn jeder Feenkreis besitzt. Eine gleiche Zählung hatten Forscherkollegen schon vor einigen Jahren anhand von Hautzellen durchgeführt (s. Abb.).



Zwei vermeintlich voneinander unabhängige Systeme in völlig unterschiedlichen Größenverhältnissen: Feenkreise in der Namibwüste (l.) und mikroskopisch kleine Hautzellen (r.). | Copyright/Quelle: Okinawa Institute of Science and Technology - OIST

Tatsächlich zeigte ein Vergleich, dass die Ergebnisse der beiden Berechnungen nahezu identisch sind. Die meisten Feenkreise verfügen demnach über jeweils sechs Nachbarn - ganz genau wie Hautzellen. Allerdings geht die Ähnlichkeit zwischen den beiden Systemen über diese Gemeinsamkeit noch hinaus: Der Anteil von Feenkreisen mit vier, fünf, sechs, sieben, acht und neun Nachbarn entspricht grundsätzlich dem von Hautzellen.

"Eine solch große Übereinstimmung hatte ich zuvor nicht erwartet", gesteht Sinclair ein. "Wir haben die Ergebnisse mehrmals überprüft. Unter anderem auch deshalb, weil die Übereinstimmung so groß war, dass wir es selbst zunächst gar nicht glauben wollten."


"Alle bisherigen Erklärungstheorien und mathematischen Modelle zu den Feenkreisen, müssen nun auch das von uns nachgewiesenen Muster berücksichtigen, wenn sie zur Erklärung des Rätsels wirklich beitragen wollen", so Zhang.


Die Autoren der aktuellen Studie vermuten, dass die Übereinstimmung der Verteilungsmuster von Hautzellen und Feenkreisen deshalb so groß sein könnte, da beide um vorhandenen Raum "kämpfen". Sollte diese Hypothese zutreffen, so könnte man zukünftig Informationen über bestimmte Systeme alleine durch die Analyse ihrer Muster gewinnen. Beispielsweise könnte man nach Zeichen für Leben auf anderen Planeten oder fernen Monden suchen, selbst wenn nur Bilder als einzige Datengrundlage zur Verfügung stehen.


Hinzu könnte die Identifikation eines solchen Musters aber auch von ökologischen und biologischem Nutzen sein. "Es könnte uns dabei helfen, Licht auf die Frage zu werfen, was sich am anderen Ende des Spektrums eines System zuträgt, wenn wir die Vorgänge an einem Ende analysieren", so Sinclair abschließend. "Ein Verständnis über die Zusammenhänge dieser Muster im Großen wie im Kleinen könnte uns oft dabei behilflich sein zu vermeiden, den Wald vor lauter Bäumen nicht zu sehen."


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