Подтверждена теория Дарвина: природные террасы появляются из-за животных

Ученые из Технологического института Джорджии разрешили спор, длившийся более века. Речь идет о происхождении ступенчатых узоров на крутых склонах холмов и гор. Оказалось, загадочные террасеты — пологие горизонтальные уступы, напоминающие лестницу, — вытаптывают пасущиеся животные. Результаты исследования опубликованы в Journal of the Royal Society Interface.

Нерешенная загадка Дарвина

Террасеты встречаются на травянистых склонах по всему миру: от альпийских лугов до холмов южной Англии. Их правильная форма долго не давала покоя ученым. Одни считали, что ступени возникают из-за медленного оползания почвы под действием силы тяжести. Другие предполагали, что виной всему копытные — коровы, овцы или козы, которые многократно проходят одними и теми же тропами. Спор оставался нерешенным, пока не появилась компьютерная модель.

Интерсно, что еще в 1881 году Чарльз Дарвин размышлял над этим же вопросом. В своей книге «Образование растительного слоя земли деятельностью дождевых червей» он описывал увиденные на склонах «маленькие горизонтальные уступы один над другим» и отмечал, что животные активно ими пользуются. Правда, его кембриджский наставник Джон Хенслоу считал, что одних копытных недостаточно для объяснения такого ровного рельефа. Дарвин даже попросил своего сына измерить меловой склон около города Льюис на юге Англии. Тот насчитал около тридцати параллельных уступов, тянущихся более чем на 90 метров вниз по 40-градусному уклону.

Как создаются идеальные склоны

Авторы новой работы пошли дальше наблюдений и создали виртуальную симуляцию.

«Каждая виртуальная корова хочет двух вещей: есть и тратить как можно меньше энергии при передвижении, — объясняет Саад Бхамла, ведущий руководитель исследования. — Взбираться вверх тяжело, поэтому на крутом склоне энергетически выгоднее идти поперек, а не вверх или вниз».

Модель учитывала простые правила: виртуальные травоядные выбирали направление, минимизирующее затраты энергии, а каждый их шаг уплотнял почву и срывал траву. Из-за этого поверхность менялась, влияя на выбор пути следующими особями. 

Исследователи запустили сотни таких симуляций и увидели, что после тысяч шагов движения животных постепенно выравниваются. Склоны приобретали тот самый ступенчатый профиль. Более того, на самых крутых участках модель выдавала особенно четкие террасы — в точности как те, что измерил сын Дарвина. Ученые даже  сравнили смоделированные узоры с реальными фотографиями козьих и коровьих троп со всего мира. Совпадение оказалось поразительным.

Секрет кроется в процессе, который биологи называют «стигмергической обратной связью». Это когда живые существа непреднамеренно влияют на поведение друг друга, изменяя общую среду. То же самое происходит, когда муравьи прокладывают тропы или когда люди вытаптывают дорожки на газонах.