À certains endroits, la plaine namibienne ressemble à une scène d'un livre du Dr. Seuss: de grands cercles régulièrement espacés parsement un paysage autrement herbeux, la terre rouge éblouissante comme un phare contre les touffes pâles d'herbe. Les suppositions sur la manière dont ces formations bizarres ont été créées vont du plus pratique au plus fantaisiste: gaz souterrains, termites, radiations, dragons et géants.
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Fantasmieusement surnommés les cercles de fées, ces formes étranges n’avaient été repérées qu’en Namibie - jusqu’à présent. Cette semaine, des scientifiques ont annoncé leur apparition dans l’atlantique désolée de l’Australie occidentale. Cette découverte aide déjà les scientifiques à découvrir le mystère qui se cache derrière ces modèles naturels.
Des scientifiques de nombreux domaines ont déjà abordé cette question complexe en utilisant les mathématiques, la biologie, l'écologie et l'entomologie. Récemment, le débat a porté sur deux théories: soit les termites ont tué des cernes de plantes en grignotant leurs racines, soit l'herbe s'est organisée pour tirer le meilleur parti des ressources du dur paysage désertique.
La découverte de cercles de fées en Australie, décrite cette semaine dans les Actes de la National Academy of Sciences, a incité l'équipe à se pencher fortement vers la réponse de l'auto-organisation.
«L'eau est limitée et ne peut pas maintenir une couverture végétale continue», explique le principal auteur, Stephan Getzin, du Centre Helmholtz pour la recherche environnementale (UFZ) en Allemagne. Alors “nous avons des trous et d’autres motifs comme des labyrinthes et des rayures ou même des taches”.
En 2014, Getzin avait co-écrit un article sur l'espacement étonnamment régulier des cercles namibiens, plaidant pour la théorie de la concurrence des ressources. Ce document a attiré l'attention de Bronwyn Bell, responsable de l'environnement de la société minière australienne Rio Tinto, qui a remarqué la similitude frappante de certaines formations locales et a contacté le scientifique.
«Trois jours plus tard, j'avais dans ma boîte aux lettres quelque chose qui paraissait identique aux cercles de fées namibiens», déclare Getzin. "Nous ne pouvions pas y croire - les cercles de fées de Namibie sont censés être les seuls au monde."
Cette vue aérienne de l'arrière-pays australien montre la coexistence de vastes étendues de sol nu, de motifs labyrinthiques et de cercles de fées, qui peuvent tous résulter d'une forte concurrence pour l'eau dans un paysage aride. (Kevin Sanders) 
Cette vue aérienne des herbes de l’Australie occidentale montre de nettes lacunes dans la végétation auto-organisée. (Kevin Sanders) 
Les cercles de fées tachent le paysage près de la ville de Newman, en Australie. (Stephan Getzin) 
Les cercles de fées australiennes s'étendent uniformément sur le paysage et forment un motif hexagonal - un indice sur leur formation. (Kevin Sanders) 
La végétation ne se forme pas nécessairement toujours dans les cercles de fées. Les herbes de cette parcelle de terrain sont disposées en une formation labyrinthe. (Stephan Getzin) 
Ce cercle de fées naissant n’est pas encore complètement développé, quelques touffes d’herbe entourant encore l’anneau central. (Stephan Getzin) 
Les cercles de fées australiens ont un diamètre moyen d’environ 13 pieds, mais peuvent dépasser 23 pieds. (Stephan Getzin) 
Les traces d'un cercle de fées restent visibles après l'incendie qui a brûlé la plupart des herbes. (Stephan Getzin) Il a réuni une équipe de collègues pour se rendre dans l'arrière-pays et examiner les cercles du sol et des airs. Tout ce qu'ils ont vu suggère que les formes australiennes ressemblent beaucoup à leurs cousins namibiens. Bien que la taille des cercles australiens varie, les anneaux sont en moyenne assez gros pour accueillir une fourgonnette. Et en Namibie et en Australie, un épais anneau de végétation entoure la parcelle de terre centrale, avec des plantes touffues poussant entre les cercles.
Les cercles s'étendent à travers le paysage selon un motif hexagonal extrêmement régulier - «comme un espacement en nid d'abeille chez les abeilles», dit Getzin - avec une séparation d'environ 30 pieds entre les anneaux. Des analyses spatiales confirment ce que les scientifiques avaient deviné à partir d’images: La répartition des cercles en Australie est très similaire à celle de la Namibie.
Plus important encore, la disposition des cercles australiens ne correspond pas à l'activité des termites, fait-il remarquer. Au lieu de cela, il correspond étroitement à un modèle simulant les effets de la limitation en eau dans un paysage sec, tous orientés vers une auto-organisation des plantes due à la concurrence.
Alan Turing a introduit l'idée d'auto-organisation dans les années 50 pour décrire la morphogenèse, processus qui permet aux cellules simples de s'organiser en créatures plus complexes en se spécialisant dans différents types de cellules aux fonctions spécifiques. De même, les processus à petite échelle dans un écosystème, comme la compétition pour l'eau, peuvent conduire à une organisation et à des modèles à grande échelle, soutiennent Getzin et son équipe.
Le biologiste Walter Tschinkel, de l’Université d’État de Floride, a quelques idées inspirées de ses études sur les cercles à différents stades de leur formation: «C’est ce que je considère comme un assèchement de la boue». explique. Lorsque l'eau est limitée, le liquide est aspiré dans toutes les directions, laissant inévitablement des endroits si secs que rien ne peut pousser.
À partir de là, les processus à l'échelle locale peuvent légèrement différer, comme dans les nouveaux cercles de fées. En Namibie, les cercles se forment dans un sol sableux, où l'eau coule facilement sous terre. Mais le sol australien nu est un matériau épais, riche en argile, et l'eau n'a même pas la chance de s'infiltrer dans le sol, à moins que les plantes aient déjà percé des trous dans la saleté tenace comme de petits aérateurs.
Getzin et son équipe suggèrent que lorsqu'il pleut, l'eau s'accumule jusqu'au bord des trous de végétation établis, directement jusqu'aux racines en attente des plantes situées au bord du trou. Ces plantes de bord grossissent et plantent plus de racines pour recueillir encore plus d’eau. Cela signifie que ces usines extraient des ressources de leurs voisins, limitant leur croissance et générant le modèle circulaire d'expansion et de ralentissement.
«Nous devons garder à l'esprit, cependant, que la corrélation entre la sortie d'un modèle calculé et un motif naturel n'est toujours pas une preuve de la causalité, même si la sortie du modèle imite la nature», écrit Tschinkel dans un courrier électronique.
La prochaine étape consisterait à imiter la croissance des cercles dans une expérience, bien que, pour un phénomène aussi vaste et généralisé, il est difficile de dire comment cela sera accompli, ajoute-t-il. Même dans ce cas, si ces caractéristiques sont vraiment des signes de concurrence fondamentale pour l’eau, il devrait en exister davantage à travers le monde. Et à l'ère d'Internet, nous avons un accès sans précédent à des images satellite détaillées des coins les plus reculés de la planète.
Getzin reste optimiste quant à la chasse: "Je suppose qu'il y a plus de motifs de cercles de fées, c'est une question de recherche."
Explorez les cercles de fées namibiens à l'aide de Google Earth ci-dessous:
