Geheimnisvolle runde Grasstrukturen gibt es in Wüstengebieten Afrikas und Australiens. Bislang war unklar, wie diese entstehen. Foto: Stephan Getzin
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Geheimnisvolle runde Grasstrukturen gibt es in Wüstengebieten Afrikas und Australiens. Bislang war unklar, wie diese entstehen. Foto: Stephan Getzin

Das Mysterium der Feenkreise

  • Martin Schäfer
    vonMartin Schäfer
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Die Natur erzeugt fortwährend die tollsten Muster: Hurrikans im Satellitenbild, Vogelzüge im Frühjahr und Herbst oder Fischschwärme im Ozean. Auch Forscher sind von solchen Mustern fasziniert. Und so mochte der Biologe Stephan Getzin seinen Augen nicht trauen, als er Satellitenfotos von Feenkreisen auf den Schreibtisch bekam.

Die Bilder von kreisrunden Mustern in Trockengraslandschaften stammen aus Australien. Das ist 10 000 Kilometer weit entfernt vom afrikanischen Kontinent, wo Getzin seit Jahren über Feenkreise im namibischen Trockenland forscht und mit Kollegen in einem heftigen Interpretationsstreit über die Entstehungsweise der Phänomene lag.

Bislang waren diese Feenkreise nur aus Namibia bekannt: Im trockenen Grasland formieren sich überaus regelmäßig über Kilometer hinweg Kreisstrukturen. Im Innern der zwei bis zwanzig Meter messenden Kreise ist karger, kaum bewachsener Boden. Der Kreisring hingegen ist üppig bewachsen mit Vegetation. Auch zwischen den Kreisen sprießt die Natur, aber eher spärlich.

154 Löcher gegraben

Solche Strukturen ließ natürlich auch die Fantasie von Einheimischen und Touristen überschießen: von Außerirdischen oder - genauso abstrus - Drachen als Verursacher war die Rede. Unter Wissenschaftlern galt zunächst als ausgemacht, dass Termiten als unterirdische Baumeister zu den Strukturen beitragen. In vielen Kreisstrukturen waren Termiten gesichtet worden. Doch eben nicht in allen. Der Göttinger Biologe Getzin bezweifelte die Termiten-Idee. Er war und ist der Meinung, dass die Kreise sich durch Prozesse der Selbstorganisation formieren: Bodenstruktur, Vegetation und insbesondere die Niederschlagsverteilung allein bewirken die Kreise.

Da kam der überraschende Befund aus Australien gerade recht. "Wir haben insgesamt 154 Löcher gegraben und haben nach Termiten geschaut", sagt der Forscher. "Wir können jetzt prinzipiell sagen, dass diese extrem regelmäßig angeordneten, räumlich periodischen Lückenmuster in Grasländern ohne Termiten entstanden sind." Die Strukturen müssen also anders entstanden sein. Getzin hatte im Jahr 2011 einen der bekanntesten Wissenschaftler der Selbstorganisation, den israelischen Physiker Ehud Meron, kontaktiert und auf das Thema gestoßen. Getzin schaut als Forscher immer "von oben". Er wertet Luftbilder und Satellitendaten ganzer Ökosysteme aus. "Prägnante Muster erkenne ich da sehr schnell." Für die Entstehung und zeitliche Entwicklung der Feenkreise brauchte es aber Modelle, die der Israeli Meron und dessen Arbeitsgruppe an der Ben-Gurion Universität beisteuerte.

Artenarmut ist ein Faktor

Die Feenkreise selbst haben Abstände von zwölf 12 bis 14 Metern. Wenn man drin steht, erkennt man nicht unbedingt die weitreichende periodische Struktur. In Namibia ist der Boden poröser und grober Sand, wo das Niederschlagswasser schnell eindringt. In Australien sind die Kreise mit Durchmessern von fünf bis sechs Metern kleiner. Unter der Bodenoberfläche findet man nichts.

Feenkreise kommen nur in Graslandschaften vor, wo nur eine oder zwei Grassorten existieren. "Das ist auch ein Kennzeichen dieser selbstorganisierten Vegetationsmuster", stellt der Ökologe fest. Die Trockenheit der Landschaft - am Übergang vom Grasland zur Wüste - trägt zur Artenarmut bei. "Bäume, die man zwischen den Feenkreisen hin und wieder mal sieht, haben viel Glück gehabt und können mit den Wurzeln tiefe Bodenschichten erreichen", sagt der Biologe Getzin, der an der Universität Göttingen und am Umweltforschungszentrum Leipzig (UFZ) arbeitet. Die Gräser profitieren nur von den Niederschlägen, die in den oberen Bodenmeter eindringen.

Wasser, Sand und Wurzeln

Doch wie funktioniert die Selbstorganisation? "Das sind verschiedene Rückkopplungen von Biomasse und Niederschlägen", meint der Biologe. In Namibia dringt Wasser tief in den porösen Sandboden ein. Die Gräser haben Wurzeln, die nur in die Tiefe gehen, aber nicht in die Breite. "Wenn es regnet, ziehen die Gräser über die Wurzeln das Wasser zu sich heran", sagt Getzin. Die Gräser verdunsten das Wasser über ihre Blätter. An den Wurzeln entsteht dann ein Unterdruck, der laut Getzin das Wasser im Boden "aus mehreren Metern" ansaugt. Das haben südafrikanische Forscher um Michael Kramer mit radioaktiv markierten Wassermolekülen bestätigt: Wasser kann horizontal über bis zu 7,5 Metern angesaugt werden. In Australien ist die Rückkopplung anders, führt aber zum gleichen Effekt der Feenkreisbildung. Die Böden sind dort auch sandhaltig, aber die Wetterbedingungen extremer. Die Oberflächenhitze liegt bei bis zu 75 Grad Celsius. Die Verdunstung ist extrem hoch. In großen Gebieten wächst überhaupt kein Gras, da sich eine Tonschicht auf dem Boden ausgebildet hat. Und Wasser fließt bei Starkregen oberflächig schnell ab. Wenn es aber Gräser schaffen, diese Tonschicht zu durchwurzeln, so kann dort Wasser eindringen, die Pflanze bildet mehr Wurzeln, mehr Wasser dringt ein, und so weiter. Dieser Mechanismus kann dort zur Musterbildung führen, sagt Getzin.

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