Die Ursprünge der zahlreichen runden, freigelegten Stellen auf afrikanischen Graslandschaften, die als Feenkreise bekannt sind, sind seit mehr als einem Jahrzehnt Gegenstand von Diskussionen unter Forschern. In einer aktuellen Studie bestätigten der Biologe Prof. Norbert Jürgens und der Bodenkundler Dr. Alexander Gröngröft von der Universität Hamburg, dass Termiten die Ursache für Feenkreise sind. Gleichzeitig widerlegen sie das zentrale Argument der Ökosystemmodellierer, dass Feenkreise durch die Selbstregulierung von Gräsern entstehen.
Wissenschaftler bestätigten, dass Sandtermiten afrikanische Feenkreise bilden, und widerlegten die Theorie, dass Grasland sich selbst reguliert, indem sie zeigten, dass diese Feenkreise im Laufe der Zeit Wasser speichern. Oben abgebildet ist ein Feenkreis in der Namib-Wüste. Bildquelle: UHH/MIN/Juergens
Bereits 2013 veröffentlichte der Hamburger Botaniker Norbert Jürgens einen Artikel, in dem er darauf hinwies, dass reine unterirdische Termiten der Gattung Psammotermes exponierte Stellen schaffen und trotz seltener Regenfälle durch die Eliminierung von Pflanzen im Sand eine langfristige Wasserspeicherung erreichen. Diese Erklärung wurde in der Zeitschrift Science veröffentlicht und in den Folgejahren von südafrikanischen Entomologen (Professor Mike Peake, Dr. John Henschel, Dr. Kelly Flig) bestätigt.
Dieses mysteriöse Phänomen wurde auch von anderen Forschern, beispielsweise an der Universität Göttingen, mithilfe von Modellierungsmethoden untersucht. Forscher veröffentlichten Artikel (Getzin et al., 2015, 2022), in denen sie feststellten, dass kahle Stellen durch die Selbstorganisation von Graspflanzen verursacht werden. Graspflanzen absorbieren Wasser ungleichmäßig über ihr Wurzelsystem und durch ausgedehnte Diffusion in sandigen Böden, was zum Absterben von Graspflanzen an kahlen Stellen führt.
Darüber hinaus entdeckten sie durch die Messung der Bodenfeuchtigkeit in einer Tiefe von 20 Zentimetern unter den Feenkreisen Trocknungsphänomene und erklärten diese damit, dass das umgebende Gras horizontal schnell Wasser aufnahm.
Norbert Jürgens und Alexander Gröngröft widerlegen in PPEES das zentrale Argument der Göttinger Modellbauer: Jürgens und Alexander Gröngröft haben in ihrer Studie das Vorkommen von Sandtermiten auf mehr als 1.700 Feenkreisen in Namibia, Angola und Südafrika nachgewiesen.
Die von Getzin et al. zitierten Bodenfeuchtigkeitsmessungen (2022) als Beweis für die Selbstorganisationshypothese stimmen mit denen von Jürgens 2013 überein. Die beiden Erklärungen unterscheiden sich jedoch: Die Modellierer nahmen Messungen am Oberboden vor und interpretierten die Austrocknung des Oberbodens als Feuchtigkeitsentzug des umgebenden Grases, während Jürgens 2013 durch gleichzeitige Messung der Bodenfeuchtigkeit in vier verschiedenen Tiefen (bis zu 90 cm tief) zeigte, dass Feenkreise im Untergrund Wasser über lange Zeiträume speichern können.
„Darüber hinaus entkräften die Analysen und Labormessungen meines Kollegen Glenn Groft zu den hydrologischen Eigenschaften von Wüstensand eine wichtige Grundlage für die Selbstregulierungshypothese“, sagte Jürgens. „Die hydraulische Leitfähigkeit des grobkörnigen Fairy Circle-Sands, in dem Termiten leben, ist bei starkem Regen tatsächlich hoch, und große Mengen Wasser können durch große Poren schnell versickern. Aber es ist eine ganz andere Geschichte, wenn der Sand leicht bewegliches Wasser tief genug abgibt, um auf weniger als 8 Prozent des Bodenvolumens auszutrocknen.“
Zu diesem Zeitpunkt kann Wasser nur an den Kontaktstellen zwischen Sandkörnern gespeichert werden. Ohne einen durchgehenden Wasserfilm sinkt die Wasserleitfähigkeit des Bodens auf ein sehr niedriges Niveau. Dies bedeutet, dass bei Luftfeuchtigkeiten unterhalb des Feenkreises (Volumen ≤ 5 %) die Transportkapazität von flüssigem Wasser über kurze Distanzen „sehr gering“ ist. Dieses physikalische Phänomen äußert sich in der Bildung einer trockenen Sandschicht direkt auf der Bodenoberfläche über dem feuchten Untergrund.
„Nach heutigem Kenntnisstand ist die von Vertretern der Selbstregulierung postulierte Situation eines horizontalen Wassertransports von mehreren Metern über mehrere Tage physikalisch unmöglich. Daher erweist sich die Debatte um gegensätzliche Erklärungen biologischer Phänomene als von der Physik, in diesem Fall der Bodenphysik, bestimmt“, sagt Jürgens. „Bodenfeuchtigkeitsmessungen von Feenkreisen und die im Labor gefundenen hydraulischen Eigenschaften von Sandböden schließen die Selbstregulierungshypothese als Erklärung für Feenkreise aus. Daher ist der Grund für die Bildung von Feenkreisen offensichtlich – die Sandtermiten erlangen durch die Speicherung von Bodenfeuchtigkeit einen erheblichen Überlebensvorteil.“