近年来，中国科学院地理科学与资源研究所的贵瑞院士团队与兰州大学、甘肃农业大学等机构合作，在我国北方干旱地区首次记录和确认了“精灵圈”现象。此外，研究团队创新性地引入了统计物理中的相变理论，揭示了其形成机制。这项研究成果已于美国东部时间11月11日在《美国国家科学院院刊》上在线发表。

“精灵圈”现象指的是在非洲和澳大利亚的干旱区域，植被呈现出中心空心的圆环结构，周围生长茂盛的野草而内部则几乎没有植被。尽管先前国内对这一现象的研究多集中于滨海湿地，然而在干旱或半干旱地区的存在却尚未得到证实。

研究团队沿着中国北方的沙地和沙漠边缘，通过无人机拍摄高分辨率影像并进行实地验证，最终在灌丛与草地交界处发现了这一由空心灌木环组成的特殊图案。 球友会官网

研究的首席作者、中国科学院的博士孙靖尧表示，这是中国干旱地区首次记录到“精灵圈”，并进一步阐明了其形成机制。过去的观点通常将“精灵圈”的成因归结为白蚁等昆虫的影响或水分反馈单一因素，而该研究则通过相变理论认为“精灵圈”是生态系统在临界状态下的自然反应。

相变是物质从一种状态转变为另一种状态的过程，反映了自然界中的突变现象。研究团队推演出，空心环之所以形成，是因为在降水增多和草本植物竞争加剧的环境下，灌木中心出现缺水而空心化，而环状结构则能有效汇聚水分以维持灌木的生存。这一微妙的共存状态在相变理论中被视为一级相变临界点的“亚稳态构型”。

与此同时，通过相变理论，研究者能够阐释“精灵圈”现象并预测沙漠边缘可能面临的生态危机。甘肃农业大学的博士王艳莉提到，研究区分不同类型的突变，有助于为沙漠边缘的生态预警提供新的标准。 球友会官网

论文的通讯作者、中国科学院研究员余开亮强调，过去对“精灵圈”和斑块扩张等现象多被视为孤立案例进行研究，而这项研究通过物理法则将这些现象联系起来，展示了看似不同的生态突变其实源自相同的组织逻辑，这为预测生态系统崩溃前的空间异常信号提供了新的分析工具。