תבניות צומח באזורים יובשניים 
תבניות פסים בלאדאק
תבניות צמחייה באזורים מוגבלי מים מושפעות מגורמים אקראיים, כמו אי-אחידות הקרקע והטופוגרפיה, אך הן אינן אקראיות.  תפוצתן גלובאלית  וניתן לראותן באוסטרליה,  בסודאן,  בניג'ר, בנמיביה, בדרום אמריקה ואף בדרום ספרד.
המנגנון האחראי להיווצרות תבניות הוא משוב חיובי בין הצמחים למים. מצד אחד, ככל שהקרקע רוויה יותר במים כך מהירה יותר הצמיחה בקרקע זו. מצד שני, ככל שהצמחים גדולים יותר כך עומדים לרשותם מים רבים יותר. מים אלו נלקחים מסביבתם באמצעות שורשי הצמחים, או באמצעות התנקזות מים באזורי הצמחים בגלל קצב חלחול מוגבר באזורים אלו. בתנאים של מחסור במים, צמחיה אחידה תתייבש בחלקה ותיצור תבנית. צמחיה באזור בו הביומסה שלה גבוהה במעט מזו שבאזור שכן, תיטיב לקלוט מים בהשוואה לצמחיה השכנה. בעקבות כך הפער בביומסות הצמחייה של שני האזורים השכנים יגדל, ובעקבות כך יגדל גם הפער ביכולת קליטת המים וחוזר חלילה,  עד להתייבשות האזור השכן. 

תבניות פסים בלאדאק

מודל מתמטיים שונים שפותחו על ידי חוקרים מרחבי העולם  מאפשרים  לחקור אלו תבניות צמחיה צפויות להופיע לאורך מפל הגשם כתוצאה מהמשוב החיובי בין צמחיה למים. המודל חוזה את סדרת המצבים הבאה בכמויות משקעים הולכות וקטנות בקרקע מישורית: צמחיה אחידה < תבנית חורים < תבנית פסים < תבנית כתמים > קרקע חשופה. כמו כן חוזה המודל את האפשרות למצוא שתי תבניות צמחיה שונות באותה כמות משקעים (ביסטבליות); התבנית הנבחרת תלויה בהתפלגויות הצמחיה והמים ההתחלתיות.

תבניות צומח לאורך המדרון כנראה בהשפעת ערוצים.

דו-הקיום של מצבי צמחיה שונים באותה תנאי סביבה מהווה גורם מפתח בהבנת תופעת המדבור. המדבור הוא מעבר ממצב צמחיה אחד למשנהו המלווה בירידה ביצרנות הביולוגית (לדוגמא, מעבר מתבנית כתמים לקרקע חשופה), שנגרם משינוי אקלימי או פעילות אדם. מפאת יציבותו של המצב החדש (קרקע חשופה) המעבר אינו הפיך גם אם הגורמים לו אינם קיימים עוד.  תופעה כזו בה המעבר ממצב אחד למצב שני הוא לא הפיך, מדגימה תופעה כללית של מערכות לא ליניאריות  שנקראת היסטרזיס, כלומר הדינמיקה של המערכת תלוייה בהיסטוריה שלה.  

תבניות מבוך במישור.

המודלים המתימטיים שפותחו במהלך 10 השנים האחרונות בניסיון להסביר את תבניות הצומח מתארים את יחסי הגומלין בין הצומח לבין המים בתוך הקרקע  ומי הנגר שזורמים על פני השטח. המודל המתמטי שפותח על ידי החוקרים מאפשר להתחקות אחר תבניות הצמחייה הנוצרות בתנאי סביבה שונים ואחר התנאים בהן עלולה להתרחש תופעת המדבור.

תבניות צמחיה לאורך מפל הגשם: תחזית זו עוסקת בסדרת תבניות הצמחיה בקרקע מישורית ומשופעת שמתקבלות בכמות משקעים הולכת וקטנה: 


קרקע מישורית: צמחיה אחידה תבנית חורים תבנית פסים תבנית כתמים קרקע חשופה

על מדרון: צמחיה אחידה תבנית פסים בניצב לכיוון השיפוע תבנית פסים שבורים קרקע חשופה.


תבניות הצמחייה הן תוצאה של אי יציבויות  שמקורן במשוב החיוב שבין צמחיה ומים.  צמחיה באזור בו המסה שלה גבוהה במעט מזו שבאזור שכן, תיטיב לקלוט מים בהשוואה לצמחיה השכנה. בעקבות כך הפער במסות של שני האזורים השכנים יגדל, ובעקבות כך יגדל גם הפער ביכולת קליטת המים וחוזר חלילה,  עד להתייבשות האזור השכן.

מעגלי צומח קטנים בלאדאק
תבניות צומח לאורך גראדיינט המשקעים ע"פ מודלים מתימטיים.
מעגל צומח גדול.

אחת התבניות המפורסמות ביותר שנחקרת כיום היא תבנית של חורים במדבר נמיב שזכתה לשם Fairy circles  כלומר מעגלי הפיות (המקומיים טענו שהמעגלים נוצרו על ידי פיות).  אלו הם מעגלים בקוטר של 7 עד 15 מטר החשופים מצומח ונמצאים בתוך כיסוי אחיד של עשב (ניתן לזהות אותם אפילו ב-Google Earth ).  המעגלים נפוצים לכל אורכה של נמיביה לאורך משקעים של כ- 100 מ"מ בשנה ומדובר בעשרות או אפילו מאות אלפי מעגלים כאלו.    הוצעו מספר מנגנונים להסבר התופעה כגון פעילות של טרמיטים (לאחרונה התפרס מאמר ב-Nature בנושא זה) או  דליפה של גזים רעילים בתוך העגולים וכן תחרות על מים בין הפרטים בשולי למעגל   לאלו שבמרכז הגורמת לתמותה של האחרונים. נכון לעכשיו,  אין הסבר אחד המקובל על  כל החוקרים ומעגלי הפיות שומרים עדיין על סודם. 

מעגל עיריות ברמת בקע.


. 2
דו קיום של תבניות צמחייה יציבותתחזית זו עוסקת באפשרות למצוא שתי תבניות צמחיה שונות באותה כמות משקעים; התבנית הנבחרת תלויה בהתפלגויות הצמחייה והמים ההתחלתיות. דו-קיום זה של מצבים או תבניות, מקורו אף הוא במשוב החיובי בין צמחיה ומים. בעוד צמחים קטנים עלולים לא לשרוד בתנאי יובש ולייצב בכך מצב של קרקע חשופה, צמחים גדולים עם מערכות שורשים מפותחות עשויים ללכוד כמויות מספיקות של מים מסביבותיהם כדי לשרוד, ובכך לייצב תבנית צמחיה. לאורך מפל הגשם ניתן למצוא תחומי משקעים בהם מתקיימים זה לצד מצבים נוספים: תבנית כתמים ותבנית פסים, תבנית פסים ותבנית חורים, וכן תבנית חורים ומצב של צמחיה אחידה.

אחד הנושאים "החמים" כיום במחקר הוא הקריסה האפשרית של מערכת אקולוגית כתוצאה מבצורות ארוכות או מפעילות אדם. השאלה המרכזית היא האם ניתן למצוא שינויים בתבניות הצומח שיהוו סימני אזהרה לכך שהמערכת נמצאת במסלול המוליך לקריסה.  מציאת אינדיקטורים כאלו תאפשר הפעלת ממישק שיעצור את הדעיכה של המערכת האקולוגית.

מעגל עיריות ברמת בקע
מעגלי צומח
דגם צומח הנפוץ באזורים  יובשניים ובעיקר באזורי חולות ובצמחים המתרבים בריבוי וגטטיבי הוא ממעגלי צומח. הפרטים גדלים תוך כדי  יצירת מעגל ההולך וגדל כלפי חוץ. בארץ ניתן לראות מעגלי צומח של עיריות ברמת חובב או בפארק סיירת שקד ליד אופקים וכן מעגלים של גומא מגובב בחולות ניצנים  ובחולות ניצנה.  אחד ההסברים לתופעה זו מבוסס על תחרות בין  הפרטים בשוליים לבין אלו שבמרכז. הפרטים במרכז סובלים מתחרות קשה יותר על מים מאלו שבהיקף  ולכן הם מתים,  והמעגל ממשיך להתפתח כלפי חוץ. משוב נוסף התורם להתפתחות המעגל הוא השקעה של חול דק גרגר במרכז המעגל המקטין את החלחול לעומת שולי המעגל ולכן כמות המים הזמינה לפרטים שבהיקף גדולה יותר מאלו שבמרכז. הסבר זה פועל כמובן רק בסביבות חוליות. במחלקה לגיאוגרפיה באוניברסיטת בן גוריון  מתבצע  מחקר של מעגלי העיריות ברמת חובב ובפארק סיירת שקד. במסגרת המחקר נמדדים רטיבות הקרקע, הרכבה וחוזקה הפיזי, בתוך ומחוץ למעגל  כפונקציה של קוטר המעגל, כדי לבדוק את  ההשפעה של המעגל על תכונות הקרקע.  התפתחות מעגלי העיריות הוא תהליך איטי שנמשך על פני עשרות שנים, לכן קשה מאד להתחקות אחריו בשדה ואנו נעזרים במודלים מתמטיים כדי לחקור את המנגנונים השונים  הנוטלים חלק בהתפתחות מעגלי הצומח.

סודם של מעגלי הצמחים במדבר