Растения способны издавать хлопающие или щелкающие звуки на ультразвуковых частотах за пределами диапазона человеческого слуха, которые усиливаются, когда растение испытывает стресс. По мнению ученых, это может быть одним из способов, с помощью которых растения сообщают окружающим о своем бедствии. Исследование было опубликовано в Cell .
«Даже в тихом поле на самом деле есть звуки, которые мы не слышим, и эти звуки несут информацию. Есть животные, которые могут слышать эти звуки, поэтому есть вероятность, что происходит много акустического взаимодействия», — объясняет эволюционист-биолог Лилах Хадани из Тель-Авивского университета в Израиле. «Растения постоянно взаимодействуют с насекомыми и другими животными, и многие из этих организмов используют звук для общения, поэтому было бы очень неоптимально, если бы растения вообще не использовали звук».
Растения в условиях стресса не так пассивны, как вы думаете. Они претерпевают довольно драматические изменения, одним из наиболее заметных из которых (по крайней мере, для нас, людей) является высвобождение довольно мощных ароматов. Они также могут изменять свой цвет и форму.
Эти изменения могут сигнализировать об опасности другим растениям поблизости, которые в ответ повышают свою собственную защиту; или привлекать животных для борьбы с вредителями, которые могут нанести вред растению.
Однако вопрос о том, излучают ли растения другие виды сигналов, например, звуки, до конца не изучен. Несколько лет назад Хадани и ее коллеги обнаружили, что растения могут улавливать звук. Следующим логическим вопросом было, могут ли они его производить.
Чтобы выяснить это, они зафиксировали растения помидоров и табака в ряде условий. Сначала они записали растения без стресса, чтобы получить базовый уровень. Затем они записали растения, которые были обезвожены, и растения, у которых были срезаны стебли. Эти записи проводились сначала в звуконепроницаемой акустической камере, а затем в обычной оранжерее.
Затем они обучили алгоритм машинного обучения различать звук, издаваемый растениями без стресса, срезанными и обезвоженными растениями.
Звуки, издаваемые растениями, похожи на хлопки или щелчки на частоте, слишком высокой для того, чтобы люди могли ее разобрать, и обнаруживаются в радиусе более метра. Неподверженные стрессу растения совсем не шумят; они просто тусуются, тихо занимаясь своими растительными делами.
Напротив, стрессовые растения намного шумнее, издавая в среднем до 40 щелчков в час в зависимости от вида. А лишенные воды растения имеют заметный звуковой профиль. Они начинают больше щелкать, прежде чем покажут видимые признаки обезвоживания, усиливающиеся по мере того, как растение становится более сухим, прежде чем стихать, когда растение увядает.
Алгоритм смог различать эти звуки, а также виды растений, которые их издавали. И это не только помидоры и табак. Команда протестировала множество растений и обнаружила, что производство звука — довольно распространенная деятельность растений. Были зарегистрированы шумы пшеницы, кукурузы, винограда, кактуса и белокрылки.
Но есть еще несколько неизвестных. Например, непонятно, как воспроизводятся звуки. В предыдущих исследованиях было обнаружено, что обезвоженные растения испытывают кавитацию — процесс, при котором пузырьки воздуха в стебле образуются, расширяются и схлопываются. Это, при хрусте суставов пальцев человека, производит слышимый хлопок; что-то подобное может происходить и с растениями.
Мы еще не знаем, могут ли другие состояния бедствия вызывать звук. Патогены, атаки, воздействие ультрафиолета, экстремальные температуры и другие неблагоприятные условия также могут привести к тому, что растения начнут лопаться, как пузырчатая пленка.
Также неясно, является ли производство звука адаптивным развитием растений или это просто то, что происходит. Однако команда показала, что алгоритм может научиться идентифицировать и различать звуки растений. Вполне возможно, что и другие организмы могли сделать то же самое.
Кроме того, эти организмы могли научиться по-разному реагировать на шум бедствующих растений. «Например, бабочка, намеревающаяся отложить яйца на растении, или животное, намеревающееся съесть растение, могут использовать звуки, чтобы помочь принять решение», — говорит Хадани. Для нас, людей, последствия довольно ясны; мы могли бы настроиться на сигналы бедствия измученных жаждой растений и поливать их до того, как это станет проблемой.
Но неизвестно, чувствуют ли другие растения и реагируют ли они. Предыдущие исследования показали, что растения могут повышать свою засухоустойчивость в ответ на звук, так что это, безусловно, правдоподобно. И именно здесь команда указывает на следующий этап своего исследования.
«Теперь, когда мы знаем, что растения издают звуки, возникает следующий вопрос: кто может их слушать?», — говорит Хадани. «В настоящее время мы изучаем реакцию других организмов, как животных, так и растений, на эти звуки, а также изучаем нашу способность идентифицировать и интерпретировать звуки в полностью естественной среде».
