Долгое время мир растений считался безмолвным, но недавнее исследование ученых переворачивает это представление.
Ученые обнаружили, что многие растения издают слабые ультразвуковые щелчки, когда находятся в состоянии стресса. Это звучит как начало мрачной детской сказки: причините растению боль, и оно "закричит". Эти всплески ультразвука, напоминающие слабые хлопки или щелчки, похожи на лопанье пузырчатой пленки.
В частности, эти сигналы производятся растениями томата и табака, когда они обезвожены или повреждены физически, пишет SciTechDaily. Звуки такие же громкие, как обычный разговор, около 60–65 децибел, но они возникают на частотах, далеко выходящих за пределы человеческого слуха.
Это означает, что мир вокруг нас может быть наполнен растительным шумом, который остается совершенно незамеченным.
"Даже в тихом поле на самом деле есть звуки, которые мы не слышим, и эти звуки несут информацию", – объясняет старший автор Лилах Хадани, эволюционный биолог и теоретик Тель-Авивского университета. "Есть животные, которые могут слышать эти звуки, поэтому существует вероятность того, что происходит активное акустическое взаимодействие".
Ранее ученые уже фиксировали ультразвуковые вибрации у растений, но это исследование первым показало, что звуки передаются по воздуху. Это делает их более значимыми для других организмов в окружающей среде. "Растения постоянно взаимодействуют с насекомыми и другими животными, и многие из этих организмов используют звук для общения, поэтому для растений было бы крайне невыгодно не использовать звук вовсе", – подчеркивает Хадани.
Чтобы провести расследование, исследователи записывали как здоровые, так и находящиеся в стрессе растения томата и табака с помощью микрофонов. Эксперименты проводились в звуконепроницаемой камере, а затем в теплице с фоновым шумом.
Растения подвергались стрессу двумя способами: лишением воды на несколько дней и срезанием стеблей. Затем команда обучила алгоритм машинного обучения различать здоровые, обезвоженные и срезанные растения.
Результаты показали, что растения в состоянии стресса издают гораздо больше звуков, чем здоровые. Эти шумы воспринимаются как щелчки или хлопки, при этом одно растение в стрессе издает от 30 до 50 звуков в час через нерегулярные промежутки времени.
Напротив, здоровые растения в основном молчали. "Когда томаты совсем не испытывают стресса, они ведут себя очень тихо", – отмечает Хадани.
Растения, испытывающие водный стресс, начинали издавать звуки еще до появления видимых признаков обезвоживания. Количество звуков достигало пика примерно через пять дней без воды, а затем снижалось, когда растения полностью высыхали. Тип звука также варьировался в зависимости от причины стресса. Система машинного обучения успешно различала обезвоживание и физическое повреждение и даже могла определить, исходят ли звуки от томата или от табака.
Хотя исследование, опубликованное в журнале Cell, было сосредоточено на томатах и табаке, так как их легко выращивать в контролируемых условиях, исследователи протестировали и другие виды. "Мы обнаружили, что многие растения – например, кукуруза, пшеница, виноград и кактусы – издают звуки, когда находятся в стрессе", – подчеркивает Хадани.
Точная причина этих звуков до сих пор не установлена. Исследователи предполагают, что они могут быть результатом кавитации – процесса, при котором пузырьки воздуха образуются и лопаются внутри сосудистой системы растения.
Также неясно, производят ли растения эти звуки намеренно для общения. Однако их существование может иметь важные экологические и эволюционные последствия.
"Вполне возможно, что другие организмы могли эволюционировать, чтобы слышать эти звуки и реагировать на них", – предполагает Хадани. "Например, мотылек, намеревающийся отложить яйца на растение, или животное, собирающееся съесть растение, могли бы использовать эти звуки для принятия решения".
Другие растения также могут улавливать эти сигналы и реагировать на них. Предыдущие исследования показывают, что растения реагируют на звук и вибрацию. Хадани и ее коллеги обнаружили, что растения повышают уровень сахара в нектаре, когда "слышат" опылителей, а другие исследования показывают, что звук может изменять экспрессию генов растений.
"Если другие растения получают информацию о стрессе до того, как он фактически произойдет, они могут подготовиться", – заявляет Хадани.
Эти открытия могут найти практическое применение в сельском хозяйстве. Мониторинг звуков растений может помочь фермерам отслеживать уровень увлажнения сельскохозяйственных культур и повышать эффективность орошения.
"Мы знаем, что вокруг много ультразвука; каждый раз, когда вы используете микрофон, вы обнаруживаете, что масса вещей издает звуки, которые мы, люди, не слышим. Но тот факт, что растения издают эти звуки, открывает совершенно новый путь возможностей для общения, подслушивания и эксплуатации этих звуков", – отмечает соавтор Йосси Йовель, нейроэколог из Тель-Авивского университета.
"Теперь, когда мы знаем, что растения действительно издают звуки, следующий вопрос: "кто может их слушать?"" – объясняет Хадани. "В настоящее время мы изучаем реакцию других организмов, как животных, так и растений, на эти звуки, а также исследуем нашу способность идентифицировать и интерпретировать звуки в полностью естественной среде".
Ранее УНИАН сообщал, что ученые "оживили" древнее существо возрастом 24 тысячи лет, которое смогло размножиться.