Растения в стрессе издают звуки, которые можно услышать на расстоянии более метра

Как звучит растение в состоянии стресса? Немного похоже на лопнувшую пузырчатую пленку. Исследователи из Израиля сообщают в журнале Cell, что такие растения, как, например, помидоры и табак, находящиеся в состоянии стресса — из-за обезвоживания или обрезания стеблей — издают звуки, сравнимые по громкости с нормальным человеческим разговором. Частота этих шумов слишком высока для нашего слуха, но они, вероятно, могут быть услышаны насекомыми, другими млекопитающими и, возможно, другими растениями.

«Даже в тихом поле есть звуки, которые мы не слышим, и эти звуки несут информацию», — говорит старший автор Лилах Хадани, биолог- эволюционист и теоретик из Тель-Авивского университета. «Есть животные, которые могут слышать эти звуки, поэтому есть вероятность, что происходит много акустического взаимодействия».

Хотя ультразвуковые колебания растений регистрировались и раньше, это первое свидетельство того, что они переносятся по воздуху, что делает их более актуальными для других организмов в окружающей среде. «Растения постоянно взаимодействуют с насекомыми и другими животными, и многие из этих организмов используют звук для общения, поэтому было бы неоптимально, если бы растения вообще не использовали звук», — говорит Хадани.

Исследователи использовали микрофоны для записи здоровых и подверженных стрессу растений томатов и табака, сначала в звукоизолированной акустической камере, а затем в более шумной теплице. Они подвергали растения стрессу двумя способами: не поливая их в течение нескольких дней и обрезая стебли. После записи растений исследователи обучили алгоритм машинного обучения различать растения без стресса, испытывающие жажду и срезанные растения.

Команда обнаружила, что стрессовые растения издают больше звуков, чем растения, не испытывающие стресса. Звуки растений напоминают хлопки или щелчки, и одно растение, находящееся в состоянии стресса, издает около 30–50 таких щелчков в час с, казалось бы, случайными интервалами, но растения, не подвергающиеся стрессу, издают гораздо меньше звуков. «Когда томаты совсем не подвергаются стрессу, они ведут себя очень тихо», — говорит Хадани.

Растения, страдающие от водного стресса, начали издавать шумы до того, как они были заметно обезвожены, и частота звуков достигла пика через пять дней без воды, а затем снова уменьшилась, когда растения полностью высохли. Типы издаваемых звуков различались в зависимости от причины стресса. Алгоритм машинного обучения смог точно отличить обезвоживание от стресса от резки, а также мог определить, исходят ли звуки от растения помидора или табака.

Хотя исследование было сосредоточено на растениях помидоров и табака из-за их легкости выращивания и стандартизации в лаборатории, исследовательская группа также зарегистрировала множество других видов растений. «Мы обнаружили, что многие растения — например, кукуруза, пшеница, виноград и кактусы — издают звуки, когда испытывают стресс», — говорит Хадани.

Точный механизм этих шумов неясен, но исследователи предполагают, что это может быть связано с образованием и разрывом пузырьков воздуха в сосудистой системе растения — процесс, называемый кавитацией.

Также неясно, производят ли растения эти звуки для общения с другими организмами, но тот факт, что эти звуки существуют, имеет большое экологическое и эволюционное значение. «Возможно, другие организмы эволюционировали, чтобы слышать эти звуки и реагировать на них», — говорит Хадани. «Например, бабочка, которая собирается отложить яйца на растение, или животное, которое собирается съесть растение, могут использовать звуки, чтобы помочь им принять решение».

Другие растения также могут прислушиваться к звукам и получать от них пользу. Из предыдущих исследований мы знаем, что растения могут реагировать на звуки и вибрации: Хадани и несколько других членов команды ранее показали, что растения увеличивают концентрацию сахара в своем нектаре, когда «слышат» звуки, издаваемые опылителями, и другие исследования показали, что растения меняют экспрессию своих генов в ответ на звуки. «Если другие растения получат информацию о стрессе до того, как он действительно возникнет, они смогут подготовиться», — говорит Хадани.

Авторы говорят, что звукозаписи растений можно использовать в сельскохозяйственных ирригационных системах для контроля состояния гидратации сельскохозяйственных культур и более эффективного распределения воды.

«Мы знаем, что существует много ультразвука — каждый раз, когда вы используете микрофон, вы обнаруживаете, что многие вещи издают звуки, которые мы, люди, не слышим, — но тот факт, что растения издают эти звуки, открывает совершенно новые возможности. для общения, подслушивания и использования этих звуков», — говорит соавтор Йосси Йовель, нейроэколог из Тель-Авивского университета.

«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».