Впервые зафиксирована реакция животных на звуки, издаваемые растениями

Фото из открытых источников

Группа учёных из Тель-Авивского университета впервые продемонстрировала наличие акустической коммуникации между растениями и насекомыми. Исследование, опубликованное в журнале eLife, показывает, что самки мотыльков используют издаваемые растениями звуки для принятия важного решения: выбора наиболее подходящего места для откладки яиц. Эти звуки не воспринимаются человеческим ухом, поскольку находятся в ультразвуковом диапазоне, но мотыльки улавливают их, интерпретируя как признаки стресса у растений.

Исследование проводилось в лабораториях профессора Йосси Йовеля из Школы зоологии и профессора Лилаха Хадани из Школы растениеводства и продовольственной безопасности, которые входят в состав факультета естественных наук имени Вайза Тель-Авивского университета. Работой руководили Риа Сельцер и Гай Зер Эшель в сотрудничестве с учёными из Института защиты растений при Институте Волкани. Исследование является продолжением предыдущего открытия, сделанного той же группой два года назад, когда было обнаружено, что растения в состоянии стресса издают ультразвуковые звуки.

Это открытие открыло путь к совершенно новому направлению исследований акустической коммуникации между растениями и животными, объясняет профессор Йовел. Тогда мы подтвердили, что растения издают звуки, но возник более интригующий вопрос: могут ли животные, слышащие эти звуки, использовать их для принятия решений? Мы знаем, что многие насекомые, постоянно взаимодействующие с растительным миром, способны воспринимать их. Мы хотели проверить, действительно ли они улавливают их и реагируют на них.

«Мы решили сосредоточиться на самках моли, которые обычно откладывают яйца на растения, чтобы личинки могли питаться ими после вылупления. Наша гипотеза заключалась в том, что самки будут искать оптимальное место для кладки: здоровое растение, способное полноценно питать потомство. Если растение издаёт акустические сигналы стресса, например, вызванного обезвоживанием, будут ли моли избегать откладывания яиц на нём? Чтобы ответить на этот вопрос, мы провели серию экспериментов», - объясняет профессор Хадани.

Первый эксперимент был направлен на то, чтобы изолировать слуховой компонент от других факторов, таких как цвет или запах растений. Исследователи поместили мотыльков перед двумя ящиками: в одном динамик воспроизводил записи растений томата, испытывающих водный стресс, а другой молчал. Вопреки всем прогнозам, мотыльки явно отдавали предпочтение «шумному» ящику, который они, вероятно, связывали с присутствием живого растения, несмотря на издаваемые им сигналы тревоги.

Это поведение радикально изменилось, когда исследователи отключили у насекомых органы слуха: в этом случае мотыльки откладывали яйца в обе ёмкости одинаково часто. Был сделан вывод, что мотыльки не только воспринимают звуки растений, но и активно используют их при принятии решений.

Во втором эксперименте сценарий был более реалистичным: мотыльков поместили перед двумя здоровыми растениями томата, но в одном из них динамик воспроизводил звуки растения, находящегося в состоянии стресса. На этот раз самки явно отдали предпочтение безмолвному растению, посчитав его более безопасным местом для своего потомства.

Чтобы исключить возможность реакции мотыльков на какой-либо ультразвуковой стимул, учёные провели третий эксперимент. В этом случае один из ящиков издавал звуки самцов мотыльков, частота которых была схожа с частотой стрессированных растений. Однако самки не проявляли предпочтений, распределяя яйца случайным образом. Это подтвердило, что их поведение обусловлено не общими звуками, а специфическими звуками, издаваемыми растениями.

Это исследование представляет собой первое доказательство прямого акустического взаимодействия между растениями и насекомыми, заключают учёные. Однако мы убеждены, что это только начало. Акустическая коммуникация между растениями и животными должна принимать различные формы и играть разнообразные роли, которые мы пока не знаем. Это обширная и неисследованная область, целый мир, ожидающий своего открытия.

Это открытие открывает новые направления исследований в таких областях, как устойчивое сельское хозяйство и борьба с вредителями. Если мотыльки активно избегают больных растений, можно ли использовать акустические сигналы для защиты посевов?