Новое исследование коммуникации растений переворачивает старые представления. Эксперты рассказывают об уникальных способах общения растений друг с другом.
Вопрос о том, как общаются растения, уже давно является предметом дискуссий.
На самом деле, изначально это было очень противоречиво: такие книги, как «Тайная жизнь растений» (1973), по-видимому, подорвали доверие к некоторым из первых исследований в этой области, предполагая, что растения процветают, если вы, скажем, поёте или играете классическую музыку.
Хотя многие из этих утверждений позже были опровергнуты, исследователи по-прежнему непреклонны в том, что между растениями, а также между растениями и животными существует какая-то связь.
Могут ли растения общаться друг с другом?
Коммуникация растений — сложная тема. Возможно, потому, что ученые всё ещё изучают этот процесс. Что мы знаем, так это то, что у растений есть широкий спектр механизмов для общения друг с другом и с окружающей средой.
«Совершенно ясно, что растения — это не только безответные жертвы травоядных, но и то, что они хорошо осведомлены обо всех видах вещей в окружающей их среде. И они реагируют на достоверную информацию», — говорит Ричард Карбан, профессор энтомологии Калифорнийского университета в Дэвисе.
«Однако неясно, насколько важными могут быть эти различные источники информации», — продолжает он.
К счастью, специалисты рассматривают проблему с разных точек зрения.
Лесная паутина
Столп дебатов о коммуникации растений получил свое название от Интернета с «лесной паутиной». Эта концепция впервые возникла в 1990-х годах, когда учёные начали предполагать, что леса связаны под землей через замысловатую сеть удлинённых грибов, известных как микориза.
Статья 1997 года, опубликованная в журнале Nature, послужила краеугольным камнем этой гипотезы, предполагавшей, что деревья в лесах не конкурируют друг с другом; они сотрудничают. Другими словами, деревья используют эти грибковые связи для обмена информацией, водой, питательными веществами и многим другим.
Сегодня теория широкомасштабной паутины вездесуща как в поп-культуре, так и в образовательных материалах, и исследователи продолжают изучать, как работают коммуникационные сети растений.
Например, одно исследование показало, что углерод перемещается между саженцами японской красной сосны. Точно так же краситель перемещается между сеянцами сосны пондерозовой.
Как общаются растения?
Однако тот факт, что научное жюри не принимает во внимание существование сети, охватывающей весь лес, не исключает всякой коммуникации. Чтобы добраться до сути проблемы, возможно, вопрос должен заключаться в том, как именно растения общаются, а не в том, общаются ли они вообще.
Растения используют химикаты
Когда вы чувствуете восхитительный запах скошенной травы, эти травинки на самом деле взывают о помощи, предупреждая об опасности. Растущее количество исследований показывает, что когда растения повреждаются существами, которые хотят их съесть, например, насекомыми, они выделяют в воздух химические вещества.
По словам Карбана, другие чувствительные листья того же растения, а также листья их соседей воспринимают эти химические сигналы и впоследствии повышают свою собственную защиту.
Его собственное исследование, например, показывает, что растения полыни бьют тревогу, когда на них нападают вредители, поэтому другие растения полыни реагируют, становясь быстрее и сильнее. Даже другие виды, такие как табак, могут чувствовать тревогу и реагировать на неё.
«Эти летучие химические сигналы являются одним из потенциальных источников надежной информации для растений, — говорит Карбан. — Что до сих пор неясно, так это то, насколько это общее, насколько оно универсально среди растений и насколько это важно».
Растения издают звуки
Лилах Хадани, профессор Школы растениеводства и продовольственной безопасности Тель-Авивского университета, хотела лучше понять, используют ли растения акустическую сферу коммуникации.
В исследовании, опубликованном в этом году, ее команда поместила растения помидоров и табака в акустически изолированную коробку, а затем записала любые ультразвуковые сигналы, издаваемые в диапазоне от 20 до 150 кГц. Они экспериментировали с обрезкой стеблей или оставляли их без воды, словно имитируя засуху.
Исследователи обнаружили, что растения издавали хлопающие и щелкающие звуки громкостью около 60 децибел, примерно такие же громкие, как человеческая болтовня. Однако эти звуки были на ультразвуковой частоте, которую люди не могут слышать естественным образом.
Команда Хадани даже использовала искусственный интеллект, чтобы сопоставлять различные звуки с окружающей средой растений. Были ли они порезаны или лишены воды, каждому типу стресса можно было сопоставить определенный, узнаваемый звук.
Как производится звук, каковы биологические затраты на производство звука и есть ли в них какая-либо польза, до сих пор неизвестно. На самом деле, исследователи до сих пор не уверены, используются ли звуки вообще для целей общения.
«Мы не знаем, используют ли они звук, или звуки издаются совершенно пассивным образом из-за физиологических изменений, — говорит Хадани. — Но мы знаем, что они в воздухе и содержат информацию».
Связь растений через почву
Как и верхняя часть растений, корни также производят летучие химические вещества, гормоны и другие сигнальные молекулы, которые могут передаваться и обнаруживаться другими корнями через почву.
И, самое главное, под землей живет множество микробов. Эти микробы также реагируют на то, что излучают растения.
«Мы фокусируемся на сети микоризных грибов [деревянной паутине], я думаю, поскольку мы можем ее видеть, мы можем визуализировать ее в нашей голове», — говорит Филд. Но, продолжает она, роль, которую играют другие микробы, недооценивается и понимается неправильно.
Если, например, корень выделяет сахара или другие углеводы, это может изменить состав микробиома. Микробные сообщества, живущие в почве, могут затем оказывать влияние на то, что происходит с другим растением.
«Итак, есть еще и косвенная коммуникация, [и] мы не знаем, как она работает и что она делает», — говорит Филд.
Роль грибов в общении растений
Но хотя верно то, что корни большинства растений заселены грибами — теми, которые дают растениям воду и питательные вещества из почвы в обмен на сахара и углерод, — доказательств того, что эти сети используются для связи между растениями, все еще мало, согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature в прошлом феврале.
Эксперименты показали, что большая часть молекул, «перенесенных» между деревьями, остается в грибах. Кроме того, очень мало исследований других элементов, которые могут участвовать в этих процессах, и ученые задались вопросом, почему было проведено так мало исследований того, что грибы должны получить от этого процесса.
«У грибка свои планы. Он делает своё дело. И мы действительно не знаем, что он делает. Мы не знаем, как он это делает. И мы не знаем, почему он это делает, — говорит Кэти Филд, профессор процессов между растениями и почвой в Шеффилдском университете в Англии. — Я думаю, нам нужно лучше понять это , прежде чем мы начнем распределять роли в общении».
Почему растения общаются
Ключевой вывод из всех этих исследований заключается в том, что растения не могут активно общаться. Скорее, по словам Карбана, они могут активно подслушивать.
«Если в окружающей среде есть надежная информация, которая может повысить их приспособленность, разумно выдвинуть аргумент, что растения будут реагировать на такого рода информацию», — говорит Карбан.
Возможно, именно потому растения чувствительны к качеству и количеству света, что для них важно, и почему они не реагируют на то, что их опекуны разговаривают с ними или играют для них музыку. Да потому, что это просто не улучшает их физическое состояние.
«Мы думаем, что пока эти сигналы надёжны, растения будут обращать на них внимание, — говорит Карбан. — Но это сильно отличается от идеи о том, что существует отбор для активного испускания этих сигналов».