Почему мы порой спохватываемся: ой! Я забыла полить цветы! Потому что вспомнили, что настал день полива или потому что услышали крик о помощи? Еще не увидели как подвяли листья у любимых цветов (или у томатов, как у исследователей), а услышали как они вызывают к нам. Хотя наше ухо не воспринимает ультразвуковые сигналы, на которых растения сообщают о неблагополучии, эти сигналы и записали ученые, но об всем по порядку.
Растения говорят на частоте летучих мышей и насекомых — в ультразвуковом диапазоне
Израильские ученые зафиксировали ультразвук в теплице, где росли томаты (Solanum lycopersicum) и табак (Nicotiana tabacum), потом повторили запись в акустической камере при различных обстоятельствах: стрессе от засухи, обрезке стебля и в состоянии покоя.
«Мы записали ультразвуковые сигналы, издаваемые растениями томатов и табака внутри акустической камеры и в теплице, контролируя физиологические параметры растений».
Растения вырабатывают визуальные, химические и даже тактильные сигналы, на которые могут реагировать другие организмы, например животные или насекомые.
Растения меняют вид при недостатке влаги (хотя иногда и при избытке). Они выделяют летучие органические соединения, что чаще случается при воздействии засухи или при «наступлении» травоядных животных. Сигнал опасности распространяется достаточно далеко и воспринимается другими растениями. Некоторые растения научились делать свою листву и стебли горькими, спасая себя от поедания травоядными, которые уходят на другие пастбища искать сладкую траву. Сигнал бедствия в виде увядания растений при засухе, человек научился распознавать, вероятно, с тех времен, как начал выращивать растения, а не только собирать выросшее в природе.
Однако, звуки растений в состоянии стресса ранее не исследовались.
Растения «кричат», когда им больно?
Ученые разработали программу, которая способна различать звуки растений и общие шумы и определять состояние растений — сухие, срезанные или неповрежденные — исключительно на основе издаваемых звуков.
Эти высокочастотные звуки в ультразвуковом диапазоне (20-150 кГц) не слышны людям, но их могут слышать летучие мыши и насекомые. Громкость звука аналогична человеческой речи и напоминает треск попкорна.
«Мы зарегистрировали ультразвуковые сигналы в 65 дБ SPL в 4 дюймах (10 см) от растений томатов и табака, подразумевая, что эти звуки могут быть обнаружены некоторыми организмами на расстоянии до нескольких футов (метров)».
AS. Уровень звука в 65 дБ в слышимом диапазоне соответствует спокойной речи
Число звуков (вскриков? всхлипов?), издаваемых растениями, испытывающими стресс от засухи, составило около 35 и 11 в час для томатов и табака соответственно, а при обрезке растения томатов и табака издавали около 25 и 15 звуков в час.
Растения, которые перестали поливать, начали издавать звуки до того, как они были заметно обезвожены и их листья начали увядать, и частота звуков достигла максимума через пять дней без воды, прежде чем снова снизиться, когда растения полностью высохли.
Исследователи из Тель-Авивского университета в Израиле обнаружили доказательства того, что растения действительно издают звуки в состоянии стресса. Их результаты были опубликованы на прошлой неделе в рецензируемом журнале Cell Press. Ученые говорят, что частота звука слишком высока для человеческого уха, но его могут слышать насекомые или млекопитающие.
Общаются ли растения с помощью звука?
Ученые считают, что дальнейшие исследования могут больше рассказать о том, как растения взаимодействуют с окружающей средой. Если мы не слышим растения, это не значит, что они таке молчаливы для других форм жизни. Насекомые, такие как мотыльки, или млекопитающие, такие как мыши-полевки и летучие мыши, могут слышать растения. Но причина, по которой растения издают шум, пока не ясна.
«Есть два варианта, наиболее интересным из которых является то, что звуки используются для общения, но есть также вариант, что звуки являются побочным продуктом физиологических процессов. Также пока не ясно, надеются ли растения, издающие звук, отвлечь хищников или привлечь опылителей».
Исследования ученых описаны для томатов и табака, поскольку их проще стандартизировать. Но они записывали звуки и других растений, например, кукурузы, пшеницы, винограда и кактусов, которые также издают звуки, когда находятся в состоянии стресса.
Точный механизм, стоящий за этими звуками, неясен, но исследователи предполагают, что это может быть связано с образованием и лопанием пузырьков воздуха в сосудистой системе растения, процессом, называемым кавитацией.
Также неясно, издают ли растения эти звуки для общения с другими организмами, но тот факт, что эти звуки существуют, имеет большие экологические и эволюционные последствия.
«Возможно, что другие организмы эволюционировали, чтобы слышать эти звуки и реагировать на них. Например, мотылек, намеревающийся отложить яйца на растении, или животное, намеревающееся съесть растение, могут использовать эти звуки для принятия решения».
— Лилах Хадани, биолог-эволюционист из Тель-Авивского университета.
Хадани с соавторами ранее показали, что растения повышают концентрацию сахара в своем нектаре, когда «слышат» звуки, издаваемые опылителями, а другие исследования показали, что растения изменяют свою экспрессию генов в ответ на звуки, чтобы «успеть подготовиться».
Израильские ученые считают, что эта работа открывает возможности для понимания растений и их взаимодействия с окружающей средой и может оказать значительное влияние на сельское хозяйство.
Какие звуки издают растения, когда они счастливы?
Чем «счастливее» растения, тем меньше звуков они издают.
Во время локдауна израильские психологи шутили: не стесняйтесь разговаривать с цветами. Это хорошо, плохо, если они начнут вам отвечать. Похоже в этой шутке они были недалеки от истины.
Я разговариваю с цветами. А вы?
Подписывайтесь, поговорим и о цветах.
AS. Ремарки на полях:
Представьте себе ситуацию. У вас в теплице установлена система полива с дистанционным управлением. Это уже реальность, даже в условиях отдельно взятой дачи. У меня есть друзья-садоводы, которые построили такую умную теплицу на своей даче. Теперь они из городской квартиры включают в теплице отопление, фитолампы. Автоматический полив, устанавливают люди, влюбленные в свой сад, чтобы можно было поехать на отдых, не переживая что их любимые растения погибнут от засухи.
А если рядом стоит микрофон, который улавливает ультразвук, на частоте которого, как выяснили ученые, общаются растения? Может быть услышав эти «крики о помощи» мы быстрее среагируем и включим полив по требованию, а не по расписанию.
Как говорила Скарлетт О’Хара, «подумаю об завтра», хотя,с корее всего, прочту в научном журнале о дальнейших исследованиях ученых. Пока радуемся первым весенним работам, но больше всего радуемся первым зеленым росткам, показавшимся из под снега.
Вы уже открыли дачный сезон?
У меня нет дачи. Но есть цветники на Цветаевой, у стен многоэтажки. На солнечной стороне я уже все почистила и даже полюбовалась на первые сциллы и анютины глазки.
Я начинала вести блог про цветы. Там есть интересная информация.
Как думаете, продолжить разговор о цветах в отдельном блоге, или создать рубрику здесь? Ученые давно доказали, что работы в саду, выращивание цветов даже комнатных полезны для здоровья пожилых. Но это совсем другая история, не забудьте подписаться, чтобы не пропустить!
© Надежда Маньшина
Фото автора
Рисунки: Cell.
Исследования:
Khait I, Lewin-Epstein O, Sharon R, Saban K, Goldstein R, Anikster Y, Zeron Y, Agassy C, Nizan S, Sharabi G, Perelman R, Boonman A, Sade N, Yovel Y, Hadany L. Sounds emitted by plants under stress are airborne and informative. Cell. 2023 Mar