Слышат ли нас растения: что показали опыты
Чарлз Дарвин проверял, как растения реагируют на вибрацию, еще в XIX веке. Но систематически изучать их акустические реакции начали лишь в 2000-х, так как до этого у ученых не было приборов, способных фиксировать минимальные биохимические изменения в тканях. Что им удалось выяснить за это время, расскажет «Рамблер».
Умеют ли растения слышать?
У растений нет ушей, и тем не менее звуковые волны физически воздействуют на их клетки. Колебания деформируют клеточную стенку и мембрану, открывая ионные каналы, через которые в клетку проникают заряженные частицы. Те запускают цепочку химических реакций. В итоге клетка начинает производить защитные вещества или перестраивает обмен сахаров. Биологи называют этот механизм механотрансдукцией.
Что происходит, когда цветок улавливает жужжание пчелы?
В 2019 году биолог Лилах Хадани и ее коллеги из Тель-Авивского университета опубликовали в Ecology Letters результаты опыта с вечерней примулой. Вблизи цветков воспроизводились записанные звуки пчел, и исследователи измеряли состав нектара.
В течение трех минут после начала звукового воздействия концентрация сахара в нектаре поднималась с 12–17 процентов до 20 процентов. Частоты за пределами диапазона пчелиного жужжания от 200 до 500 герц никакого эффекта не вызывали.
Особую роль в эксперименте сыграли лепестки. Лазерный виброметр зафиксировал, что они вибрировали в резонанс с пчелиными частотами, работая наподобие акустических антенн. Когда лепестки удаляли, характерная реакция нектара прекращалась. Согласно Smithsonian Magazine, реакция примулы на звуковые частоты указывает на то, что цветок способен обнаруживать приближающегося опылителя еще до физического контакта с ним.
«Правильный» уход, который убивает растения
Как растение узнает о враге?
В 2014 году биологи Хайди Аппель и Рекс Кокрофт из Университета Миссури опубликовали в Oecologia результаты другого эксперимента. Объектом изучения стала резуховидка Таля, на которую воздействовали записями звуков, издаваемых гусеницей при поедании листьев.
В ответ растение наращивало производство глюкозинолатов — веществ с горчичным привкусом, отпугивающих насекомых. На ветер и другие источники вибрации за пределами «гусеничного» диапазона резуховидка повышением глюкозинолатов не отвечала. Это указывало на то, что растение избирательно активирует защиту в ответ на сигнал, связанный с реальной угрозой.
Разговаривают ли сами растения?
В 2023 году группа Хадани опубликовала в Cell данные о том, что растения в состоянии стресса сами испускают звуки. Так, например, томаты и табак, лишенные воды или поврежденные механически, издавали ультразвуковые щелчки в диапазоне 40–80 килогерц. Обезвоженные томаты производили в среднем около 35 таких щелчков в час. Сигналы фиксировались с расстояния свыше метра, а алгоритм машинного обучения, обученный на полученных данных, различал вид растения и тип испытываемого стресса. Аналогичные сигналы зафиксировали у пшеницы, кукурузы, винограда и кактуса.
Наиболее вероятным механизмом их возникновения авторы считают кавитацию. Это процесс схлопывания пузырьков воздуха из-за. нехватки воды в ксилеме, сосудистой системе, по которой движется вода в растении. Схлопываясь, они производят щелчок.
Кто еще слышит эти звуки?
Самки египетского хлопкового мотылька, по данным опубликованной в eLife работы, способны воспринимать ультразвуковые щелчки обезвоженных растений. При выборе места для откладки яиц они избегали стрессированных томатов, ориентируясь на акустический сигнал. Это стало первым экспериментальным подтверждением того, что насекомые используют звуки растений как поведенческий ориентир.
Важен голос или только вибрация?
Диапазон человеческой речи охватывает примерно от 80 до 3000 герц, пересекаясь с частотами, которые в экспериментах с примулой и резуховидкой вызывали измеримые реакции. Это означает, что голос человека теоретически может создаватьь те же физические колебания, что и пчелиное жужжание или жевание гусеницы. Однако конкретных экспериментов, сравнивающих эффект именно человеческого голоса и других источников вибрации в том же частотном диапазоне, на сегодняшний день не опубликовано. По мнению большинства исследователей, растение реагирует на механические колебания как таковые, и конкретный источник имеет значение лишь с точки зрения частоты и интенсивности.
Таким образом, популярное убеждение о пользе разговора с растениями можно объяснить несколькими причинами. Во-первых, человек, разговаривая вблизи листьев, выдыхает углекислый газ, слегка повышая его концентрацию у листовой поверхности и тем самым создавая условия для более активного фотосинтеза. А, во-вторых, люди, разговаривающие с растениями, как правило, уделяют им больше внимания и качественнее за ними ухаживают.
Ранее мы писали, как поливать растения, чтобы корни росли глубже.