Группа биологов из Тель-Авивского университета обнаружила, что напряженные растения под стрессом издают звуки — подобно многим животным — с помощью ультразвуковых щелчков, не обнаруживаемых человеческими органами слуха, и эти звуки несут информацию о физиологическом состоянии растения.
«Растения демонстрируют значительные изменения в своих фенотипах в ответ на стресс. Они визуально отличаются по цвету и форме от обычных растений», — говорит профессор Лилач Хадани из Школы наук о растениях и продовольственной безопасности Тель-Авивского университета.
Растения также выделяют летучие органические соединения, например, при воздействии засухи или травоядных животных. Эти соединения могут воздействовать на соседние растения, что приводит к повышению устойчивости таких растений.
Ранее было продемонстрировано, что растения производят визуальные, химические и тактильные сигналы, на которые иногда могут реагировать другие организмы. Тем не менее, способность растений излучать звуки изучена недостаточно.
В исследовании ученые намеревались проверить, производят ли растения информативные звуки, которые могут служить потенциальными сигналами или сигналами для окружающей среды.
Они сконструировали систему записи, в которой каждое растение регистрировалось одновременно двумя микрофонами в акустически изолированной коробке. Исследователи сфокусировались на ультразвуковом диапазоне (20-150 кГц), где фоновый шум слабее.
Биологи изучали томат (Solanum lycopersicum) и табак (Nicotiana tabacum) при различных воздействиях: стресс от засухи, обрезка стебля и контрольные растения без влияния на них.
Количество звуков, издаваемых растениями, пораженными засухой, составляло около 35 и 11 в час для томата и табака соответственно, а срезанные растения томата и табака издавали около 25 и 15 звуков в час соответственно.
Напротив, количество звуков, издаваемых растениями из всех контрольных групп, было меньше, чем один звук в час.
«Насколько нам известно, мы впервые показываем, что растения под стрессом издают звуки, которые можно записывать дистанционно, как в акустических камерах, так и в теплицах», — сказали ученые.
Ученые также разработали модели машинного обучения, которые были способны различать звуки растений и общие шумы и определять состояние растений — засохшие, срезанные или нетронутые — на основе исключительно излучаемых звуков.
«Наши результаты показывают, что животные, люди и, возможно, даже другие растения могут использовать звуки, издаваемые растением, для получения информации о состоянии растения», — говорят ученые.
«Дополнительные исследования по биоакустике растений в целом и по излучению звука в растениях в частности могут открыть новые возможности для понимания растений и их взаимодействия с окружающей средой, а также могут оказать значительное влияние на сельское хозяйство».
Исследователи разместили свои результаты на сервере препринтов biorXiv.org.