Израильским ученым удалось зарегистрировать ультразвук, который издают растения томата (Solanum lycopersicum) и табака (Nicotiana tabacum), если их оставить без воды или подрезать стебли. В зависимости от растения и условия частота звуковых колебаний составляла от 49 до 58 килогерц при уровне звукового давления от 60 до 65 децибелов. В состоянии стресса, вызванного отсутствием влаги или механическими повреждениями, растения, таким образом, могут издавать звуки, пишут ученые в препринте, опубликованном на bioRxiv.org.
Обновлено: в марте 2023 года статья опубликована в журнале Cell.
Механические повреждения, нехватка воды или солнечного света вызывают у растений стрессовую реакцию, которая обычно хорошо заметна: например, по изменению цвета и формы листьев и цветков, а также — по изменению химической структуры испускаемых летучих веществ. На состояние стресса растений, в свою очередь, реагируют другие находящиеся рядом растения (за счет чего они могут успеть предпринять необходимые меры для того, чтобы избежать того же самого), а также животные — например, насекомые-опылители.
Ученые под руководством Ицхака Хаита (Itzhak Khait) из Тель-Авивского университета предположили, что зрительными и обонятельными сигналами стрессовая реакция растений не ограничивается, и решили проверить, издают ли они в таком состоянии звуки. Они поместили в прозрачную коробку несколько растений томата и табака и поставили рядом (на расстоянии десяти сантиметров) устройства, записывающие ультразвук: ученые регистрировали только звуки в диапазоне от 20 до 150 килогерц — выше уровня присутствующего в коробке фонового шума.
Состояние стресса у растений вызывали, лишая их воды и высушивая почву, а также подрезая стебель — а затем сравнивали со звуками, которые растения могут издавать в контрольном условии. Всего звуки регистрировали в течение часа.
Оказалось, что и томат, и табак в состоянии стресса (по сравнению с контрольным условием) довольно сильно шумят. Ученым удалось зарегистрировать звуки с частотой в 49,6 килогерца от страдающего от засухи томата и 54,8 килогерца — от табака. С подрезанными стеблями частота издаваемых звуков составляла 57,3 и 57,8 килогерца для томата и табака, соответственно. Уровень звукового давления составлял от 60 до 65 децибелов — в зависимости от условия и растения.
Шум, издаваемый растениями, был не постоянным: скорее это были отдельные «выкрики». Причем томаты издавали их больше, чем табак: 35 против 11 при засухе и 25 против 15, когда стебли были подрезаны. Полученные звуки ученые использовали для обучения алгоритма-классификатора: с помощью него ученым удалось научиться фильтровать звуки растений от шума среды с точностью около 99 процентов, а определять их среди других природных звуков (например, дождя) с точностью в 70 процентов.
Авторы предполагают, что регистрируемый звук образуется при кавитации — формировании и разрушении пузырьков воздуха в ксилеме сосудистых растений. Кавитация, например, предшествует спаду листьев в осеннее время, а распознать ее можно по характерным вибрациям. Разумеется, различить издаваемые растениями звуки человеческое ухо не может, но могут это сделать, например, другие растения или насекомые.
Поведение растений (в том числе реакцию на стресс и звуки, которые они издают) изучается в рамках отдельной научной дисциплины — растительной нейробиологии. Подробнее о ней вы можете прочитать в материале «Если бы деревья могли говорить».
Елизавета Ивтушок