«Поющие» растения? Исследователи обнаружили, что растения издают высокочастотный шум
Старик Ганс Халбиг всегда пел для кустов помидоров в своей теплице. 85-летний калгариец (мой сосед) догадывался, что пение помогает растениям расти. Но Ганс, видимо, не знал, что его растения, скорее всего, издавали звуки в ответ.
Доказательства свидетельствуют о существовании такой точки зрения: человеческое пение высвобождает благоприятный для растений углекислый газ CO2, излучая при этом вибрации, которые, в частности, стимулируют рост растений. Но новые исследования свидетельствуют о втором: растения издают звуки, и эти звуки несут информацию об их состоянии.
Ганс был недалек от истины.
Недавно ученые из Тель-Авивского университета впервые записали и проанализировали характерные звуки, которые издают различные виды растений, в том числе томаты, и обнаружили, что эти звуки соответствуют уровню стресса подопытных.
Растения издавали высокочастотные «щелчки», напоминающие хлопанье попкорна, и хотя эти звуки примерно такой же громкости, как человеческая речь, их частота слишком высока, чтобы человеческое ухо могло их услышать.
«Из предыдущих исследований мы знаем, что виброметры, прикрепленные к растениям, регистрируют вибрации, но становятся ли эти вибрации также звуковыми волнами, распространяющимися в воздухе — звуками, которые можно записать на расстоянии?» — спросил профессор Лилах Хадани из Школы растениеводства и продовольственной безопасности. «Наше исследование дало ответ на этот вопрос, над которым ученые дискутируют уже много лет».
Исследовательская группа под руководством Хадани опубликовала свою работу в журнале Cell. Авторы пишут: «Мы обнаружили, что растения обычно издают звуки, когда находятся в состоянии стресса, и что каждое растение и каждый тип стресса ассоциируется с определенным звуком, который можно идентифицировать. Неощутимые для человеческого уха, звуки, которые издают растения, вероятно, могут быть услышаны различными животными, такими как летучие мыши, грызуны и насекомые».
На первом этапе исследования растения поместили в акустические ящики в тихом подвале без фонового шума. Сосредоточившись преимущественно на растениях томатов и табака, ученые установили ультразвуковые микрофоны на расстоянии около 10 сантиметров от каждого растения и записали звуки на частотах от 20 до 250 килогерц — самая высокая частота, которую может распознать человеческое ухо, составляет 16 килогерц. Также были протестированы пшеница, кукурузный кактус и хенбит.
Растения подвергали различным процедурам: одни не поливали в течение пяти дней, у других обрезали стебли, а третью группу оставили нетронутой. В ходе эксперимента проверяли, издают ли они звуки и повлияло ли на них лечение.
«Наши записи показали, что растения в этом эксперименте издавали звуки на частотах 40-80 килогерц», — пишут авторы. «Неподверженные стрессу растения издавали в среднем менее одного звука в час, в то время как подверженные стрессу растения — как обезвоженные, так и травмированные — издавали десятки звуков каждый час».
Собранные записи были проанализированы специально разработанными алгоритмами искусственного интеллекта, которые успешно различали растения, а также типы и уровни стресса.
Затем растения перенесли в теплицу, где было много фонового шума, но алгоритмы смогли различить звуки с точностью до 81%. Растения были подвергнуты процессу обезвоживания, но их звуки отслеживались. Эксперимент показал, что количество звуков росло с увеличением уровня стресса растений, но уменьшалось после достижения пика.
Это открытие может быть использовано для мониторинга посевов на предмет наличия влаги и болезней, пишут исследователи. Это потенциально может сэкономить «до 50% расходов воды и повысить урожайность». Дальнейшие исследования могут выяснить, какой механизм стоит за этими звуками и могут ли другие растения также их слышать.
«Наши результаты свидетельствуют о том, что мир вокруг нас полон звуков растений, и что эти звуки содержат информацию — например, о недостатке воды или травмах», — говорит Хадани. «Мы предполагаем, что в природе звуки, издаваемые растениями, распознаются находящимися поблизости существами, такими как летучие мыши, грызуны, различные насекомые и, возможно, также другие растения, которые могут слышать высокие частоты и получать соответствующую информацию. Мы считаем, что люди также могут использовать эту информацию, имея соответствующие инструменты, такие как датчики, которые сообщают садоводам, когда растения нуждаются в поливе. Очевидно, поле цветов может быть довольно шумным местом. Просто мы не слышим этих звуков».
Старый садовник Ганс, пожалуй, был бы рад это услышать.