Ученые выяснили, что растения могут «кричать», но человек не может их услышать

Растения издают хлопающие или щелкающие звуки на ультразвуковых частотах, находящихся за пределами диапазона человеческого слуха. Эти звуки усиливаются, когда растение испытывает стресс. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Cell, это может быть одним из способов, с помощью которых растения сообщают окружающему миру о своем беспокойстве.

«Существуют звуки, которые мы не можем услышать, но они несут определенную информацию, — говорит эволюционный биолог Лилах Хадани из Тель-Авивского университета в Израиле. — Растения постоянно взаимодействуют с насекомыми и другими животными, и многие из этих организмов используют звук для общения, поэтому для растений было бы очень нелогично вообще не использовать звук».

Растения в состоянии стресса не так пассивны, как может показаться. Они претерпевают довольно резкие изменения, одним из наиболее заметных из которых, по крайней мере для людей, является высвобождение довольно сильных ароматов. Они также могут изменять свои цвет и форму.

Таким образом они сигнализируют об опасности для других растений, находящихся поблизости, которые в ответ усиливают свою собственную защиту. Или же это может быть способ привлечь животных для борьбы с вредителями, которые могут нанести вред растению.

Тем не менее до конца не изучено, производят ли растения другие виды сигналов, такие как звуки. Несколько лет назад Хадани и ее коллеги обнаружили, что растения могут улавливать звуки. Тогда ученые задумались, могут ли они их производить.

Чтобы выяснить это, они наблюдали за образцами томата и табака в ряде условий. Они выделили группу растений, не испытывающих стресса, чтобы получить исходный уровень шума. Затем они зафиксировали растения, которые были обезвожены, и растения, у которых были срезаны стебли. Записи проводились сначала в звукоизолированной акустической камере, а затем в условиях теплицы.

После чего ученые при помощи алгоритма машинного обучения определили звуки, издаваемые растениями, не подверженными стрессу, срезанными растениями и обезвоженными. Оказалось, что эти звуки похожи на хлопки или щелчки на частоте, недоступной для человеческого уха, и их можно обнаружить в радиусе более метра. Интересно, что растения, не подверженные стрессу, не производят звуков.

Напротив, растения, испытывающие стресс, гораздо более шумные: они издают в среднем около 40 щелчков в час в зависимости от вида. При этом растения, лишенные воды, имеют заметный звуковой профиль. Они начинают щелкать интенсивнее, прежде чем на них появятся видимые признаки обезвоживания. Щелчки усиливаются по мере того, как растение засыхает, прежде чем утихнуть, когда оно погибает.

Алгоритм машинного обучения смог различить не только звуки, но и вид растения, которое их издавало. И это касается не только томатов и табака. Команда протестировала различные виды и обнаружила, что звукоизвлечение, по-видимому, довольно распространено среди растений. Шумели и пшеница, и кукуруза, и виноград, и кактус.

Однако непонятно, как им удается производить звуки. В предыдущих исследованиях было обнаружено, что обезвоженные растения испытывают кавитацию, процесс, при котором пузырьки воздуха в стебле формируются, расширяются и схлопываются.

Пока неизвестно, могут ли другие стрессовые состояния вызывать звук. Вероятно, патогены, воздействие ультрафиолета, экстремальные температуры и другие неблагоприятные условия также могут привести к тому, что растения начнут лопаться, как пузырчатая пленка.

Также неясно, является ли звукоизвлечение адаптивным механизмом растений, или это происходит само по себе. Однако команда показала, что алгоритм может научиться идентифицировать и различать звуки растений. Вполне возможно, что другие организмы способны делать то же самое.

Кроме того, эти организмы могли научиться реагировать на шум, исходящий от растений различными способами. «Например, мотылек, который намеревается отложить яйца на растении, или животное, которое намеревается съесть его, может использовать такие звуки», — сказала Хадани.

При этом до сих пор неизвестно, слышат ли растения друг друга. Предыдущие исследования показали, что растения могут повышать свою устойчивость к засухе в ответ на звук, так что это вероятно. И именно здесь команда указывает на следующий этап своего исследования.

«Теперь, когда мы знаем, что растения издают звуки, возникает вопрос, кто может их услышать, — сказала Хадани. — В настоящее время мы исследуем реакцию животных и растений на эти звуки, а также изучаем нашу способность идентифицировать и интерпретировать их в естественной среде».

Японские ученые смогли визуализировать реакцию растений на сигнал тревоги, получаемый от соседних растений. Общение происходит с помощью тонких незаметных соединений, которые переносятся по воздуху. С помощью этих соединений растения отпугивают травоядных и предупреждают другие растения о приближающейся опасности.