Cпециалисты Тель-Авивского университета в Израиле обнаружили, что ростки томата и табака способны издавать звуки с высокими частотами.
Растения способны «кричать» во время стресса, однако этот звук человек услышать не может. Ученые пояснили, что стрессом для растений является не только момент срезки стебля, но и нехватка воды.
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.
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, пишет N+1.
Ученые под руководством Итжака 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.