澳洲植物会“说话”,科学家记录了它们渴死时发出的声音

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如果你像我一样,即使是最顽强的室内植物,你也曾设法杀死它(是的,尽管你拥有植物生物学博士学位)。但想象一下这样一个世界,您的植物实际上会准确地告诉您它们何时需要浇水。事实证明,这种想法可能并不那么愚蠢。

您可能熟悉越来越多的工作,这些工作为植物能够感知周围的声音提供了证据.现在,新的研究表明它们还可以产生空气传播的声音以应对压力(例如干旱或砍伐)。

由特拉维夫大学专家领导的团队展示了番茄烟草植物和其他植物不仅会发出声音,而且发出的声音足以让其他生物听到。今天发表在《细胞》杂志上的他们的发现正在帮助我们调谐到植物丰富的声学世界——它在我们周围发挥作用,但从未完全在人类的听力范围内。

植物可以倾听,但现在它们可以说话了!

植物是“固着”生物。它们无法逃避压力源,例如食草动物或干旱。

相反,它们已经进化出复杂的生化反应以及动态改变其生长(和再生身体部位)的能力响应环境信号,包括光、重力、温度、触觉和周围生物体产生的挥发性化学物质。

这些信号帮助它们最大限度地提高生长和繁殖成功率,为压力做好准备并抵抗压力,并与真菌和细菌等其他生物形成互惠互利的关系。

2019 年,研究人员表明,蜜蜂的嗡嗡声可以使植物产生更甜的花蜜。其他人已经表明,向芥菜科开花植物播放白噪声可以引发干旱反应。

现在,由 Lilach Hadany 领导的团队领导了上述蜂花蜜研究, 记录了番茄和烟草植物以及其他五种植物(葡萄树、麻雀、枕形仙人掌、玉米和小麦)在空气中发出的声音。

这些声音是超声波,在范围内20-100 千赫兹,因此人耳无法检测到。

压力大的植物会更加颤抖

为了开展他们的研究,该团队将麦克风放置在距离植物茎 10 厘米的地方,这些植物茎要么暴露于干旱(土壤湿度低于 5%),要么在土壤附近被切断。然后,他们将录制的声音与未受压植物以及空盆的声音进行比较,发现受压植物发出的声音明显多于不受压植物。

在他们的论文中有一个很酷的补充,他们还包括录音的一段声音,将采样率降低到可听范围并加速。

结果是可区分的“流行”声音。

随着干旱压力的增加,持久性有机污染物的数量增加(随着植物干涸而开始下降)。此外,声音可以在 3-5 米的距离内被检测到——这表明存在远距离通信的潜力。

但究竟是什么导致了这些声音?

虽然这仍未得到证实,但该团队的发现表明“空化”可能至少对这些声音负有部分责任。空化是气泡在植物导水组织或“木质部”内膨胀和破裂的过程。如果我们认为干旱胁迫和切割都会改变植物茎中的水分动态,那么这种解释是有道理的。

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不管机制如何,受压植物产生的声音似乎都是信息我有。使用机器学习算法,研究人员不仅可以区分发出声音的物种,还可以区分它所承受的压力类型。

这些声音是否以及如何发出声音还有待观察信号可能涉及植物与植物的交流或植物与环境的交流。

迄今为止,该研究未能检测到木本物种的木质茎发出的任何声音(这包括许多树种),尽管它们可以检测到葡萄树(木本植物)的非木质部分的声音。

这对生态学和我们意味着什么?

很容易推测这些空气传播的声音可以帮助植物更广泛地传达它们的压力。这种交流方式能否帮助植物乃至更广泛的生态系统更好地适应变化?

或者这些声音可能被其他生物用来检测植物的健康状况。例如,正如研究人员指出的那样,飞蛾在超声波范围内听到声音并将它们的卵产在树叶上。

那么问题是这些发现是否有助于未来的粮食生产。全球对食品的需求只会上升。针对产生最多“噪音”的个别植物或田地部分调整用水量,可以帮助我们更可持续地加强生产并最大限度地减少浪费。

就我个人而言,如果有人能给我一个麦克风到我被忽视的蔬菜补丁并将通知发送到我的手机,将不胜感激!

Alice Hayward 是昆士兰大学的分子生物学家和米特的植物分子生理学家昆士兰农业和食品创新联盟实验室。这篇文章首次出现在 The Conversation 上。


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