Растения могут слышать животных

DARREN STAPLES / REUTERS

И они реагируют на жужжание насекомых-опылителей, подслащивая свой нектар.

Предположительно, растения молчат и не слышат. Они не издают никаких шумов, если не шуршат и не кусают. Когда Рэйчел Карсон описала весну, лишенную птиц, она назвала ее безмолвной.

Но эти стереотипы не могут быть правдой. Более того, мы до сих пор были в блаженном неведении.

Последние эксперименты в этой нише, но в большей степени в звуковой области, сделаны Лилач Хэдани и Йосси Йовель из Тель-Авивского университета. Они показали, что некоторые растения могут слышать звуки животных опылителей и реагировать, быстро подслащивая нектар. Также они обнаружили, что другие растения издают высокие шумы, которые выходят за рамки человеческого слуха, но, тем не менее, могут быть обнаружены на некотором расстоянии.

После того, как команда выпустила ранние копии двух работ, описывающих их исследование, еще не опубликованных в научном журнале, я пропустил их мимо нескольких независимых исследователей. Некоторые из этих исследователей утверждали, что растения удивительно общительны; другие усомнились в идее. Почти единогласно им понравилась статья, в которой утверждается, что растения могут слышать, и они скептически отнеслись к сообщению о том, что растения производят шум. Эти противоположные реакции подчеркивают, насколько спорным остается это направление исследований, и как трудно изучать миры организмов, которые так отличаются от нас.

Концепция цветочного общения уже давно была спорной, особенно после десятилетий псевдонаучных (но очень популярных) утверждений о растениях, которые хорошо растут от классической музыки или приспосабливаются к человеческим эмоциям. Эти надуманные утверждения «никогда не были подтверждены строгими экспериментами», - говорит Ричард Карбан из Калифорнийского университета в Дэвисе, и они испортили всю область исследований, заставляя ученых скептически относиться к самому понятию растений, обменивающихся сигналами.

Но после многих тщательных исследований становится ясно, что растения могут отправлять воздушные, химические сообщения, предупреждая дальних родственников о пожирателях, и что животные могут подслушивать их общение. Растения могут также влиять друг на друга через сеть грибов, которая соединяет их корни - так называемая большая лесная сеть. И они могут реагировать на вибрации, проходящие через их ткани: многие из них выделяют пыльцу только тогда, когда насекомые приземляются на них и гудят с нужной частотой, тогда как другие создают защитные химические вещества, когда чувствуют гул вредных насекомых.

Хэдани, одному из исследователей Тель-Авивского университета, казалось странным то, что растения могут не используют звуки - воздушные вибрации. «Растения много взаимодействуют с животными, и животные издают и слышат шумы», - говорит она. «Было бы странно для растений не использовать звук для общения. Мы пытались сделать четкие прогнозы, чтобы проверить это, и были весьма удивлены, когда это сработало».

Сначала два члена команды, Марин Вейтс и Ицхак Хаит, проверили, слышат ли цветы beach evening primroses. Как в лабораторных экспериментах, так и на открытом воздухе, они обнаружили, что растения реагируют на записи биений крыльев пчелы, увеличивая концентрацию сахара в их нектаре примерно на 20 процентов. Они делали это только в ответ на удары крыльев и низкочастотные звуки, похожие на звуки насекомых-опылителей, а не на звуки более высокого тона. И они отреагировали очень быстро, подсластив свой нектар менее чем за три минуты. Это, вероятно, достаточно быстро, чтобы повлиять на пчелу-посетителя, но даже если это насекомое улетит, растение может лучше соблазнить следующего посетителя. В конце концов, присутствие одного опылителя почти всегда означает, что он не один.

«Это еще раз показывает, что растения могут вести себя как животные», - говорит Хайди Аппель из Университета Толедо, которая изучала реакцию растений на вибрации животных. Важно то, что, по ее словам, исследование является «экологически значимым», то есть включает в себя звук (гудение пчелы) и реакцию (подслащивание нектара), которые действительно имеют значение для растения. Это сильно отличается от прошлых исследований, которые показали, что растения реагируют на звуки, с которыми они обычно не сталкиваются, такими как классическая музыка.

Здесь ответы растений имеют четкий эволюционный смысл. Более сладкий нектар более заманчив для опылителей, и, привлекая больше посетителей, растение увеличивает свои шансы на создание большего потомства. Но для приготовления сверхсладкого нектара требуется много энергии, и в результате нектар может быть разложен микробами или украден другими насекомыми. Гораздо лучше подсластить жидкость, когда она больше всего должна быть сладкой, и гудение пчелы - идеальный сигнал, что время пришло.

Но если растения могут слышать, каковы их уши? Ответ команды удивителен: это сами цветы. Они использовали лазеры, чтобы показать, что лепестки primrose вибрируют от ударов крыльев пчелы. Если бы они закрывали цветы стеклянными сосудами, этих вибраций никогда бы не было, и нектар никогда бы не подслащивался. Таким образом, цветок может действовать как наши уши, направляя звук дальше в растение. (Куда? Никто еще не знает!) «Результаты потрясающие», - говорит Карбан. «Это самые убедительные данные по этому вопросу на сегодняшний день. Они важны для того, чтобы заставить научное сообщество противостоять его скептицизму».

«Это такая замечательная и захватывающая находка», - добавляет Моника Гальяно из Сиднейского университета, первопроходец в изучении акустики растений. Она отмечает, что один из членов команды, Даниэль Шамовиц, «скептически или даже пренебрежительно относился ко всей идее биоакустики растений всего несколько лет назад. Теперь, в духе хорошей науки, он экспериментально проверяет эти идеи. Такой подход заслуживает похвалы и поощрения ».

Но она и другие менее впечатлены вторым исследованием израильской команды, в котором изучалось, издают ли растения звуки. В течение многих десятилетий ученые знали, что растения производят звуки хлопка, поскольку в их стеблях образуются и разрушаются пузырьки воздуха. Но эти хлопки в основном записывались микрофонами, размещенными прямо на стеблях. Хэдани и Йовель хотели узнать, можно ли их услышать издалека, по воздуху. Если это так, возможно, они могли бы действовать как сигналы для животных - или, что более заманчиво, для других растений.

Команда помещала отдельные растения табака или томата в звуконепроницаемые коробки перед двумя чувствительными микрофонами. Затем они искали шумы, которые могли бы приписать конкретному растению. Это сработало: каждые несколько минут растения излучали короткие ультразвуковые сигналы, слишком высокие, чтобы люди могли нормально их слышать. Но они были все еще относительно мягкими. На расстоянии четырех дюймов они имели объем 60 децибел, примерно эквивалентный обычному разговору и, возможно, незначительный для любых других существ. «Чувствительные к ультразвуку существа, такие как мотыльки и летучие мыши, пролетая поле, могут услышать звук», - говорит Хэдани.

Команда также обнаружила, что сухие или поврежденные растения производят шумы чаще. Компьютер может даже научиться отличать звуки больных растений от звуков здоровых, с точностью около 70 процентов. И если программное обеспечение может сделать это, может ли насекомое? Может ли мотылек использовать звук, чтобы не откладывать яйца на растение? Могут ли голодные летучие мыши направиться к шуму растений, пораженных насекомыми? И могли ли фермеры использовать эти хлопки, чтобы сказать, нужно ли урожаю больше воды?

Не зная точно, чем отличаются хлопки вредных и здоровых растений, трудно понять, насколько они информативны, говорит Рафаэль Родригес Севилья из Висконсинского университета в Милуоки, который потребовал более тщательной интерпретации исследований по акустике растений. Будет ли тот, кто подслушивает искать изменения в повторяемости звуков? Они не такие распространенные. Они также очень короткие и могут исчезать на расстоянии. «Да, теоретически, животные могут использовать звуки для получения информации о состоянии растения, - говорит Карел тен Кейт из Лейденского университета, - но насколько это важно, если растение производит примерно 20 мягких импульсов по 0,1 миллисекунде в час?» А так как звуки, вероятно, будут варьироваться в зависимости от различных типов повреждений или степени сухости, сколько конкретной информации животное может извлечь из них?

Кроме того, «нет никаких признаков того, что хлопки являются особыми сигналами напряжения, а не сигналами, возникающими случайно из-за повреждения», добавляет Родригес Севилья. Hadany признает это, но говорит: «Если звуки есть, они информативны, даже если они не являются «преднамеренными» для растения».

Чтобы убедить своих критиков, Хэдани и Йовел явно нужно провести больше экспериментов. Они уже планируют повторить свое исследование в более естественной обстановке на открытом воздухе, чтобы увидеть, появляются ли эти звуки среди окружающего шума. «Нам также необходимо протестировать определенные соответствующие организмы, чтобы увидеть, отвечают ли они», - говорит Хэдани. «И, конечно же, самая захватывающая перспектива для нас: способны ли растения слышать звуки растений?»

Источник: perevodika.ru

Комментарии: