Ученые обнаружили, что растения «кричат», как в мрачной сказке, если их поранить, но почему люди не могли это услышать?

Недавно было обнаружено, что при стрессе растения издают ультразвуковые сигналы, напоминающие слабые хлопки, похожие на щелчок пузырчатой пленки. Эти сигналы, описанные в издании Cell, производятся растениями помидоров и табака, когда они обезвожены или физически повреждены.

Звуки по громкости напоминают обычный разговор, на уровне 60-65 дБ, но они возникают на частотах, выходящих далеко за пределы человеческого слуха. Это означает, что окружающий мир может быть наполнен шумом растений, который мы попросту не замечаем.

Даже в тихом поле есть звуки, которые мы не слышим, и эти звуки несут информацию. Существуют животные, которые могут слышать эти звуки, и тогда между ними и растениями происходит так называемое акустическое взаимодействие.

Ученые ранее обнаруживали ультразвуковые вибрации в растениях, но новое исследование впервые показывает, что звуки проходят по воздуху. 

Для исследования ученые зафиксировали микрофоны на здоровых и «напряженных», то есть подвергшихся стрессу растениях помидоров и табака. Они провели эксперименты в звукоизоляционной камере, а затем в теплице с фоновым шумом. Растения подвергали стрессу двумя способами: оставляя их без воды в течение нескольких дней и разрезая стебли. Затем команда создала алгоритм машинного обучения для различения здоровых растений, обезвоженных и срезанных.

Результаты показали, что «стрессовые» растения производили гораздо больше звуков, чем здоровые. Эти звуки звучат как щелчки или хлопки, при этом одно напряженное растение издает около 30-50 звуков в час с нерегулярными интервалами. Напротив, здоровые растения в основном молчали.

Растения, испытывающие стресс без воды, начали издавать звуки, прежде чем проявить видимые признаки обезвоживания. Количество звуков достигло пика примерно через 5 дней без воды, а затем уменьшилось, когда растения полностью высохли. Тип звука также варьировался в зависимости от причины стресса. Алгоритм машинного обучения успешно различал обезвоживание и физические повреждения и даже мог определить, исходили ли звуки от помидоров или табака.

В рамках исследования рассматривались растения помидоров и табака, потому что их легко выращивать в контролируемых условиях, но ученые также протестировали другие виды. Выяснилось, что кукуруза, пшеница, виноград и кактусы тоже издают звуки, когда испытывают стресс.

Точная причина этих звуков все еще неясна. Исследователи предполагают, что они могут быть результатом кавитации, процесса, при котором пузырьки воздуха образуются и лопаются внутри сосудистой системы растения.

Также неясно, производят ли растения эти звуки намеренно для взаимодействия с окружающей средой. Однако открытие может иметь важные экологические и эволюционные последствия. Возможно,другие организмы могли эволюционировать, чтобы слышать эти звуки и реагировать на них. Например, моль, которая намерена отложить яйца на растение, или животное, которое намерено его съесть растение, может использовать такие звуки, чтобы принять определенное решение.

Также результаты работы могут получить практическое применение в сельском хозяйстве. Мониторинг звуков растений может помочь фермерам отслеживать уровни гидратации сельскохозяйственных культур и повысить эффективность орошения. Сейчас авторы исследования изучают реакцию других организмов, как животных, так и растений, на эти звуки, а также — нашу способность идентифицировать и интерпретировать звуки в полностью естественной среде.