Это похоже на что-то из мрачной детской страшилки. Повредите растение, и оно «закричит».

Не так, как это могут услышать люди, но, согласно недавно опубликованному исследованию, растения в состоянии стресса издают ультразвуковые щелчки, похожие на потрескивание пузырчатой пленки. Эти сигналы, описанные в журнале Cell, издают томаты и табак, когда они обезвожены или физически повреждены.

Звуки, издаваемые растениями, по громкости не уступают обычному разговору и составляют от 60 до 65 децибел (около 60–65 децибел), но они возникают на частотах, недоступных человеческому слуху. Это значит, что мир вокруг нас может быть наполнен шумом, издаваемым растениями, который мы совершенно не замечаем.

Скрытые звуки в безмолвном мире

«Даже в тихом поле есть звуки, которые мы не слышим, и эти звуки несут в себе информацию, — говорит старший автор исследования Лилах Хадани, биолог-эволюционист и теоретик из Тель-Авивского университета. — Есть животные, которые могут слышать эти звуки, так что вполне возможно, что происходит активное акустическое взаимодействие».

Ученые и раньше обнаруживали ультразвуковые колебания у растений, но это исследование впервые показало, что звуки распространяются по воздуху. Это делает их более значимыми для других организмов в окружающей среде. «Растения постоянно взаимодействуют с насекомыми и другими животными, и многие из этих организмов используют звук для коммуникации, поэтому для растений было бы крайне невыгодно вообще не использовать звук», — говорит Хадани.

Для исследования ученые записали с помощью микрофонов звуки здоровых и испытывающих стресс растений томата и табака. Эксперименты проводились в звукоизолированной камере, а затем в теплице с фоновым шумом. Растения подвергались стрессу двумя способами: их не поливали в течение нескольких дней и обрезали стебли. Затем команда обучила алгоритм машинного обучения различать здоровые, обезвоженные и срезанные растения.

Характерные сигналы о стрессе

Результаты показали, что растения, испытывающие стресс, издают гораздо больше звуков, чем здоровые. Эти звуки похожи на щелчки или хлопки, при этом одно растение, испытывающее стресс, издает от 30 до 50 звуков в час с нерегулярными интервалами. Здоровые растения в основном молчали. «Когда помидоры не испытывают стресса, они ведут себя очень тихо», — говорит Хадани.

Растения, испытывающие дефицит воды, начинали издавать звуки еще до появления видимых признаков обезвоживания. Количество звуков достигало максимума примерно через пять дней без полива, а затем уменьшалось по мере полного высыхания растений. Тип звука также менялся в зависимости от причины стресса. Система машинного обучения успешно отличала обезвоживание от физического повреждения и даже могла определить, какие растения издают звуки — томаты или табак.

Хотя исследование было сосредоточено на томатах и табаке, поскольку их легко выращивать в контролируемых условиях, ученые также протестировали другие виды. «Мы обнаружили, что многие растения — например, кукуруза, пшеница, виноград и кактусы — издают звуки, когда испытывают стресс», — говорит Хадани.

Точная причина этих звуков пока неизвестна. Исследователи предполагают, что эти звуки могут возникать в результате кавитации — процесса, при котором внутри сосудистой системы растения образуются и лопаются пузырьки воздуха.

Коммуникация или побочный эффект?

Также неясно, издают ли растения эти звуки намеренно, чтобы общаться с другими организмами. Однако их существование может иметь важные экологические и эволюционные последствия. «Возможно, другие организмы в процессе эволюции научились слышать эти звуки и реагировать на них», — говорит Хадани. «Например, мотылек, который собирается отложить яйца на растении, или животное, которое собирается съесть это растение, могут использовать звуки для принятия решения».

Другие растения также могут улавливать эти сигналы и реагировать на них. Предыдущие исследования показали, что растения реагируют на звук и вибрацию. Хадани и ее коллеги обнаружили, что растения повышают уровень сахара в нектаре, когда «слышат» опылителей, а другие исследования показывают, что звук может влиять на экспрессию генов растений. «Если другие растения получают информацию о стрессе до того, как он возникает, они могут подготовиться», — говорит Хадани.

Эти открытия могут найти практическое применение в сельском хозяйстве. Мониторинг звуков, издаваемых растениями, может помочь фермерам отслеживать уровень влажности посевов и повысить эффективность орошения.

«Мы знаем, что в окружающей среде много ультразвука. Каждый раз, когда вы используете микрофон, вы обнаруживаете, что многие объекты издают звуки, которые мы, люди, не слышим. Но тот факт, что растения издают эти звуки, открывает совершенно новые возможности для коммуникации, подслушивания и использования этих звуков», — говорит соавтор исследования Йосси Йовель, нейроэколог из Тель-Авивского университета.

«Теперь, когда мы знаем, что растения издают звуки, возникает следующий вопрос: кто может их слышать?» — говорит Хадани. “В настоящее время мы исследуем реакцию других организмов, как животных, так и растений, на эти звуки, и мы также изучаем нашу способность идентифицировать и интерпретировать звуки в совершенно естественной среде”.