垂死的植物正在向你“尖叫”

垂死的植物正在向你“尖叫”

虽然植物不能像人一样聊天,但它们不会只是静静地坐着。在某些情况下(例如缺水或物理损坏),植物会振动并发出声波。通常,这些波对于人耳来说太高,无法被注意到。

但生物学家现在可以从远处听到这些声波。以色列特拉维夫大学的生物学家 Lilach Hadany 和她的同事甚至设法记录了这些声波。他们在《细胞》杂志上发表了他们的研究成果 今天。

Hadany 和同事们的研究属于一个新兴的小众领域,即“植物生物声学”。虽然科学家们知道植物不仅仅是生态背景中无生命的装饰物,它们还会与周围环境互动,比如释放化学物质作为防御机制,但研究人员并不确切知道植物如何对声音作出反应并产生声音。解决这个谜团不仅可以为农民提供一种照料植物的新方法,而且还可能揭开一些奇妙的秘密:植物有一种我们从未意识到的感知方式。

德国波恩大学植物生物声学研究员 František Baluška 表示,已经证实“植物在受到某种压力后发出的声音会更加明显”,他并未参与这项新研究。但过去的植物生物声学实验必须在非常近的距离聆听植物才能测量振动。与此同时,哈达尼和她的同事设法从房间的另一边拾取植物的声音。

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研究小组首先在番茄和烟草植物上测试了他们的想法。一些植物定期浇水,而另一些植物则被忽视了好几天——这个过程模拟了干旱条件。最后,最不幸的植物被从根部切断。

在理想条件下,植物似乎茁壮成长。但受损和脱水的植物却出现了奇怪的现象:它们每隔几分钟就会发出咔哒声。

当然,如果你拿着砍刀穿过一片干旱的番茄园,砍掉你看到的每一根藤蔓,你不会听到植物痛苦的叫声。植物发出超声波:频率太高,人耳听不到。这就是为什么研究人员现在才察觉到这些咔嗒声的原因之一。
英国布里斯托大学教授、生态学家丹尼尔·罗伯特 (Daniel Robert) 表示:“不是每个人都有超声波设备或有头脑去研究这些更宽的频率。”罗伯特并不是该论文的作者。

在温室中记录了三株番茄植株的声音。Ohad Lewin-Epstein

研究人员还在其他缺水植物中记录到了类似的声音,其中包括小麦、玉米、酿酒葡萄、仙人掌和紫花地丁(北半球常见的春季杂草)。

生物学家认为,这些咔嗒声可能来自木质部,即在植物体内输送水和养分的“管道”。压力差导致气泡进入液体。气泡不断增大直至破裂——科学家听到了破裂的声音。这个过程称为空化。

大多数研究空化现象的人都不是生物学家,他们通常是物理学家和工程师。对他们来说,空化现象往往是一件麻烦事。气泡破裂会损坏泵、螺旋桨、水力涡轮机和其他在水下工作的设备。但另一方面,我们可以让空化现象为我们服务:例如,在超声波珠宝清洁器中。

尽管已知植物在特定条件下会发生空化现象,例如脱水时,但科学家并不确定这一过程是否能完全解释他们听到的植物声音。“可能不止一种机制,”罗伯特说。

作者推测,他们的工作最终可以帮助植物种植者,他们可以远距离聆听并监测温室中的植物。为了支持这一潜在的未来,哈达尼和她的同事训练了一个机器学习模型来分解声波并辨别是什么压力导致了特定的声音。这种技术可以让园艺家提前知道,而不是被枯萎的绿色植物吓到。

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罗伯特猜测,与人类不同,动物可能已经能够听到植物的声音。例如,寻找着陆点或产卵地点的昆虫可能会通过倾听植物的声音来挑选植物,并根据植物的健康状况进行选择。

罗伯特解释说,如果在野外存在声音(或光或电场)等可观察到的特性,那么一些生物就会进化来利用它。“这就是我们有耳朵的原因,”他说

如果真是这样,那么也许反过来也可以——植物也可能​​对声音做出反应。像巴卢什卡这样的科学家已经证明植物可以“听到”外部声音。例如,研究表明一些叶子的毛状体会对虫子咀嚼时产生的振动做出反应。在实验室中,研究人员已经看到一些植物的根尖沿着传入声音的方向穿过土壤生长。

如果事实确实如此,一些生物学家认为植物可能拥有比我们想象的更复杂的“感觉”。

“植物肯定必须知道周围的情况,因为它们必须每分每秒都做出反应,因为环境一直在变化,”Baluška 说。“它们必须能够以某种方式理解环境。”

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