В течение некоторого времени было известно, что растения общаются друг с другом, но теперь, согласно новаторскому исследованию, опубликованному 30 марта в престижном научном журнале «Cell», израильские ученые идентифицировали «слова» и обнаружили, что разные виды говорят на разных «языках», пишет журналистка «The Times of Israel» Сью Суркес.

Ученые уже знают, что растения общаются разными способами, когда испытывают стресс. Они могут изменяться физически (увядание или изменение цвета листьев), становиться горькими на вкус (для отпугивания травоядных) или издавать запахи (летучие органические соединения), чтобы сообщить другим членам семейства, что они подвергаются нападению, например, со стороны насекомых. Одно недавнее исследование показало, что растения могут реагировать на звук, например, повышая концентрацию сахара в нектаре, чтобы привлечь опылителей, которые шумят поблизости. Но, по словам исследователей из Тель-Авивского университета, новое исследование — это первый случай, когда звуки от растений в стрессе были записаны на расстоянии и классифицированы.

Оказывается, растения «разговаривают» щелчками, которые немного напоминают лопанъе попкорна. Звуки издаются с громкостью, похожей на человеческую речь, но на высоких частотах, за пределами слышимости человека. Профессор Лилах Хадани из Университетской школы растениеводства и продовольственной безопасности, которая руководила исследованием, рассказала: «Мы разрешили очень старый научный спор. Мы доказали, что растения издают звуки!» Она продолжила: «Наши результаты показывают, что мир вокруг нас полон звуков растений и что эти звуки содержат информацию — например, о нехватке воды или травмах. Мы предполагаем, что в природе звуки, издаваемые растениями, улавливаются находящимися поблизости существами, такими как летучие мыши, грызуны, различные насекомые и, возможно, также другие растения, способные слышать высокие частоты и извлекать соответствующую информацию. Мы считаем, что люди также могут использовать эту информацию при наличии правильных инструментов, таких как датчики, которые сообщают производителям, когда растения нуждаются в поливе. Видимо, идиллическое поле цветов может быть довольно шумным местом. Просто мы не слышим звуки».

Исследовательская группа записала ультразвуковые звуки, издаваемые помидорами и табаком, которые были лишены воды, получили порезы на стебле или были оставлены в покое (в качестве контрольной группы). Ультразвуковые звуки имеют частоту от 20 до 150 кГц, что выше предела человеческого слуха. Идея тестирования на этих частотах возникла в результате сотрудничества между Хадани, которая занимается эволюционными науками, и другим соруководителем исследования, профессором Йосси Йовелем. Йовель, глава Школы неврологии и преподаватель Школы зоологии и Музея естественной истории Стейнхардта, записывал звуки летучих мышей, которые также работают в этом частотном диапазоне. Растения регистрировали как в тихой акустической камере, так и в шумной оранжерее. Также наблюдали за физиологическими изменениями в растениях. Модели машинного обучения были обучены сопоставлять звуки с разными видами растений и различными нагрузками, которым они подвергались.

«Наши записи показали, что растения в нашем эксперименте издавали звуки на частотах от 40 до 80 кГц», — рассказала Хадани. «Растения, не подвергшиеся стрессу, издавали в среднем менее одного звука в час, в то время как растения, подвергшиеся стрессу — как обезвоженные, так и поврежденные — издавали десятки звуков каждый час». Помидоры, например, при поливе издавали очень мало шума, но в последующие четыре-пять дней количество звуков увеличивалось, а затем уменьшалось по мере высыхания растений. Были также сделаны записи звуков, исходящих от томатов, пораженных вирусом табачной мозаики. Чтобы проверить свои выводы, команда провела небольшое исследование дополнительных видов растений, успешно записав звуки пшеницы, кукурузы, винограда «Каберне Совиньон», подушечковых кактусов и белокрылки — однолетнего растения из семейства мятных. «Таким образом, мы ожидаем, что многие растения издают звуки, но разнообразие характеристик этих звуков еще предстоит изучить», — пишут они.

Исследователи предполагают, что звуки могут быть связаны, по крайней мере частично, с кавитацией в стволе. Когда растение находится в состоянии стресса, пузырьки воздуха могут образовываться, расширяться и разрушаться в ксилеме — комплексе крошечных трубочек, которые переносят воду и растворимые вещества от корней к стеблю и листьям. Вибрации, в отличие от звуков, вызванных этим явлением, в прошлом регистрировались датчиками. Ученые пришли к выводу, что их результаты могут иметь потенциал для точного земледелия — например, для мониторинга воды и болезней, особенно в связи с тем, что изменение климата вызывает усиление засух, угрожая экосистемам и продовольственной безопасности. Они также открывают заманчивую перспективу, что другие организмы могут «слышать» звуки и реагировать на них. «Излучения растений, о которых мы сообщаем, в ультразвуковом диапазоне от 20 до 100 кГц могут быть обнаружены на расстоянии от трех до пяти метров (от 10 до 16 футов) многими млекопитающими и насекомыми, учитывая их слуховую чувствительность, например, мышами и мотыльками», — говорится в статье. «Мы показали, что звуки растений можно эффективно классифицировать с помощью алгоритмов машинного обучения. Таким образом, мы предполагаем, что другие организмы могли эволюционировать, чтобы также классифицировать эти звуки и реагировать на них». «Эти открытия могут изменить наши представления о царстве растений, которое до сих пор считалось почти безмолвным», — заключает статья.

Хадани и Йовель работали со студентами – исследователями Ицхаком Хаитом и Охадом Левин-Эпштейном в сотрудничестве с исследователями из Школы математических наук Раймонда и Беверли Саклер, Института исследований зерновых культур и Школы неврологии Сагол — все из Тель-Авивского университета. В интервью «The Times of Israel» Хадани заявила, что звуки могут быть просто побочным эффектом физиологических процессов или могут быть формой общения. Ученые уже знают, что выброс летучих органических соединений одним растением может помочь другим растениям подготовиться к опасности. Возможно, звуки растений могут иметь аналогичный эффект, предположила Хадани, добавив, что звуки могут излучаться быстрее, чем органические соединения. «Звуки содержат информацию. Мы можем узнать о состоянии растения, так что и другие тоже. Вопрос в том, кто использует эту информацию и для чего».