Експерименти, проведені ізраїльськими науковцями, засвідчили, що рослини видають звуки, які до того ж є досить інформативними. Отже, тепер ми можемо дізнатися, про що «говорять» представники флори.
Спілкування за допомогою «хімії»
Рослини – живі організми, які взаємодіють з іншими організмами і навколишнім середовищем. Але, на відміну від тварин і людини, вони не мають нервової системи, отже «спілкуються» не за допомогою рухів, голосу, очей, вух тощо, а по-іншому.
Головний «інструмент» взаємодії рослин з навколишнім світом – хімічні речовини. Наприклад, виділяючи ароматичні сполуки, вони приваблюють комах-запилювачів, а за допомогою фітонцидів знищують шкідливі мікроорганізми.
Широко відоме явище алелопатії, завдяки якому рослини, що зростають поруч, можуть пригнічувати розвиток «сусідів». Відбувається це також завдяки певним хімічним сполукам.
Виділяючи леткі органічні сполуки (ЛОС), рослини сигналізують про стрес. Так, коли ми відчуваємо запах свіжої скошеної трави, він є ні чим іншим, як реакцією на пошкодження, «висказаною» за допомогою ЛОС. І ЛОС мають цілком практичну функцію: впливаючи на неушкоджені рослини, вони спонукають їх краще опиратися факторам, які викликали стрес. Звісно, вберегтися від сінокосарки «сусідам» не вдасться, а от, скажімо, під час посухи можуть вмикатися механізми, що зменшують випаровування вологи.
Утім, далеко не все в житті рослин можна пояснити «хімією». Трапляються ситуації, коли, здавалося б, за відсутності очевидних причин, дерево чи кімнатна квітка починає в’янути чи, скажімо, пишно розквітає після того, як кілька років провела в напівсухому стані. І досить часто садівник чи любитель квітів згадує, що дивній події передувала розмова з рослиною, поява в будинку нової людини або переїзд в іншу квартиру.
Люди, далекі від науки, зазвичай пояснюють незрозумілі явища «впливом біополя», тим, що представники рослинного царства «розуміють» людську мову чи музику або здатні «розрізняти», хто їх любить і доглядає, а хто – завдає шкоди. Так народилося чимало міфів і забобонів. Та якщо уважно вивчити ситуацію, то в більшості випадків згадані зміни у стані рослин можна пояснити раціонально, наприклад, надмірним поливом чи появою шкідників. Тільки ж щоб зробити такі висновки, звісно, треба знати ботаніку чи агрономію.
Рослини чують комах-запилювачів
Проте, є одне «але»: самі науковці неодноразово намагалися знайти інші канали взаємодії рослин з навколишнім світом, крім пов’язаних з хімічними реакціями. Зокрема, неодноразово проводили експерименти, які стосувалися здатності представників флори сприймати звуки.
І кілька років тому дослідники з Тель-Авіву дійсно довели, що рослини реагують на звуки. Щоправда, йшлося не про музику чи людську мову, а про звуки, які видають комахи-запилювачі. Коли рослина сприймає акустичні коливання, що йдуть від такої комахи, вона починає виділяти нектар. Під час експерименту на квітку спрямовували звуки різної частоти, і коли вона співпадала з тією, що видає бджола чи джміль, отримували той самий ефект – виділення нектару.
Науковці вважають, що таким чином відбувається взаємовигідна комунікація між запилювачами і рослинами. Комаха, підлітаючи до рослин, немов повідомляє їм про свою присутність і готовність виконати «роботу» із запилення. В свою чергу, квітки «заощаджують ресурси», виділяючи нектар не постійно, а лише отримавши «сигнал» від запилювача.
Цікаво, що рослини, які не квітують, на акустичні вібрації запилювачів ніяк не реагували. Вчені припускають, що механізм, який дозволяє їм розрізняти частоту звукових коливань, пов’язаний з пелюстками. Хоча, щоб зрозуміти його остаточно, напевно, доведеться провести ще не один експеримент.
Сенсація: рослини видають інформативні звуки
А нещодавно група ізраїльських вчених пішла ще далі у дослідженнях акустичної взаємодії представників флори з навколишнім світом і опублікувала результати експериментів, які «тягнуть» на справжню сенсацію. Виявляється, рослини можуть видавати звуки, що поширюються в повітрі. І їх можна записати, класифікувати, розшифрувати й використати.
Науковці звернули увагу на зміни, які відбуваються з рослинами у стресових ситуаціях. Загальновідомо, що під впливом несприятливих факторів вони змінюють забарвлення, запах, форму тощо. Орієнтуючись на такі зміни, аграрії вже давно навчилися розуміти, від чого саме потерпають їх дерева чи посіви. Та, можливо, рослини здатні сигналізувати про негаразди ще й звуками?
Саме таке запитання поставили собі ізраїльські вчені й вирішили спробувати відповісти на нього. Причому, раніше подібних досліджень ніхто не проводив.
Науковці виявили, що від рослин можуть виходити звуки, які не чує людське вухо, тобто, в ультразвуковому діапазоні. Причому, представники зеленого царства бувають досить «балакучими». Тож ліс чи поле може виявитися наповненим не лише шумом листя під впливом вітру, а й «розмовами» чи навіть «криками» рослин.
Щоправда, ізраїльські вчені досліджували звуки флори не в природних умовах, а в теплиці і в спеціальній акустичній камері, де сторонні шуми мінімізовані. Їх записували, а потім співставляли зі станом, в якому перебували рослини. Далі, на основі отриманих даних, розробили модель машинного навчання. Таким чином, спеціальна комп’ютерна програма навчилася, маючи в своєму розпорядженні лише звуки рослин, розрізняти, чи видає їх здоровий екземпляр, чи зневоднений, травмований і т. ін.
Зрозуміло, що це відкриває нові перспективи для сільського господарства. Наприклад, спеціальні датчики, встановлені в теплиці, могли б уловлювати й передавати звуки рослин на комп’ютер агронома, де відповідна програма їх інтерпретує й підкаже, що треба зробити: провести полив, зменшити температуру, здійснити підживлення тощо.
Вчені припускають, що звуки рослин можуть уловлювати й інші живі організми, наприклад, комахи або травоїдні тварини. Вивчення таких взаємодій може надати багато цікавого матеріалу для розуміння зв’язків всього живого у природі.
Як проходили експерименти
Для своїх експериментів науковці взяли рослини томатів і тютюну. Їх розмістили в ізольованому від навколишнього середовища боксі. На невеликій відстані від рослин встановили по два мікрофони, здатні уловлювати ультразвук. Зосередилися на коливаннях у діапазоні від 20 до 150 кГц.
Різні групи рослин піддавали певним стресовим навантаженням: влаштовували їм штучну посуху, зрізали стебла. Ще одна група була контрольною.
Виявилося, що звуки видають всі рослини – і здорові, і пошкоджені. Утім, останні «шумлять» значно інтенсивніше. Так, томати, що страждали від посухи, видавали в середньому 35, а тютюн – 11 звуків на годину. Томати, в яких зрізали стебла, надсилали свої сигнали 25, а тютюн – 15 разів на годину. Тоді як представники контрольних груп порівняно з ними були досить мовчазними і видавали звуки лише раз на годину, а то й рідше.
Розрізнялася й висота та інтенсивність звуків в різних груп. Зокрема, томати з посушливого мікроклімату видавали звуки з середньою частотою 49 кГц, тютюн – 54 кГц. Зрізані томати і тютюн випромінювали звуки майже однакової частоти близько 57 кГц.
До речі, дослідники про всяк випадок поставили мікрофони ще й біля горщиків із землею, в яких нічого не росло. Таким чином вони сподівалися довести, що звуки не були викликані якимось іншими акустичними явищами, наприклад, відлунням від посуду. І дійсно, протягом понад 500 годин експерименту в даному боксі не було зафіксовано жодного сигналу.
Потім експериментатори перемістили мікрофони в теплицю. Спочатку тут записали і класифікували звуки, не пов’язані з рослинами: шум вітру, кондиціонерів, людей, які проводять певні роботи, тощо. З них склали своєрідну бібліотеку.
Зібрані дані додали до комп’ютерної програми, яку використовували й раніше, завдяки чому вона навчилася розрізняти звуки рослин та іншого походження з точністю 99,7%.
Далі розмістили в теплиці рослини і взялися за запис їх сигналів, аналогічно тому, як це відбувалося в акустичних боксах.
Утім, умови експерименту дещо змінили. Так, томати залишили без поливу на кілька днів, протягом яких безперервно вели записи.
Виявилося, що политі рослини видавали дуже мало звуків. З наростанням посухи, протягом 4–5 днів, кількість звуків на добу збільшувалася. Надалі, по мірі висихання рослин, вони видавали сигнали все рідше.
Кількість звуків була неоднаковою і протягом доби. Найбільше їх томати видавали з 8 до 12 години ранку. Ще один, але менший, пік був зафіксований з 16:00 до 19:00. Науковці припускають, що такі сплески пов’язані з активністю продихів, яка спостерігається протягом дня.
Крім того, було виявлено, що томати змінюють свої звукові сигнали і у випадку пошкодження внаслідок завхворювання, викликаного вірусом тютюнової мозаїки.
Попереду – нові дослідження
Вчені також записали звуки інших рослин – пшениці, кукурудзи, виноградної лози сорту «Каберне Совіньйон», одного з видів кактусу мамілярія і глухої кропиви. Науковці пересвідчилися, що всі перелічені види вміють «розмовляти», але наскільки їх «мова» різна і про що вони сигналять – завдання для майбутніх експериментів.
Також треба дослідити, яким саме чином рослини видають звуки. Вчені підтвердили припущення, що, принаймні частково, звукові коливання викликані кавітацією, тобто, процесом утворення, розширення й руйнування бульбашок повітря у ксилемі. Однак вловити їх можна, встановивши мікрофон близько до стебла. Що ж до звуків, які записували на значній відстані від рослин – 3–5 м, то, можливо, вони мають якесь інше походження. Для уточнення питання треба проводити ще додаткові експерименти.
– У своєму дослідженні ми вирішили дуже стару наукову суперечку: ми довели, що рослини дійсно видають звуки, – говорить одна з провідних вчених групи дослідників, професорка кафедри молекулярної біології та екології рослин Школи рослинництва та продовольчої безпеки Тель-Авівського університету Лілах Хадані. – Очевидно, що ідилічне поле квітів може бути досить гучним місцем. Просто ми не чуємо цих звуків. Припускаємо, що звуки, які видають рослини, можуть розрізняти живі істоти, які перебувають поблизу. Наприклад, кажани, гризуни, різні комахи, які здатні чути високі частоти. Та особисто мене найбільше цікавить, чи реагують рослини одна на одну. Поки що питання залишається відкритим, і ми його перевіряємо.
Тож будемо сподіватися, що науковці назабаром ще більше дізнаються про «розмови» рослин. І, звісно ж, поділяться результатами своїх досліджень з агрономами-практиками та широким загалом.
Поділитись в соцмережах:
