植物壓力大也會“大喊大叫”
人壓力大有時候會沉默，有時會爆發。植物壓力大會怎樣？現在，以色列研究人員發現，當番茄和煙草植物在受到壓力時——脫水或莖被切斷，它們發出的聲音與人類正常談話的音量相當。不過，由於這些聲音的頻率太高，人耳無法察覺，但昆蟲、哺乳動物和其他植物可能都能聽得到。相關研究3月30日發表於《細胞》。
“即使很安靜，實際上也有我們聽不到的聲音，而這些聲音攜帶著信息。”論文通訊作者、特拉維夫大學進化生物學家Lilach Hadany說，“但有些動物能聽到這些聲音，所以自然界可能發生了很多聲學相互作用。”
科學家已經發現了植物超聲波振動，新研究則得到了它們通過空氣傳播的第一個證據。
Hadany說：“植物一直在與昆蟲等動物互動，其中許多生物都使用聲音進行交流，所以對植物來說，完全不使用聲音是不可能的。”
研究人員用麥克風記錄了健康和受壓力的番茄和煙草植物，它們在一個隔音室和一個更嘈雜的溫室環境中進行了實驗。他們通過兩種方法給植物施加壓力：幾天不澆水和剪斷它們的莖。然後，研究人員訓練了一種機器學習算法來區分不受脅迫的植物、缺水的植物和被修剪的植物。
研究小組發現，受到壓力的植物會比沒有受到壓力的植物發出更多的聲音。植物發出的聲音類似於砰砰聲或咔噠聲，一株受到壓力的植物每小時發出大約30~50次咔噠聲，間隔似乎是隨機的，但沒有受到壓力的植物發出的聲音要少得多。“當番茄完全沒有壓力時，它們會非常安靜。”Hadany說。
缺水的植物在明顯脫水之前就開始發出噪音，在缺水5天后，聲音的頻率達到峰值，然後會隨著植物完全乾涸而再次下降。此外，植物發出的聲音類型因壓力原因而異。機器學習算法能夠準確的區分脫水和切割造成的壓力，還可以辨別聲音是來自番茄還是煙草植物。
雖然這項研究的重點是番茄和煙草植物，因為它們易於在實驗室中種植和標準化，但研究團隊也記錄了各種其他植物。Hadany說：“我們發現許多植物——比如玉米、小麥、葡萄和仙人掌——在受到壓力時都會發出聲音。”
這些噪音背後的確切機制尚不清楚，但研究人員認為，可能是由於植物維管系統中氣泡的形成和破裂，這個過程被稱為氣穴現象。
目前還不清楚植物發出這些聲音是否為了與其他生物交流，但這些聲音的存在具有重大的生態和進化意義。“其他生物可能已經進化到能夠聽到，並對這些聲音做出反應。”Hadany說，“例如，一隻打算在植物上產卵的飛蛾或一隻打算吃掉植物的動物可以利用聲音來幫助指導決定。”
其他植物也可能從這些聲音中受益。我們從之前的研究中知道，植物可以對聲音和振動做出反應：Hadany和團隊的其他幾位成員此前表明，當植物“聽到”傳粉者發出的聲音時，它們會增加花蜜中的糖濃度。其他研究也表明，植物會改變它們的基因表達來響應聲音。Hadany說：“如果其他植物在壓力實際發生之前就獲得了有關壓力的信息，它們就可以做好準備。”
這組作者說，植物聲音研究可以用於改進農業灌溉系統，以監測作物的水化狀態，並有助於更有效地分配水分。
特拉維夫大學神經生態學家、論文通訊作者Yossi Yovel說：“我們知道有很多超聲波——每次你使用麥克風時，你會發現很多東西會發出我們人類聽不到的聲音。植物發聲研究為交流、竊聽和利用這些聲音開闢了一條全新的途徑。”
“所以現在我們知道植物確實會發出聲音，下一個問題是——’誰可能會聽到?’”Hadany說，“我們目前正在研究其他生物，包括動物和植物，對這些聲音的反應，我們也在探索在完全自然環境中識別和解釋這些聲音的能力。”
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