受壓的番茄和煙草植物發出類似於氣泡膜爆裂的超聲波，這可能被昆蟲、哺乳動物和其他植物檢測到。研究人員記錄了這些聲音，並使用機器學習來識別壓力類型和植物種類，為植物交流和潛在的農業應用提供見解。

受壓植物的聲音是什麼樣的？有點像氣泡膜被戳破的聲音。以色列的研究人員於3月30日在《細胞》雜誌上報告說，受壓的番茄和煙草植物–由於脫水或其莖部嚴重受損–發出的聲音在音量上與正常人的對話相當。這些聲音的頻率太高，我們的耳朵無法察覺，但它們可能被昆蟲、其他哺乳動物以及可能還有其他植物聽到。

高級作者、特拉維夫大學的進化生物學家和理論家Lilach Hadany說：”即使在安靜的野外，實際上也有我們聽不到的聲音，而這些聲音攜帶著信息。有的動物能聽到這些聲音，所以有可能發生了很多聲學互動。”

儘管之前已經從植物中記錄了超聲波振動，但這是第一個證明它們在空氣中傳播的證據，這一事實使它們與環境中的其他生物體更加相關。哈達尼說：”植物一直在與昆蟲和其他動物互動，其中許多生物都使用聲音進行交流，因此，如果植物完全不使用聲音就不是那麼有利。”

這是一張仙人掌被記錄的照片。

研究人員使用麥克風記錄健康和受壓的番茄和煙草植物，首先在一個隔音室，然後在一個更嘈雜的溫室環境。他們通過兩種方法給植物施加壓力：幾天不澆水和切斷它們的莖。在對植物進行記錄後，研究人員訓練了一種機器學習算法，以區分未受壓的植物、口渴的植物和被切斷的植物。

研究小組發現，受壓植物比未受壓植物發出更多聲音。這些植物的聲音類似於啪啪聲或咔嚓聲，一株受壓植物每小時以看似隨機的間隔發出大約30-50次這樣的咔嚓聲，但未受壓植物發出的聲音要少得多。當西紅柿完全沒有壓力時，它們非常安靜。

受水壓迫的植物在明顯脫水之前就開始發出聲音，聲音的頻率在沒有水的5天后達到頂峰，然後隨著植物的完全乾枯而再次降低。發出的聲音類型因壓力的原因而不同。機器學習算法能夠準確區分脫水和切割造成的壓力，還能分辨出聲音是來自番茄還是煙草植物。

雖然研究的重點是西紅柿和煙草植物，因為它們在實驗室中容易生長和標準化，但研究小組也記錄了各種其他植物物種。”哈達尼說：”我們發現許多植物–例如玉米、小麥、葡萄和仙人掌植物–在受到壓力時都會發出聲音。

這些聲音背後的確切機制尚不清楚，但研究人員認為，這可能是由於植物的血管系統中氣泡的形成和破裂，這一過程稱為空化。

這是三株西紅柿植物的照片，它們的聲音正在溫室裡被記錄。資料來源：Ohad Lewin-Epstein

這些植物產生這些聲音是否是為了與其他生物進行交流還不清楚，但這些聲音的存在具有很大的生態和進化意義。其他生物有可能已經進化到能夠聽到並回應這些聲音。例如，打算在植物上產卵的飛蛾或打算吃植物的動物可以利用這些聲音來幫助指導它們的決定。

其他植物也可能在傾聽這些聲音並從中受益。我們從以前的研究中知道，植物可以對聲音和振動做出反應： 哈達尼和該團隊的其他幾位成員先前表明，當植物”聽到”傳粉者發出的聲音時，它們的花蜜中的糖的濃度會增加，其他研究表明，植物會改變它們的基因表達以回應聲音。如果其他植物在壓力實際發生之前就有關於壓力的信息，它們就可以做好準備。

作者說，植物的聲音記錄可用於農業灌溉系統，以監測作物的水化狀態並幫助更有效地分配水。

這是一張使用麥克風記錄脫水番茄植物的插圖。

“我們知道外面有很多超聲波–每當你使用麥克風時，你會發現很多東西會產生我們人類聽不到的聲音–但是植物發出這些聲音的事實為交流、竊聽和利用這些聲音開闢了一條全新的途徑，”共同第一作者、特拉維夫大學的神經生態學家Yossi Yovel說。

所以，現在我們知道植物確實發出了聲音，下一個問題是–誰可能在聽？研究人員目前正在調查其他生物，包括動物和植物，對這些聲音的反應，我們也在探索我們在完全自然環境中識別和解釋這些聲音的能力。