Растения «кричат» под нагрузкой: израильские ученые зафиксировали ультразвуковые сигналы, которые слышат насекомые

Революция в фитоакустике: скрытые сигналы растений

Мир растений, который традиционно считался царством тишины, оказался полон не воспринимаемых человеком звуков. Международная команда биологов, в частности исследователи из Тель-Авивского университета, представила убедительные доказательства того, что растения, испытывающие стресс, испускают ультразвуковые сигналы, которые, как выяснилось, улавливают и интерпретируют насекомые. Это открытие кардинально меняет наше представление о коммуникации в природе и открывает неожиданные перспективы для сельского хозяйства.

В центре внимания исследователей оказались томаты, у которых удалось записать серию коротких ультразвуковых «щелчков», издаваемых в ответ на неблагоприятные условия. Эти звуки находятся в диапазоне частот, недоступном для человеческого слуха, однако они идеально вписываются в акустический спектр, воспринимаемый некоторыми членистоногими и млекопитающими.

«Крики боли» и частота сигналов

Исследование, в котором участвовали растения томата и табака, показало, что акустическая активность значительно возрастает, когда растение подвергается внешнему воздействию. Ученые провоцировали стресс двумя основными способами: лишая культуры воды или механически повреждая их, например, обрезая стебли.

Как показывают данные, здоровые растения в спокойном состоянии генерируют в среднем менее одного «щелчка» в час. Однако обезвоженные или поврежденные экземпляры могут производить десятки таких ультразвуковых импульсов ежечасно. В случае засухи интенсивность звуков нарастала до определенного пика, после чего снижалась по мере необратимого увядания.

Собранные записи, проанализированные с помощью специализированных алгоритмов машинного обучения, позволили исследователям не только отличить звуки стресса от фонового шума, но и с высокой точностью классифицировать тип и уровень дискомфорта, который испытывает растение, основываясь исключительно на акустических данных.

Механизм возникновения этих звуков до конца не установлен, но доминирующая научная гипотеза связывает их с явлением кавитации. Это процесс, когда в сосудистой системе растения, из-за резкого падения давления (например, при нехватке воды), образуются и мгновенно схлопываются пузырьки воздуха, создавая характерные хлопающие или щелкающие звуки на высоких частотах.

Насекомые как невольные слушатели

Наиболее интригующим аспектом стало обнаружение реакции живых существ на эти «растительные» сигналы. В экспериментах с самками египетской хлопковой совки (разновидность моли), ученые создали условия выбора места для откладывания яиц.

Когда самкам предлагали выбор между «молчащим» здоровым растением и томатом, который транслировал записанные звуки засухи, насекомые стабильно и предпочтительно выбирали «тихое», не испытывающее обезвоживания растение. Это первый столь убедительный довод в пользу того, что насекомые способны не просто улавливать ультразвук, издаваемый растениями, но и преобразовывать эту акустическую информацию в практическое решение, направленное на обеспечение выживаемости потомства.

В контрольных тестах, где рядом со здоровыми растениями проигрывали записанный ультразвук, мотыльки демонстрировали явное избегание «шумной» зоны, что подтвердило их реакцию именно на акустический сигнал, а не на другие факторы.

Потенциал для агропромышленного комплекса

Открытие ученых Тель-Авивского университета имеет колоссальное значение для сферы сельского хозяйства. Способность растений «транслировать» свое состояние в режиме реального времени может стать основой для создания новых, неинвазивных систем мониторинга урожая.

Внедрение акустических датчиков, способных улавливать эти ультразвуковые «всхлипы», позволит фермерам определять потребность в поливе или выявлять ранние признаки заболевания задолго до того, как визуальные симптомы станут очевидными. Это открывает путь к более точной и ресурсосберегающей тактике орошения и обработки культур, что особенно актуально в условиях меняющегося климата и растущего дефицита водных ресурсов.

Помимо практической пользы, это исследование бросает вызов фундаментальным научным представлениям. Ученые предполагают, что подобные акустические взаимодействия могут быть распространены в природе шире, чем считалось ранее. Это может касаться и других насекомых, и даже других видов растений, имеющих соответствующий ультразвуковой слух.

Новая эра в изучении межвидовых связей

Руководители исследования подчеркивают: пока рано говорить о том, что растения «кричат» сознательно, как животные. Однако подтверждена их способность производить информативные звуки. Эта новая область, фитоакустика, обещает стать одним из самых бурно развивающихся направлений в биологии.

В перспективе, понимание этого скрытого акустического диалога может не только помочь оптимизировать урожайность, но и глубже раскрыть сложные, ранее невидимые, взаимодействия между флорой и фауной на нашей планете. В Латвии, как и во всем мире, повышение эффективности аграрного сектора является приоритетом, и подобные инновационные подходы, основанные на данных о состоянии растений, могут найти практическое применение уже в ближайшие годы.