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证实:植物在受到伤害时,真的会“尖叫”

南开科普
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如果你伤害了一株植物,它就会尖叫。

好吧,起码看起来如此。与你或我尖叫的方式不同。植物会发出超出人类听觉范围的超声波频率的爆裂声或咔嗒声,当植物受到压力时,这种声音会增加。 据科学家称,这可能是植物向周围世界传达痛苦的方式之一。

“即使在一个寂静之中,实际上也有我们听不到的声音,这些声音携带着信息。有些动物可以听到这些声音,所以有可能发生很多声音相互作用的后果。”以色列特拉维夫大学的生物学家 Lilach Hadany。

“植物一直与昆虫和其他动物相互作用,其中许多生物使用声音进行交流,因此完全不借助声音将是非常劣势的对策。”

压力下的植物并不像你我想象的那么被动。它们经历了一些非常显著的变化,其中最明显的变化之一(至少对我们人类而言)是释放出一些非常强烈的香气。它们还可以改变颜色和形状。

这些变化可能会向附近的其他植物发出危险信号,这些植物会相应地增强自身的防御能力;或吸引动物来对付可能危害植物的害虫。

然而,植物是否会发出其他类型的信号——比如声音——还没有得到充分的探索。几年前,Hadany和她的同事发现植物可以检测声音。下一个合乎逻辑的问题是它们是否也能制造声音。

为了找出答案,他们记录了多种条件下的番茄和烟草植物。首先,他们记录了不受胁迫的植物,以获得基线数据。 然后他们记录了脱水的植物和被切掉茎的植物。首先在隔音室中录音,然后在正常的温室环境中录音。

然后,他们训练了一种机器学习算法来区分无压力植物、切割植物和脱水植物产生的声音。

植物发出的声音就像爆裂声或咔嗒声,频率高到人类无法辨认,可在超过一米的半径范围内检测到。不受压力的植物根本不会发出太大的声音;他们只是悠闲安静地尽着植物的本分。

相比之下,受迫植物的噪音要大得多,根据物种的不同,每小时平均发出高达 40 次左右的咔哒声。缺水的植物具有明显的声音特征。在它们显示出明显的脱水迹象之前,它们开始频繁咔哒,随着干旱而升级,最后随着植物枯萎而消退。

该算法能够区分这些声音,以及发出它们的植物种类。 不仅仅是番茄和烟草植物。 该团队测试了多种植物,发现发声似乎是一种相当普遍的活动。 小麦、玉米、葡萄、仙人掌和天竺葵都发出声音。

但仍有一些未知数。 例如,不清楚声音是如何产生的。 在之前的研究中,已发现脱水植物会经历气穴现象,即茎中气泡形成、膨胀和破裂的过程。这在人类的指关节开裂中会产生可听见的爆破声;类似的事情可能会发生在植物身上。

我们还不知道其他遇险情况是否也能诱发声音。病原体、攻击、紫外线照射、极端温度和其他不利条件也可能导致植物开始像气泡膜一样突然消失。

还不清楚植物如何适应性地发展出这一能力,还是这仅是晚近出现的进化。 然而,该团队表明,算法可以学习识别和区分植物声音。 其他生物当然也有可能做到同样的事。

此外,这些生物体可能已经学会以各种方式对植物同类的噪音做出反应。 “例如,打算在植物上产卵的飞蛾或打算吃植物的动物可以使用声音来帮助决策。”Hadany说。 对我们人类来说,其含义非常明确; 我们可以听到干渴植物的求救信号,并在成为问题之前给它们浇浇水。

但其他植物是否感知并做出反应还不得而知。 先前的研究工作表明,植物可以通过对声音的反应来提高它们的耐旱性,因此这当然是合理的。 这就是指向下一阶段研究的线索。

“现在我们知道植物确实会发出声音,接下来的问题是——‘谁可能在听?’”Hadany 说。 “我们目前正在研究其他生物体,包括动物和植物,对这些声音的反应,我们也在探索我们在完全自然的环境中识别和解释声音的能力。”