Могут ли растения слышать?

Растения — не такие уж и пассивные создания. Они реагируют на обстановку и обмениваются химическими сигналами. Но могут ли они, подобно животным, слышать звуки и сами их издавать?

Опылителей растения привлекают приятным запахом за счет летучих химических веществ, тем же способом справляются с паразитами. К примеру, маис, зараженный личинками совки, испускает терпеноиды, привлекающие паразитических пчел — врагов личинок. Огурцы и яблоки, пораженные паутинным клещом, выделяют соединения, привлекающие клещей-хищников, чтобы те дали отпор вредителям. Деревья могут обмениваться друг с другом углеродом с помощью «подземного интернета» — грибных нитей, оплетающих их корни и простирающихся на много километров. Почему бы им в таком случае не уметь реагировать на звуки? Теоретически это возможно. Кроме того, издавать звук энергетически дешевле, чем передавать сигналы химически, — неужели растения просто освоили более сложный вид коммуникации, не попробовав что-то попроще?

Подобные гипотезы восходят к дебатам биологов конца XIX века о том, «умнее» ли растения, чем нам кажется, реагируют ли они на сигналы, подобно животным, и можно ли говорить о каком-либо поведении у флоры. Возможно, с легкой руки бенгальского ученого-энциклопедиста того времени Джагдиша Боса, считавшего, что растения чувствуют боль и эмоции, появились городские легенды о способности фикуса на вашем подоконнике различать человеческий голос или лучше расти под классическую музыку.

Определенная связь между звуками и процессами в растениях все же есть. Недавно ученые выяснили, что звук на частоте 1 кГц, испускаемый в течение одного часа на расстоянии 20 см от растения, способствует делению его каллусных клеток (аналог стволовых клеток у растений) и повышает активность защитных ферментов и гормонов. Другие эксперименты продемонстрировали, что урожайность шпината, хлопка, риса и пшеницы увеличивается на 5–20%, если растения «слушают» громкие звуки по три часа несколько дней. Но могут ли растения реагировать на звуки еще быстрее? Это взялась выяснить группа ботаников и инженеров из Тель-Авивского университета.

Как не имеющий уши что-то услышит

Ученые рассудили просто: главные партнеры растений — опылители, о приближении многих из которых можно узнать только по жужжанию их крыльев. Растения стараются привлечь их сладким нектаром, но постоянно держать нектар сладким невыгодно – он может испортиться, в нем заведутся бактерии, и, наконец, случайные любители поесть сладкого могут добраться до цветка раньше полезных насекомых. Что, если растения могут усиливать сладость нектара, заслышав приближение опылителя?

Это и проверили в экспериментах с ослинником (Oenothera drummondii) — многолетним травянистым растением с небольшими желтыми цветами. В четырех испытаниях участвовало 667 растений. Их поделили на несколько экспериментальных групп.

Первая группа росла летом в естественной среде. Растениям давали в течение 30 секунд послушать тишину (никакого звука), затем включали сигнал с частотой, нарастающей от 50 до 1000 Гц и таким образом проверяли почти все звуки, которые могут сопровождать полет опылителей. Затем включали высокий звук (158–160 кГц) — за пределами возможностей насекомых.

Вторая группа росла летом, но уже в помещении, и «слушала», кроме тишины и двух звучков, еще и запись жужжания пчелы с пиком на уровне 200–500 Гц. Третью группу вырастили осенью, и, помимо контрольных высоких и низких звуков, она «слушала» еще один, «средний», на частоте 34–35 кГц. А для того, чтобы уточнить участие в «слухе» цветка, эту же группу проверили точно так же еще раз, но спрятав цветок в стеклянную колбу, выложенную звукопоглощающим материалом. Последняя группа тоже «слушала» звуки трех видов, но выращивали ее весной.

Из цветков до эксперимента извлекали нектар и измеряли уровень его сахара, затем немедленно давали «послушать» один из трех звуков, а еще три минуты спустя снова измеряли уровень сахара в их нектаре. Выяснилось, что концентрация сахара в нектаре растений, которые «слышали» пчел или эквивалентный их жужжанию звук, была на 20% выше, чем у тех, кто «слышал» слишком высокие звуки или «слушал» тишину.

Еще исследователям удалось зафиксировать и мелкую вибрацию цветов, причем только в ответ на жужжание пчелы, либо звук аналогичной частоты. В ответ на более высокие или низкие звуки цветы не вибрировали. Также они оставались в спокойном состоянии, когда цветок накрывали стеклянным куполом, — следовательно, «ушами» растения можно считать его цветы.