植物可能沒有我們想的那麼”安靜” / credit: ANGEL HOUSE STUDIO/SHUTTERSTOCK

一項研究發現,有些植物在承受足以威脅生命的壓力時,會發出人耳聽不見的超音波。研究人員根據錄音發現,在不同狀態下植物發出的聲音不相同,意味著這些聲音包含有關植物當前狀態的資訊。

低頻超音波

這項研究目前發表在生物預印本網站 bioRxiv 上,雖然尚未發表於期刊,沒有得到同儕審閱的認證,不過作者認為此研究增加了對全世界植物演化和生態學的科學理解。該論文寫道:「這些發現可能會改變我們對植物王國的思考方式,迄今為止,人們一直認為植物總是保持沉默。」

先前的研究發現,溫度、光照變化以及「草食動物的攻擊」所引起的壓力會改變植物的表型(phenotype),從而導致顏色、氣味和形狀的變化。此外,受脅迫的植物還會釋放出揮發性有機化合物。為了檢查植物是否也發出可觀察的聲音,以色列特拉維夫大學(Tel Aviv University)的研究人員記錄了番茄和煙草植物在缺水、莖被割斷或舒適時的情況。使用的麥克風鎖定在 20 至 150 kHz 之間的超音波範圍進行錄音。

結果發現壓力植物比舒適對照組的植物發出更多的聲音。不僅是更吵,研究人員還聲稱這些植物會根據情況發出不同的聲音,也就是說這些聲音帶有與植物生理狀態相關的訊息。據報導,經過特殊設計的機器學習模型能區分植物的聲音和一般的背景噪音,甚至可以識別植物缺水或被砍伐。

原理與應用

植物沒有聲帶如何發出聲音?研究人員表示,這可能是植物內部發生「空蝕現象」(cavitation)的結果,即氣泡在木質部中形成並爆炸。先前的研究發現空蝕現象會產生振動,但沒有與傳播聲音產生關連。

這些聲音還能在 5 公尺外的地方聽到。研究人員認為,這個距離表示其他聽覺敏銳的生物,例如老鼠和蛾,可能聽得到並解讀這種聲音。

該論文寫道:「我們的結果表明,動物、人類,甚至可能是其他植物,都可以利用植物發出的聲音來獲取有關植物狀況的資訊。」而這項研究可以對植物及其如何與環境互動,產生新的想法有所幫助,特別是在農業環境。例如可能有助於監測植物是否需要水,可節省用水並提高產量。

參考資料:

  1. Khait, I., Lewin-Epstein, O., Sharon, R., Saban, K., Perelman, R., Boonman, A., … Hadany, L. (2019, December 2). Plants emit informative airborne sounds under stress. Retrieved December 18, 2019.
  2. Dapcevich, M. (2019, December 9). Plants Emit Sounds Too High For Human Ears When Stressed Out. Retrieved December 18, 2019.
  3. Potters, G., et al., (2007, Feb 6). Stress-induced morphogenic responses: growing out of trouble? Trends Plant Science. DOI:10.1016/j.tplants.2007.01.004
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