[image]

"Слух" растений

нет, не только явная лженаука - хотя потом может и "закроют"
 
+
+1
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆

Есть ли у растений слух?

Дэн Карлсон служил в Демилитаризованной зоне Кореи в начале 1960-х и однажды увидел, как одна женщина специально покалечила своего ребенка, чтобы получать субсидию на еду. Под впечатлением от этого… //  batrachospermum.ru
 
Корейцы три недели взращивали резуховидок Arabidopsis thaliana на искусственной почве, после чего помещали их в звуконепроницаемую камеру, куда через динамики транслировали звуковые вибрации в течение одного часа. Тестируемые частоты были разными для пяти групп растений (250, 500, 1000, 2000, 3000 Гц), а контрольную группу оставляли совсем в тишине. Через час после окончания процедуры, а также спустя сутки и двое суток с растений брались образцы для изучения.

Выяснилось, что вибрации оказали достоверное воздействие на растения на молекулярном уровне. Особенно много изменений в экспрессии генов по сравнению с контролем наблюдалось в группе 500 Гц, на втором месте – группа 3000 Гц. Эти изменения затрагивали гены транскрипционных факторов (белков, контролирующих синтез мРНК на матрице ДНК), а также гены, связанные с фотосинтезом и работой устьиц. Вот только как именно это воздействие осуществляется – непонятно. «Возможно, движение воздуха при вибрациях потряхивает клеточные стенки и мембраны, которые действуют по принципу барабанной перепонки», – говорит профессор Ханхун Бэ, один из авторов исследования.
 


- конечно, тут корректнее бы говорить не слухе, а о реакции на вибрации. Что несколько меняет отношение к :)


Несколько лет назад биологи из Миссурийского университета (США) записали чавканье гусеницы репной белянки, пожирающей листья резуховидки, и дали послушать запись непожеванным растениям. В контрольных же опытах использовались звуки ветра и песни цикадок, которые схожи с чавканьем гусеницы частотами, но отличаются от него структурой. Лишь звуки гусеницы запускали у резуховидок заметное повышение уровня глюкозинолатов – соединений, входящих в состав горчичного масла, которые обычно производятся для защиты от патогенов. Получается, в процессе эволюции растения выработали механизмы реакции на специфичные звуковые вибрации.

«Возможно, они используют механорецепторы в клеточных мембранах – это белки, которые конвертируют внешнее давление во внутренние химические сигналы», – предполагает Хейди Аппель, первый автор этого исследования.
 
   56.056.0
+
+1
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆

Цветы оказались ушами, слушающими жужжание пчелы

Если вы когда-нибудь спрашивали у ясеня, где ваша любимая, то едва ли он ответил вам, качая головой, потому как вряд ли вас услышал. Но это не значит, что он не способен слушать. Возможно, он слуша… //  batrachospermum.ru
 
«Растения часто взаимодействуют с животными, а животные как производят, так и слышат звуки, – уверяет биолог Лилах Хадани из Тель-Авивского университета (Израиль). – С точки зрения адаптации для растений было бы недальновидно не использовать звуки для коммуникации. Мы попытались сделать четкие прогнозы, чтобы проверить подобную возможность, и были весьма удивлены, когда они подтвердились».

Научная группа Хадани обнаружила слух у ослинника Oenothera drummondii, представителя семейства кипрейных. Как в лабораторных, так и в полевых экспериментах растения этого вида реагировали на записи жужжания пчел повышением концентрации сахара в нектаре на 20%! Нектар становился слаще только в ответ на пчелиный жужж или схожие низкочастотные искусственные звуки, но никак не на высокочастотные писки какой-нибудь сосиски. Причем реакция была достаточно быстрой для растения: трех минут вполне хватало на то, чтобы подсластить лакомство для насекомого. Даже если опылитель улетает быстрее, усилия растения не кажутся напрасными, ведь к визиту следующего гостя сладкое угощение уже готово, а в том, что он прилетит, сомневаться не приходится: за одной пчелкой почти всегда следует другая.

«Это еще раз показывает, что растения могут вести себя аки животные!» – восторгается эколог Хейди Аппель из Университета Толедо (США), изучавшая реакцию резуховидок на чавканье гусениц. Принципиально, по ее мнению, что новые данные израильских коллег «экологически релевантны»: и звуковой стимул (жужжание пчелы), и физиологический ответ (подслащивание нектара) для растения имеют большую важность. Не то что в ранних экспериментах, где растения реагировали на звуки, с которыми не сталкиваются в повседневной жизни, например на музыку, – подобное с трудом поддается научной интерпретации, ибо непонятно, какие гены при этом задействуются и с какой вообще стати.

С ослинником же все логично с точки зрения биологии и эволюции. Сладостный нектар более привлекателен для опылителей, а чем больше они опыляют растение, тем выше его шансы на производство новых растений. Однако подслащивание – процесс энергозатратный, зазря сластить нектар негоже: его сбродят микробы или своруют букашки, бесполезные для воспроизводства растения. Куда выгоднее усахарить сок в нужный момент – при подлете пчелы. И жужжание – превосходный сигнал, возвещающий о том, что этот момент настал.

Но если растения могут слышать, то где же тогда у них уши? Хадани и соавторы полагают, что в роли уха выступает сам цветок! С помощью лазеров ученые показали, что лепестки ослинника вибрируют от пчелиного жужжания, а если накрыть цветочек баночкой, то не вибрируют – и, что интересно, нектар при этом не становится слаще. Цветок, таким образом, служит своего рода ушной раковиной и барабанной перепонкой одновременно: вибрируя лепестками и возбуждая механорецепторы, он перенаправляет звук в некий «мозг», который подает нектарникам команду «Сластить!». А вот где именно располагается этот «слуховой центр» растения и есть ли он вообще – неизвестно.

«Это удивительное и волнующее открытие», – отзывается о работе эколог Моника Гальяно из Университета Западной Австралии, пионер фитоакустики и специалист по растительной памяти. Один из авторов, добавляет она, «еще несколько лет назад был крайне скептично, даже пренебрежительно настроен в отношении биоакустики растений – теперь же, в духе хорошей науки, он экспериментально проверяет эти идеи, что заслуживает одобрения и поощрения». В действительности это одно из самых убедительных исследований по теме растительного слуха, хотя манускрипт пока и не опубликован в научном журнале – дожидается вердикта рецензентов.
 
   56.056.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Зачем им это может быть нужно (если есть вообще).

(из дедушки Крайтона)
Мы понимаем, что растения, борясь за выживание, развили у себя многие сложные способности. Например, вступая в симбиоз с некоторыми животными, научившись предупреждать другие растения об опасности и так далее.

– Предупреждать? – сдвинула бровки Келли. – Например?

– Ну, примеров множество, – пожал плечами Левайн. – В Африке акация вырастила у себя длинные острые шипы – около трех дюймов длиной. Но в ответ травоядные – антилопы и жирафы – вырастили длинные языки, чтобы избежать колючек. Шипы не помогали. Тогда акация снова эволюционировала и выработала яд. Она научилась производить в листьях большое количество танина, приводившее животных к летальному исходу. Буквально убивала их. В то же время акация научилась предупреждать остальные деревья. Когда антилопа начинала срывать листья, дерево выделяло летучее вещество, которое понуждало остальные деревья в лесу выделять в листья танин. Через пять-десять минут соседние деревья становились ядовитыми.

– А что случилось с антилопой? Она умерла?

– Вовсе нет, она тоже приспособилась. Антилопы сообразили, что можно есть листья, но недолго. Как только дерево начинало выделять танин, животное переставало его щипать. И травоядные изобрели новую стратегию.

Например, когда жирафа ест акацию, то не касается деревьев с подветренной стороны. А переходит к отдаленному дереву. Так животные преодолели их защиту.
 


Тут хз какая надёжность, проверять лень. С одной стороны, совсем от себя он не выдумал бы, но это могла быть какая-то маргинальная гипотеза, потом опровергнутая или так и зависшая в межеумочном недодоказанном-недоопровергнутом состоянии.
С одной стороны, почему нет, с другой - не очень-то просто представить себе механизм отбора, который привёл бы к такому сложному коллективному "поведению". С третьей - иди докажи, что такого вообще не может быть.
   56.056.0
+
-
edit
 

haleev

опытный

Вспомнил заметку сорокалетней давности из "Техники молодёжи" - про огромный помидор, который пока рос слушал телефонную трубку. Там и фотография была.
   89.089.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
За прошедшие два года пока не закрыли.

04.04.2023

Растения сообщают о своем плохом самочувствии ультразвуковыми щелчками • Новости науки

Ученые из Тель-Авивского университета экспериментально доказывают, что растения, когда им плохо, издают особые звуки — серии щелчков в ультразвуковом диапазоне. Для каждого растения и для каждого вида повреждений щелчки имеют особые акустические характеристики, по которым удается с высокой степенью надежности различать, когда растение засыхает, а когда у него поврежден стебель. //  elementy.ru
 
«Что?! Не верю!» или «Ха-ха: дорогая, полей свою Алоэ Веру, а то она разоралась!» — такие комментарии я услышала по поводу недавней статьи, опубликованной в журнале Cell. В ней ученые из Тель-Авивского университета экспериментально доказывают, что растения, когда им плохо, издают особые звуки, которые передаются в воздушной среде. Это серии щелчков в ультразвуковом диапазоне. Для каждого растения и для каждого вида повреждений звуки-щелчки имеют особые акустические характеристики, по которым удается с высокой степенью надежности различать, когда растение засыхает, а когда у него поврежден стебель.

Если всё-таки не лажа, может быть, и практическое значение имеет. Если вдруг акустически контролировать состояние посевов или растений в теплицах окажется проще/надёжнее/точнее, чем иными способами.
 


Такие исследования никого не удивляют, потому что известно, что растения мастера по части запахов и летучих молекул. Но звуковую сигнализацию у растений заподозрить трудно. Эту тему ученые начали зондировать более полустолетия назад. Их заинтересовало, что растения определенным образом вибрируют за счет кавитации, когда им не хватает воды. Кавитация в этом случае, видимо, может возникать, когда вода, насыщенная пузырьками газов, движется по сосудам проводящей ткани (ксилемы). Доказывали это, прикрепляя к стволам чувствительные датчики и регистрируя акустические сигналы. Выяснилось, что эти сигналы c частотами в диапазоне 100–300 кГц распространены среди растений очень широко.
 


- хотя "сигналами" наличие таких колебаний называть сходу и некорректно, ИМХО.

Ствол сосны, к которому прикреплен датчик, улавливающий вибрации в диапазоне 100–300 кГц. Датчик прилегает непосредственно к древесине (ксилеме) через просверленное сквозь кору и луб отверстие. Так изучали акустическую эмиссию растений до конца прошлого века. Теперь технические возможности для подобных исследований модернизировались весьма и весьма существенно. Фото из статьи G. Jackson, J. Grace, 1996. Field measurements of xylem cavitation: are acoustic emissions useful?

Рассуждения о «растительных» звуках не шли дальше кавитационной гипотезы по двум причинам. Первая — техническая: очень трудно доказать, что звуки, которые издают растения, не являются побочным шумом записывающей системы. Кроме того, открепив датчик от коры, технически непросто выделить из фоновой записи щелчки конкретного растения. Вторая — идеологическая: трудно доказать, что звуковая сигнализация растениям для чего-то нужна, является для них значимой адаптацией, а не просто вибрацией подсыхающего сосуда ксилемы или шумом леса и луга. В этом смысле показательны названия статей, в которых романтически настроенные ботаники встречаются со скепсисом ученой братии. Например, «Акустическая коммуникация у растений: правда ли, что леса поют?» (C. ten Cate, 2013. Acoustic communication in plants: do the woods really sing?) или «Зеленые симфонии или ветер в ивах?» (N. W. Bailey et al., 2013. Green symphonies or wind in the willows? Testing acoustic communication in plants).

Ученым из различных лабораторий и институтов Тель-Авивского университета удалось решить первую задачу — техническую. Для этого специально изобретать ничего не потребовалось: нужно было лишь со всей аккуратностью использовать современное оборудование и статистические методы обработки больших массивов данных.

Для экспериментов были выбраны два вида растений — помидор и табак. Горшочки с растениями устанавливали в специально сделанный звукоизолирующий ящик из толстого дерева, изнутри со всех сторон обшитый внушительным 6-сантиметровым слоем звукопоглощающей пены. В двух углах были проделаны дырочки для проводков, ведущих к чувствительным микрофонам. По два микрофона устанавливались в 10 см от каждого растения и были сфокусированы на основании стебля. Микрофоны улавливали все шумы в ящике, однако значимыми сигналами считались только те, которые регистрировали два микрофона, направленные на стебель. Таким образом отсекался технический шум от записывающих устройств. В качестве контроля микрофоны записывали звучание горшка без растений.

В экспериментальный ящик ставили по три растения: одно поливали своим порядком, второе не поливали, имитируя стрессовое состояние при дефиците влаги, а у третьего подрезали стебель, что тоже, очевидно, является для растения стрессовым негативным фактором. В обеих стрессовых ситуациях было записано «звучание» стеблей, затем массив данных сравнивали по всем возможным направлениям: стресс1-норма, стресс2-норма, стресс1-стресс2, растение1-растение2 в норме и при стрессах. Благодаря этим сопоставлениям удалось выявить специфичный аудиосигнал растений в ответ на тот или иной стресс.

В следующей серии экспериментов те же растения при тех же видах стресса помещали в теплицу, где звукоизоляции и звукоподавления не было, а шум вокруг был обычным, повседневным. В этих условиях теми же направленными микрофонами записывали звуки, которые растения издавали. Этот эксперимент был призван дать ответ на такой вопрос: можно ли по характерному звучанию, выверенному в условиях звукоизоляции, выявить в теплице угнетенное растение? Но у тепличного эксперимента был и более глубокий смысл: будет ли голос отдельного растения слышен на общем шумовом фоне?

Угнетенные растения, как показали эксперименты, издают звуки в ультразвуковом диапазоне, на частотах 20–100 кГц. В нормальном состоянии растение «молчит», то есть количество зарегистрированных сигналов-щелчков в норме составляет 1–2 за час. Но если растения попадают в бедственное положение, то количество сигналов резко возрастает. Чаще всего подает сигналы не политый помидор: раз в 1–2 минуты (в дополнительных материалах к обсуждаемой статье есть аудиозапись сигналов помидора; часовую запись ускорили до 36 секунд и понизили частоту сигналов, чтобы человеческое ухо могло их различить). В полтора раза реже сигналит подрезанный табак. Два других варианта стресса вызывают ультразвуковые сигналы раз в пять-шесть минут. Акустические характеристики этих стрессов — спектры громкости и частоты — позволяют различить и растения между собой, и варианты стресса. Точность узнавания специфичных сигналов составила 70–75%, при этом от микрофонных шумов эти звуки отличаются со стопроцентной точностью. Это показали эксперименты в тепличных условиях.

Теперь нет никаких сомнений, что растения могут «говорить», издавая особые ультразвуки, если неважно себя чувствуют. Ученые проверили, и другие растения в своей лаборатории: кактус, ростки винограда, кукурузу, пшеницу, яснотку. Оказалось, что все они звучат по-своему, если их вовремя не полить. Своеобразно озвучивает свое состояние табак при вирусном заражении: этот сигнал отличается от щелчков, вызванных стрессом и от засухи, и от надрезания.

Получив такие доказательства, можно переходить к решению второй проблемы, — объяснению, зачем растениям акустические сигналы и нужны ли они вообще. Авторы публикации замечают, что человек и не слышит растения, так как его ухо не приспособлено к ультразвуковому диапазону, но зато другие обитатели планеты их прекрасно слышат. Это, в частности, насекомые и некоторые млекопитающие (летучие мыши и грызуны), играющие важную роль в растительном мире. По оценкам авторов, звуки «растительной» частоты и громкости грызуны и чешуекрылые могут слышать на расстоянии 3–5 метров. Этими подсчетами, по идее, закрывается сомнение о различимости этих звуков на общем шумовом фоне, и, следовательно, о безосновательности рассуждений об адаптивном значении растительной акустической сигнализации. Однако сами авторы подчеркивают, что данных об акустических сигналах растений пока слишком мало, так что рано говорить как об их адаптивной роли, так и о том, каким образом растение издает свои щелчки. Кавитационная гипотеза в обсуждаемом исследовании не получила четкого подтверждения.
 
   56.056.0

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru