压力大的时候,植物也会尖叫
2022-03-22
不要以为植物很安静,受到什么打击都不声不响,其实是我们的耳朵没听到而已。实验室里的研究人员在设备的帮助下,收集到了植物“呐喊”时的声波。那么,植物的声音是怎么产生的?
植物在遇到压力时是会发出声音的。通常,人类只靠自己的耳朵很难听到这些声音,但实验室里的研究人员却在设备的帮助下,收集到了植物“呐喊”时的声波。
受了伤,就尖叫
来自以色列特拉维夫大学的伊扎克·凯特和他的同事为了捕捉植物的声音,给它们设定好两种困境,一是干旱,二是茎被切割。
接受这些考验的“选手”都是我们比较常见的植物——番茄和烟草。实验开始前,它们都在湿润的土壤中健康地生长。而实验开始后,植物的命运就有了区别:一部分再也没被浇水,一部分被切断了茎,还有一部分继续在正常的条件下生活,是对照组。
实验在隔音箱里进行,收音设备就放在距离植物10厘米远的地方。结果,不论是遭受干旱胁迫的植物,还是茎被切断的植物,都发出了不小的声响:音量在65分贝左右(通常人面对面讲话的音量约有60分贝),频率在20000至100000赫兹之间,是超声波。人类的耳朵大概只能听到20至20000赫兹之间的声音,不太可能捕捉到那么高频率的“尖叫”。
所以研究人员相信,这些超声波就是植物面临生存压力时的反应。当然,除了缺水和被切,植物还會面临许多其他的压力,未必每一种都能形成尖叫声。
植物的声音是怎么产生的
那么,植物的声音是怎么产生的?
早在上世纪60年代,就有科学家在植物干旱时检测到了振动,并且相信那些振动是空穴现象带来的。缺少水分时,植物的木质部当中,水里溶解的空气会形成气泡,然后气泡不断膨胀乃至爆裂,这便是一种空穴现象。
而空穴现象会让植物体内的应力重新分布,当应力在一个部位集中起来,就有可能快速释放出大量的能量,即机械能转化为了声能,所以这个过程被称为“声发射”。
半个多世纪前的研究者,正是通过检测植物发射出的波形,发现了它在振动。
而现在,特拉维夫大学的研究团队把收音设备放在10厘米远的地方,就证明了植物在缺水或是遭受切割的情况下,发出的超声波确实在空气里传播了。这意味着即便人类听不到,还可能有其他动物能听到。
植物对声音有所感知
研究团队发现,虽然在干旱和茎被切割时,植物都发出了超声波,但在两种不同的压力之下,植物发出的超声波还是有些差别。
研究人员写了一个机器学习算法,也就是AI(人工智能),把两种情况下收集到的声波投喂给AI,帮它训练出区分干旱植物和被切植物的能力。训练完成后,AI分辨二者的正确率超过了70%。这表明也许其他动物听了也有可能分辨出来。
另外,能听到声音的不只是动物。研究显示,植物也拥有很强的感知能力,除了对触摸有反应(如含羞草会闭合),对包含声音在内的许多刺激也都有反应。如果一株植物陷入了干旱的困境,而另一株植物听到它的尖叫声,同样可能触发某种机制来保护自己。
(《环球科学》)