Исследование показало, что, будучи лишенными воды или надрезанными ножницами, растения издают шквал «криков», которые слишком высокочастотны для человеческого восприятия. Как сообщает Planet Today, при понижении до уровня, воспринимаемого человеческим ухом, эти вызванные стрессом звуки похожи на то, как лопается пузырчатая пленка.
Хотя люди не могут слышать эти ультразвуковые хлопки без технической помощи, различные млекопитающие, насекомые и даже другие растения могут обнаруживать эти звуки в дикой природе и реагировать на них, сообщили исследователи в журнале Cell. (Те же исследователи впервые поделились своим открытием в 2019 году в базе данных препринтов bioRxiv, но теперь эта работа прошла рецензирование).
Ученые предполагают, что в будущем люди смогут использовать записывающие устройства и искусственный интеллект (ИИ) для отслеживания сельскохозяйственных культур на наличие признаков обезвоживания или болезней.
Прошлые исследования показали, что растения, пострадавшие от засухи, подвергаются процессу, называемому кавитацией, когда пузырьки воздуха образуются и разрушаются в сосудистой ткани растения, что издает хлопающий звук, который можно обнаружить с помощью записывающих устройств, прикрепленных к растению. Но было неясно, слышны ли такие хлопающие звуки на расстоянии.
Поэтому команда ученых установила микрофоны рядом со здоровыми и подверженными стрессу растениями томатов (Solanum lycopersicum) и табака (Nicotiana tabacum) как в звуконепроницаемом боксе, так и в теплице. Стрессовые растения были либо обезвожены, либо их стебли были обрезаны. Команда также записала горшки только с землей, чтобы проверить, что земля сама по себе не издает никаких звуков.
В среднем здоровые растения издают менее одного хлопка в час, а стрессовые растения издают от 11 до 35, в зависимости от вида растения и стрессора. Растения томата, пострадавшие от засухи, были самыми шумными: некоторые растения издавали более 40 хлопков в час.
Команда ввела эти записи в алгоритм машинного обучения — систему искусственного интеллекта, используемую для выявления закономерностей в данных — и обнаружила, что обученный алгоритм имеет около 70% успеха в различении звуков, издаваемых разными растениями, подвергающимися воздействию разных факторов стресса. Они обучили другую систему искусственного интеллекта различать пострадавшие от засухи и здоровые помидоры в теплице с точностью более 80%. Другая модель могла определить, на какой стадии обезвоживания находится растение, с точностью около 80%.
В дополнительных экспериментах команда успешно записала звуки от больных растений томатов, зараженных вирусом табачной мозаики, и записала крики множества других стрессовых растений, таких как пшеница, кукуруза и другие.
Хотя исследователи собрали эти записи, установив микрофоны на расстоянии около 10 сантиметров от растений, они предполагают, что эти ультразвуковые звуки потенциально могут быть услышаны млекопитающими и насекомыми с хорошим слухом на расстоянии от 3 до 5 метров.
«Эти результаты могут изменить то, как мы думаем о царстве растений, которое до сих пор считалось почти безмолвным», — пишут авторы исследования.
