人在壓力大時(shí)會(huì)沉默，有時(shí)也會(huì)爆發(fā)。那么植物面對(duì)壓力會(huì)怎樣？

以色列研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)番茄和煙草感到壓力時(shí)——脫水或莖被切斷，它們發(fā)出的聲音與人類(lèi)正常談話(huà)的音量相當(dāng)。然而由于這些聲音的頻率太高，人耳無(wú)法察覺(jué)，但昆蟲(chóng)、哺乳動(dòng)物和其他植物可能都聽(tīng)得到。相關(guān)研究3月30日發(fā)表于《細(xì)胞》。“即使很安靜，也有人們聽(tīng)不到的聲音，而這些聲音攜帶著信息。”論文通訊作者、特拉維夫大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家Lilach Hadany說(shuō)，“但有些動(dòng)物能聽(tīng)到這些聲音，所以自然界可能發(fā)生了很多聲學(xué)相互作用。”

科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了植物超聲波振動(dòng)，新研究則得到了它們通過(guò)空氣傳播的第一個(gè)證據(jù)。

Hadany說(shuō)：“植物一直在與昆蟲(chóng)等動(dòng)物互動(dòng)，其中許多都使用聲音進(jìn)行交流，所以對(duì)植物來(lái)說(shuō)，完全不使用聲音是不可能的。”

研究人員用麥克風(fēng)記錄了健康和受到壓力的番茄與煙草植物的聲音，并在隔音室和嘈雜的溫室環(huán)境中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。研究人員通過(guò)兩種方法給植物施加壓力：幾天不澆水和剪斷它們的莖。然后，研究人員訓(xùn)練了一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)區(qū)分不受脅迫的植物、缺水的植物和被修剪的植物。

研究小組發(fā)現(xiàn)，受到壓力的植物會(huì)比沒(méi)有壓力的植物發(fā)出更多聲音。植物發(fā)出的聲音類(lèi)似于砰砰聲或咔嗒聲，一株受到壓力的植物每小時(shí)發(fā)出大約30~50次咔嗒聲，間隔似乎是隨機(jī)的，但沒(méi)有壓力的植物發(fā)出的聲音要少得多。“當(dāng)番茄完全沒(méi)有壓力時(shí)，它們會(huì)非常安靜。”Hadany說(shuō)。

缺水的植物在明顯脫水之前就開(kāi)始發(fā)出噪聲，在缺水5天后，聲音的頻率達(dá)到峰值，然后會(huì)隨著植物干枯而下降。此外，植物發(fā)出的聲音類(lèi)型因壓力原因不同而變化。機(jī)器學(xué)習(xí)算法能夠準(zhǔn)確區(qū)分脫水和切割造成的壓力，還可以辨別聲音是來(lái)自番茄還是煙草植物。

雖然這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是番茄和煙草，但研究團(tuán)隊(duì)也記錄了其他植物。Hadany說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)許多植物（比如玉米、小麥、葡萄和仙人掌）在受到壓力時(shí)都會(huì)發(fā)出聲音。”

這些噪聲背后的確切機(jī)制尚不清楚，但研究人員認(rèn)為，可能是由于植物維管系統(tǒng)中氣泡的形成和破裂造成的，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為氣穴現(xiàn)象。

目前還不清楚植物發(fā)出這些聲音是否是為了與其他生物交流，但這些聲音的存在具有重大的生態(tài)和進(jìn)化意義。“其他生物可能已經(jīng)進(jìn)化到能夠聽(tīng)到這些聲音，并對(duì)其作出反應(yīng)。”Hadany說(shuō)，“例如，一只打算在植物上產(chǎn)卵的飛蛾或一只打算吃掉植物的動(dòng)物可以利用聲音幫助決策。”

其他植物也可能從這些聲音中受益。Hadany和團(tuán)隊(duì)的其他成員此前發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物“聽(tīng)到”傳粉者發(fā)出的聲音時(shí)，它們會(huì)增加花蜜中的糖濃度。其他研究也表明，植物會(huì)改變它們的基因表達(dá)來(lái)響應(yīng)聲音。Hadany說(shuō)：“如果其他植物在壓力實(shí)際發(fā)生之前就獲得了有關(guān)壓力的信息，它們就可以做好準(zhǔn)備。”

研究人員說(shuō)，植物聲音研究可以用于改進(jìn)農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，以監(jiān)測(cè)作物的水化狀態(tài)，并有助于更有效地分配水分。

特拉維夫大學(xué)神經(jīng)生態(tài)學(xué)家、論文通訊作者Yossi Yovel說(shuō)：“我們知道有很多超聲波——每次你使用麥克風(fēng)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多東西能夠發(fā)出人類(lèi)聽(tīng)不到的聲音。植物發(fā)聲研究為利用這些聲音開(kāi)辟了一條全新途徑。”

“所以現(xiàn)在我們知道植物確實(shí)會(huì)發(fā)出聲音，下一個(gè)問(wèn)題是‘誰(shuí)可能會(huì)聽(tīng)到？’”Hadany說(shuō)，“我們目前正在研究其他生物，包括動(dòng)物和植物對(duì)這些聲音的反應(yīng)，我們也正探索在自然環(huán)境中識(shí)別和解釋這些聲音的能力。”

相關(guān)論文信息：

http://doi.org/10.1016/j.cell.2023.03.009

（原標(biāo)題為《壓力大，植物也會(huì)“大喊大叫”》）