Lidské ucho se nevyvinulo tak, aby slyšelo zvuky, které vydávají rostliny, když trpí stresem. Řada jiných organismů se jimi ale může řídit – podle nové studie se totiž tento „zelený křik“ nese až na vzdálenost jednoho metru.
Vystresované rostliny křičí o pomoc, říká izraelská studie. Nejvíc reagují na žízeň a pořezání
Jak zní vystresovaná rostlina? Trochu jako praskající bublinková fólie. Výzkumníci z Izraele 30. března v časopise Cell popsali, že rajčata a tabák, které jsou kvůli dehydrataci nebo zkřehnutí stonků ve stresu, vydávají zvuky, jejichž hlasitost je srovnatelná s běžnou lidskou konverzací. Frekvence těchto zvuků je sice pro lidské uši příliš vysoká, ale pravděpodobně je slyší hmyz, jiní savci a možná i jiné rostliny.
„Dokonce i na tichém poli zní ve skutečnosti zvuky, které neslyšíme – a tyto zvuky nesou informace,“ vysvětluje vedoucí autorka práce Lilach Hadanyová, evoluční bioložka a teoretička na univerzitě v Tel Avivu. „Existují zvířata, která tyto zvuky slyší, takže je možné, že dochází k velké akustické interakci.“
Ultrazvukové vibrace byly u rostlin sice zaznamenané už dříve, ale nový výzkum je prvním důkazem, že se tyto zvuky šíří vzduchem. To je důsledek, který z této činnosti dělá něco mnohem důležitějšího, než se vědci zatím domnívali. Má to totiž přímý dopad na okolí rostlin. „Rostliny neustále interagují s hmyzem a dalšími živočichy a mnoho z těchto organismů používá ke komunikaci zvuk, takže by pro rostliny bylo velmi suboptimální, kdyby zvuk vůbec nepoužívaly,“ říká Hadanyová.
Sucho a řez
Výzkumníci pomocí mikrofonů nahrávali zdravé i stresované rostlinky rajčat a tabáku, nejprve ve zvukotěsné akustické komoře a poté v hlučnějším prostředí skleníku. Rostliny stresovali dvěma metodami: několikadenním nezaléváním a seříznutím stonků.
Po nahrání rostlin výzkumníci vycvičili algoritmus strojového učení, aby rozlišil mezi nestresovanými rostlinami, žíznivými rostlinami a rostlinami pořezanými.
Tým zjistil, že stresované rostliny vydávají více zvuků než ty nestresované. Zvuky rostlin připomínají praskání nebo cvakání; jedna stresovaná rostlina vydává přibližně 30 až 50 těchto cvaknutí za hodinu ve zdánlivě náhodných intervalech, nicméně „klidné“ rostliny vydávají mnohem méně zvuků. „Když rajčata nejsou ve stresu, jsou velmi tichá,“ doplňuje Hadanyová.
Volání o vodu
Rostliny vystavené vodnímu stresu začaly vydávat zvuky dříve, než byly viditelně dehydratované, zjistili vědci. Frekvence zvuků dosáhla vrcholu po pěti dnech bez vody a poté se opět snížila, když rostliny zcela vyschly.
Typy vydávaných zvuků se lišily podle příčiny stresu. Algoritmus strojového učení dokázal přesně rozlišit mezi dehydratací a stresem z pořezání, a dokázal dokonce rozeznat, jestli zvuky pocházejí z rostliny rajčete, nebo tabáku.
Studie se sice zaměřila na rajčata a tabák, protože se nejsnadněji pěstují, vědci se ale podívali i na řadu dalších druhů rostlin. „Zjistili jsme, že spousta rostlin vydává zvuky, když trpí stresem – například rostliny kukuřice, pšenice, vinné révy a kaktusů,“ vysvětluje vědkyně.
Přesný mechanismus vzniku těchto zvuků zatím není jasný, ale vědci předpokládají, že by mohl být způsobený tvorbou a praskáním vzduchových bublin v cévním systému rostliny neboli kavitací.
Účel vydávání zvuků vědci neznají
Jestli rostliny vydávají tyto zvuky za účelem komunikace s jinými organismy, vědci také zatím neví. Ale už jen samotný fakt, že tyto zvuky existují, má velké ekologické a evoluční důsledky. „Je možné, že se jiné organismy mohly vyvinout tak, aby tyto zvuky slyšely a reagovaly na ně,“ říká Hadanyová.
„Například můra, která má v úmyslu naklást vajíčka na rostlinu, nebo živočich, který má v úmyslu rostlinu sežrat, mohou tyto zvuky využít jako vodítko při svém rozhodování,“ domnívá se vědkyně.
Zvuky by mohly poslouchat i jiné rostliny a mít z nich užitek. Z předchozích výzkumů se totiž ví, že rostliny mohou reagovat na zvuky a vibrace.
Hadanyová a několik dalších členů jejího týmu už dříve prokázali, že rostliny zvyšují koncentraci cukru v nektaru, když „slyší“ zvuky vydávané opylovači. Další studie zase ukázaly, že rostliny v reakci na zvuky mění expresi svých genů. „Pokud mají ostatní rostliny informace o stresu dříve, než k němu skutečně dojde, mohly by se na něj připravit,“ doplňuje Hadanyová.
Výzkum, který může pomoci
Podle autorů by se zvukové záznamy rostlin mohly využívat v zemědělských zavlažovacích systémech ke sledování stavu hydratace plodin a k efektivnějšímu rozdělování vody.
„Víme, že existuje spousta ultrazvuků – pokaždé, když použijete mikrofon, zjistíte, že spousta věcí vydává zvuky, které my lidé neslyšíme. Ale skutečnost, že rostliny tyto zvuky vydávají, otevírá zcela nové možnosti komunikace, odposlechu a využití těchto zvuků,“ říká spoluautor studie Yossi Yovel, neuroekolog z univerzity v Tel Avivu.
„V současné době zkoumáme reakce jiných živočichů i rostlin na tyto zvuky a také naši schopnost identifikovat a interpretovat zvuky ve zcela přirozeném prostředí,“ uzavírá Hadanyová.