{教育快讯}植物王国并不沉默 烟草和番茄面对威胁会“尖叫”

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你知道植物王国不是沉默的吗

面对威胁时，烟草和西红柿会尖叫

从达尔文时代开始，人们就开始研究植物对外界的适应性，意识到植物虽然不能动，但绝不是迟钝的。而以往的研究多集中在感知、有机化合物和光电信号的传递上，很少有关于植物通过声波传递信息的报道。一般认为植物界几乎是沉默的。

然而最近，以色列特拉维夫大学的艾·卡希特和欧文·莱文·爱泼斯坦(Irving Levin Epstein)的一项研究首次证明，植物可以发出可以远程检测的声音，并且在压力下信息丰富。这一发现可能会改变人们对“沉默的”植物王国的传统认识。

之前没有检测到来自植物的声波

声音本质上是一种波，它通过空空气传播，到达人的耳朵，引起鼓膜振动。声音的大小实际上是这种振动强度的反映。人耳能听到的最低频率约为20 Hz，最高频率约为20000Hz，这是一个普遍接受的理论值。超出这个范围，只能用一些工具。而有些动物，比如狗和猫，能听到人类听不到的细微声音。

先前的研究表明，当植物受到干旱或有害昆虫和食草动物的威胁时，它们会表现出表型变化，如颜色、气味和形状的变化。它们排放的挥发性有机化合物(vocs)也会影响邻近的植物，导致这些植物的抗性增加。一般来说，已经证明植物可以产生视觉、化学和触觉信号，而其他植物和动物有时可以对这些信号做出反应。然而，植物在胁迫下的声音还没有得到充分的研究。

植物在不同的压力下会发出不同的叫声

长期从事植物科学和食品安全研究的艾·卡希特(Ai Cahite)和欧文·莱文·爱普斯坦(Irving Levin Epstein)将番茄和烟草放入隔音消声箱中，放置一个能接收距离植物10厘米处20 ~ 100千赫范围内超声波的专用麦克风，记录番茄和烟草在干旱、切叶、切茎、灌水等不同实验条件下的声音。结果表明，植物在干旱胁迫、扦插和入侵条件下发出的声音明显高于正常对照组。灌溉时，植物发出的声音很小。在接下来的4-6天，随着干旱的增加，每天的声音数量增加，然后随着植物的枯萎和干燥而逐渐减少。

研究人员发现，当面对不同的压力时，这些植物会发出不同的声音。

烟草植株被挤出水面时，声音比梗被切断时更大。此外，当没有直接的环境威胁或破坏时，植物也会发出超声波，但更少。

根据实验结果，当植物的茎被切断时，番茄会在一小时内发出25种超声波“苦恼”的声音，而烟草会发出15种可能象征“痛苦”的声音。挤压干燥时，番茄发出的噪音更大，达到每小时35次，而烟草发出11次噪音。

该研究项目还首次报道，在3至5米的距离内，老鼠和飞蛾等听觉敏锐的动物可以感受到20至100千赫超声波范围内的植物声音。

有些生物能听到植物的声音并做出反应

这项研究目前发表在biorxiv上，这是一个预先打印好的生物学网站。虽然没有在期刊上发表，也没有经过同行的审查和认证，但研究人员相信，这项研究将促进人类对世界各地植物进化和生态的科学理解。

在一项初步研究中，他们还成功地记录了来自不同组植物的声音，如刺五加和凤仙花。因此，他们预计许多植物有发出声音的能力，但这些声音的确切特征和群体之间的相似性仍有待确定。未来的研究可以探索植物在不同条件下发出的声音，包括疾病、寒冷、食草动物攻击或极紫外辐射等胁迫，以及开花结果等各个生命阶段。一旦构建了大型植物声音库，就可以通过现代工具进行分析，获得更多的认知。

Ai Cahite等人也提出植物发声的机制可能是空化，即木质部内气泡形成和爆炸的过程。不管它的产生机制如何，这些声音携带着信息，可以被其他生物探测到。

“研究证明，机器学习算法可以有效地对植物声音进行分类。因此，其他生物可能已经进化出对这些声音进行分类和反应的能力。”例如，艾·卡希特等人说，西红柿和烟草是蛾幼虫的宿主。蛾能听到并对实验中记录的频率和强度的超声波做出反应，这些蛾会避免在发出压力声的植物上产卵。

他们假设其他食肉动物也可能为了自己的利益而使用植物的状态信息。比如植物攻击毛毛虫，蝙蝠等捕食者可以利用这些声音来探测被攻击的植物，捕食毛毛虫，从而帮助植物；附近的植物也可能听到其他植物遭受干旱胁迫或伤害的信息，并做出相应的反应，如减少蒸发。

也许，经过未来的深入研究，一种新的植物信号传输方式将在世界范围内出现。到那时，实现人与植物的“对话”就不是梦了。

赵汉斌[/s2/]