植物『說(shuō)話』的奧秘如何被揭開

在以色列特拉維夫大學(xué)喬治·S·懷斯生命科學(xué)學(xué)院的門外，一排由白色塑料薄膜搭建起的實(shí)驗(yàn)室看起來(lái)如同普通的溫室大棚。正是在這里，研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)揭示了看似“靜默無(wú)語(yǔ)”的植物“說(shuō)話”的奧秘。

近日，以色列特拉維夫大學(xué)的研究人員在美國(guó)《細(xì)胞》雜志上發(fā)表論文指出，植物會(huì)在受到壓力時(shí)發(fā)出更多聲音，只不過(guò)植物發(fā)出的獨(dú)特聲音頻率很高，超出了人耳的聽(tīng)覺(jué)范圍。

4月19日，在以色列特拉維夫大學(xué)喬治·S·懷斯生命科學(xué)學(xué)院的大棚實(shí)驗(yàn)室，該學(xué)院植物科學(xué)與食品安全系教授莉拉赫·哈達(dá)尼介紹植物“說(shuō)話”的研究成果。

“嗒……嗒……嗒……”一盆番茄植株發(fā)出的聲音被轉(zhuǎn)換成人耳能聽(tīng)到的聲音，清晰回蕩在大棚內(nèi)，旁邊的電腦屏幕上顯示著這一聲音的聲波波形。記者看到，“話筒”與番茄植株距離約10厘米，兩者并不直接接觸。哈達(dá)尼說(shuō)，這樣放置是為了排除干擾。

據(jù)她介紹，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究人員將缺水、莖被剪斷等壓力狀態(tài)下的植物和水分充足、完好無(wú)損的植物同時(shí)置于隔音箱內(nèi)，并把這些隔音箱放在安靜、隔離、沒(méi)有背景噪音的地下室。后來(lái)，他們又將裝有植物的隔音箱放在有大量背景噪音的溫室中，通過(guò)記錄植物處在不同條件下的發(fā)聲情況建立起廣泛的音頻數(shù)據(jù)庫(kù)。

“通過(guò)算法工具，植物的聲音可以從溫室里的各種噪音中被分離出來(lái)——包括人交談的聲音、空調(diào)和電腦等設(shè)備的噪音、室外的雨聲等，準(zhǔn)確率超過(guò)99%?！惫_(dá)尼說(shuō)。

4月19日，在以色列特拉維夫大學(xué)喬治·S·懷斯生命科學(xué)學(xué)院的大棚實(shí)驗(yàn)室，植株發(fā)出的聲音通過(guò)超聲波麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后在電腦屏幕上以聲波波形顯示。

特拉維夫大學(xué)就這項(xiàng)研究發(fā)表聲明說(shuō)，未感到壓力的植物平均每小時(shí)發(fā)出不到一次聲音，而“壓力山大”的植物每小時(shí)會(huì)發(fā)出幾十次聲音。哈達(dá)尼進(jìn)一步向記者解釋說(shuō)，在不同“口渴”程度下，植物的發(fā)聲情況也明顯不同。例如，針對(duì)番茄植株的實(shí)驗(yàn)顯示，植株在停止?jié)菜牡诙毂槐O(jiān)測(cè)到發(fā)聲，接下來(lái)這種發(fā)聲變得愈加頻繁，到第五天時(shí)發(fā)聲次數(shù)達(dá)到峰值，然后呈下降趨勢(shì)。

“因此，當(dāng)番茄植株感到極度痛苦時(shí)，它反而不會(huì)發(fā)出任何求救聲了?！惫_(dá)尼說(shuō)。據(jù)此可以推測(cè)，植物的聲音很可能是在缺水過(guò)程中，而非在完全無(wú)水狀態(tài)時(shí)發(fā)出的。她表示，未來(lái)隨著相關(guān)傳感器的研發(fā)，這類信息將為植物何時(shí)需要澆水提供重要依據(jù)，進(jìn)一步助力精準(zhǔn)灌溉。

研究人員接受《以色列時(shí)報(bào)》采訪時(shí)表示，植物能夠發(fā)出聲音可能與莖中的“氣穴”現(xiàn)象有關(guān)。當(dāng)植物感到壓力時(shí)，氣泡會(huì)在木質(zhì)部中成形、膨脹和坍塌。木質(zhì)部指維管植物體內(nèi)具有輸導(dǎo)和機(jī)械作用的一種復(fù)合組織，由導(dǎo)管、管胞、木纖維和木薄壁細(xì)胞等組成，常與韌皮部結(jié)合組成維管束，分布在植物體內(nèi)形成維管系統(tǒng)。

哈達(dá)尼表示，研究還發(fā)現(xiàn)，不同植物發(fā)出的聲音會(huì)有所不同。她拿出手機(jī)，播放此前監(jiān)測(cè)到的葡萄藤株發(fā)出的聲音。記者聽(tīng)到，相比于番茄植株的聲音，葡萄藤株發(fā)出的聲音更尖銳。

“除這兩種植物外，目前我們還已監(jiān)測(cè)到煙草、小麥、仙人掌的植株發(fā)出的聲音。通過(guò)聲波轉(zhuǎn)換裝置，人耳能分辨出它們發(fā)出的聲音存在明顯差異?！惫_(dá)尼說(shuō)。

既然植物并非“靜默無(wú)語(yǔ)”，那么它們“說(shuō)話”能被其他植物或動(dòng)物聽(tīng)到、甚至存在彼此交流的可能性嗎？研究人員認(rèn)為，植物發(fā)出的聲音可能會(huì)被聽(tīng)覺(jué)較靈敏的哺乳動(dòng)物和昆蟲在近距離內(nèi)聽(tīng)到，例如蝙蝠、老鼠、飛蛾等，但這需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)。或許在不久的將來(lái)，人類會(huì)探索到一個(gè)更豐富的植物聲音世界。