Растения «слышат» шум дождя, показали эксперименты
Семена и ростки растений «слышат» шум дождя, показали эксперименты в Массачусетском технологическом институте (MIT). Их результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.
«Наше исследование показывает, что семена способны улавливать звук так, что это помогает им выживать. Энергии звука дождя достаточно, чтобы ускорить рост семени», — говорит ведущий автор Николас Макрис, профессор машиностроения в MIT.
Растения удивительно чувствительны. Чтобы выжить, они научились воспринимать внешние раздражители и реагировать на них. Некоторые захлопываются при прикосновении, другие скручиваются от ядовитых запахов. И, разумеется, большинство растений реагирует на свет, поворачиваясь к солнцу, чтобы лучше расти.
Растения ощущают и гравитацию. Корни растут вниз, а побеги пробиваются вверх, преодолевая ее притяжение. Один из инструментов для этого — статолиты. Эти органеллы в клетках работают как акселерометр в смартфоне, определяя направление силы тяжести. Ученым известно, что воздействием на статолиты можно ускорить рост растения.
На идею исследования Макриса, который изучает акустику, натолкнули разговоры с бывшей аспиранткой MIT Кадин Наварро, которая расспрашивала его о семенах и звуке. Они решили экспериментально проверить, достаточно ли громкого звука, чтобы потревожить статолиты и заставить семя расти? Если да, то какие природные шумы способны произвести подобный эффект?
Семена и звуки
«Я пересмотрел работы коллег из 1980-х, которые измеряли звук дождя под водой. Если проверить, окажется, что под водой он гораздо сильнее, чем в воздухе. Все дело в том, что вода плотнее воздуха, поэтому одна и та же капля создает под водой более мощные звуковые волны. Так что если вы — семя в нескольких сантиметрах от места удара дождевой капли, уровень звукового давления, которое вы испытываете в воде или в земле, сравним с тем, что ощутил бы человек в нескольких метрах от реактивного двигателя в воздухе», — проводит аналогию профессор.
Исследователи провели серию опытов с рисом, который в естественных условиях растет на залитых водой полях. В ходе многократных экспериментов около 8000 семян риса погрузили в неглубокие емкости с водой и воздействовали на некоторые из них каплями. Ученые меняли размер и высоту падения капель, имитируя слабый, умеренный и сильный дождь.
Для измерения акустических колебаний, которые капли создавали под водой, использовался гидрофон. Эти данные сравнили с записями, сделанными в полевых условиях — в лужах, прудах, на заболоченных территориях и в почве во время дождя. Сравнение подтвердило, что лабораторные капли порождают такие же акустические колебания, что и осадки в природе.
Наблюдая за рисом, ученые обнаружили: те группы семян, на которые воздействовал звук воды, прорастали на 30–40% быстрее, чем семена из контрольной группы, пребывавшие в таких же условиях, но без шума дождя. Также выяснилось, что семена, расположенные ближе к поверхности, лучше улавливают звук капель и растут быстрее, чем те, что лежат глубже или дальше.
Зачем растениям «слух»
Экспериментаторы полагают, что в умении слышать дождь есть биологический смысл: если семя достаточно близко к поверхности, чтобы откликаться на звук капель, значит, оно лежит на оптимальной глубине — там, где можно впитать влагу и благополучно прорасти.
Для выяснения механизма «слуха» провели расчеты, в которых учли размер капли и ее предельную скорость падения, и исходя из этого вычислили мощность колебаний в почве и воде. Расчеты совпали с результатами экспериментов с рисом.
«Проведено немало исследований механизма восприятия гравитации растениями. Мы показали, что те же самые механизмы позволяют семенам оценивать глубину погружения в почву или воду, которая благоприятна для их выживания, просто улавливая шум дождя. Не зря четвертый микросезон японского календаря (15–20 апреля) называется "Падающий дождь пробуждает землю"», — заключил Макрис.
