Zestresowane rośliny "krzyczą"? Polscy badacze postanowili to sprawdzić

Naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej i Uniwersytetu Przyrodniczego postanowili przez pewien czas podsłuchiwać rośliny. Ich działania miały na celu sprawdzenie, czy emitują one odgłosy, niesłyszalne dla ludzkiego ucha, wskazujące na to, że znajdują się w sytuacji dla nich stresowej wywołanej np. niedoborem wody czy atakami szkodników. Wyniki badań mogą zmienić sposób, w jaki postrzegamy rośliny.

Rośliny wydają dźwięki o częstotliwościach, które nie są słyszalne dla ludzkiego ucha. Dlatego też naukowcy w celu ich "podsłuchiwania" musieli sięgnąć po specjalistyczne, czułe na ultradźwięki mikrofony. Urządzenia zostały rozmieszczone w szklarni doświadczalnej Ośrodka Zaawansowanych Technologii Produkcji Ogrodniczej Uniwersytetu Przyrodniczego, gdzie zdaniem naukowców panowały najlepsze warunki do przeprowadzenia badań na małych sadzonkach pomidorów.

- Ważne dla nas było, aby warunki dla uprawy roślin były jak najlepsze, a takie mogła zapewnić nam wyłącznie kompetentna kadra, która na co dzień pracuje w szklarniach doświadczalnych i wie, jak takie warunki roślinom stworzyć. Przyrost pomidorów w trakcie naszych pomiarów dochodził do 30 cm na tydzień – wyjaśniła początkowy etap badań doktorantka z AGH, Klara Chojnacka.

Przeprowadzone w ten sposób pomiary wykazały, że rośliny emitowały impulsy w ultradźwiękach, a ich częstotliwość zmieniała się w zależności od pory dnia, chociaż w ciągu dnia było ich więcej. Eksperci jednocześnie zaznaczyli, że dźwięki emitowane przez rośliny to hałas impulsowy, który łatwo odróżnić od np. hałasu stałego generowanego przez oświetlenie, sprzęt czy ludzi znajdujących się w szklarni. Wyniki początkowego etapu badań polskich naukowców potwierdziły w ten sposób nieliczne dotychczasowe badania na roślinach.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

W kolejnym etapie badań eksperci badali rośliny w warunkach całkowicie kontrolowanych, w komorze bezechowej Laboratorium Akustyki Technicznej w AGH w Krakowie. Na tym etapie wykorzystano m.in. osiem specjalistycznych mikrofonów do zastosowań bioakustycznych. Urządzenia tego typu pozwalają rejestrować dźwięki powyżej 200 kHz. Komora, do której trafiły sadzonki pomidorów zapewniła kontrolowane środowisko akustyczne o poziomie tła akustycznego poniżej 0 dB (decybeli). Naukowcy, umieszczając w niej rośliny, mieli również pewność, że nie będą tutaj występowały dodatkowe odbicia dźwięku.

- W ten sposób, oprócz samej rejestracji sygnału, mogliśmy sprawdzić także kierunkowości dźwięku, to znaczy kierunku, w jakim dźwięk jest emitowany. To stanowi novum w dotychczasowych badaniach nad dźwiękami emitowanymi przez rośliny. Na podstawie tak prowadzonych badań, możliwe będzie ustalenie, który element rośliny emituje dźwięk, a następnie szczegółowa analiza jego pochodzenia –  wyjaśnił dr inż. Bartłomiej Chojnacki z AGH, który również był zaangażowany w badania.

W trakcie drugiego etapu badań naukowcy "podsłuchiwali" kilka sadzonek pomidorów. Najpierw zapewniano im odpowiednie nawożenie i podlewano, aby zgromadzić dane kontrolne. Następnie badacze przesuszyli rośliny, a później doprowadzili do ich całkowitego wysuszenia. Pierwsze analizy danych zgromadzonych w trakcie pomiarów w Laboratorium Akustyki Technicznej wykazują, że podobnie jak w szklarniach pomidory emitowały impulsy dźwiękowe na poziomie 30-50 kHz, a intensyfikacja impulsów następowała w momencie, kiedy roślina była przesuszona.

Obecnie eksperci planują weryfikację danych zebranych w trakcie badań, a w kolejnym etapie eksperymentu analizie poddane będą także zmiany, jakie zachodzą w sygnałach emitowanych przez roślinę w warunkach wysuszenia. Naukowcy uważają, że ich badania mogą w przyszłości pomóc diagnozować rośliny w czasie rzeczywistym. Dane z nasłuchu akustycznego przydadzą się np. sadownikom, którzy będą w stanie właściwie i szybko reagować na pojawiające się wyzwania. Mogą również posłużyć w hodowlach kontrolowanych roślin.

Na początku 2023 r. na łamach czasopisma naukowego "Cell" ukazały się rezultaty badań, z których wynikało, że rośliny emitują ultradźwięki przypominające odgłosy trzaskania lub klikania. Eksperci zauważyli wówczas, że zestresowane rośliny nie tylko zmieniają kształt, zapach czy kolor, ale też emitują dźwięki. Były one wykrywalne w odległości od 3 do 5 metrów, ale ich częstotliwość była zbyt wysoka, aby mógł usłyszeć je człowiek. Naukowcy nie wykluczają jednak, że dźwięki mogą mieć wpływ na komunikację roślin i ich interakcje ze środowiskiem.