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植物也會說話?儀器傾聽植物“吶喊”

2019-12-16 10:29:41來源:儀器網關鍵詞:植物閱讀量:3797
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  【儀器網 時事聚焦】除了志怪故事中的樹怪花妖,植物在我們印象中一直是不能言語也沒有思想的沉默形象。雖然看似天方夜譚,但實際上看似沉默的植物界實際上卻“人聲鼎沸”,熱鬧得像一個菜市場。植物們用人類的感官難以捕捉的方式密切交流著。
 

 
  早在幾十年前,科學家就發(fā)現了植物之間可能存在某種交流方式。1983年,美國華盛頓大學的兩位植物學家發(fā)現受損的樹葉會釋放一種借助空氣傳遞的化學信號,使健康的樹能接受到來自受到傷害的樹的信息。雖然在當時沒有人相信他們的研究,但2000年,美國加利福尼亞大學戴維斯分校的一位生態(tài)學家證實這一點,他發(fā)現植物可以通過“植物源揮發(fā)性有機化合物(BVOCs)”與其他植物甚至昆蟲傳遞信號。
 
  除了BVOCs,科學家還發(fā)現植物可以通過根際真菌網絡進行交流。以色列的一個研究小組通過對豌豆的研究發(fā)現植物的根部之間存在交流。但他們沒有找到根部交流是如何實現的。不久之后,有研究指出,植物根部的交流依靠的是一種絲狀真菌。這種真菌在絕大多數植物的根部都存在,它承擔起了傳遞信息的作用。
 
  雖然有越來越多的證據表明植物之間確實可以互相交流,但是植物可以跟動物一樣通過聲音交流嗎?很多科學家都試圖尋找答案。上世紀70年代,澳大利亞的科學家就發(fā)現植物在嚴重干旱時會發(fā)出聲音。2002年,英國和日本的科學家合作設計出由放大器、合成器和錄音器組成的“植物活性翻譯機”,發(fā)現植物在不同情況下會發(fā)出不同的聲音。2012年,植物學家莫尼卡·加利亞諾發(fā)現植物可以通過根的規(guī)律性“點擊”發(fā)出聲音,并在自己的論文中引用了一篇文章,稱在水中培養(yǎng)的玉米會發(fā)出輕微的聲音影響根的生長方向。這種聲音的頻率為220Hz左右,可以被人類聽到。雖然許多科學家仍然持懷疑態(tài)度,但對植物聲音的研究并沒有就此停止。
 
  近日,以色列的科學家記錄下了番茄和煙草在莖稈被切斷和面臨干旱時發(fā)出的空氣傳聲。他們在離植物10厘米遠的地方設置了可以接收范圍在20~100千赫茲內的超聲波的儀器,后發(fā)現,在干旱情況下番茄平均每小時會發(fā)出35次聲音,煙草是11次;而在莖稈被切斷的情況下,番茄平均每小時發(fā)出25次聲音,煙草15次。作為對照組的植物平均每小時發(fā)出的聲音只有不到1次。研究人員還發(fā)現,雖然人類聽不到這種聲音,昆蟲和一些哺乳動物卻可能對此作出反應。為了區(qū)分這些聲音代表的含義,研究人員訓練了一個機器學習模型,這個模型可以根據聲音的強度和頻率判斷植物發(fā)出的聲音是因為缺水還是莖稈被切斷。
 
  研究植物的聲音可以對農業(yè)帶來巨大的影響。一般來說,農作物的灌溉都是依靠經驗進行定期灌溉,病蟲害也需要植物受到明顯的損害才能被發(fā)現。如果人們可以解讀植物的聲音,就可以準確得知植物的狀態(tài),在作物缺水的時候及時灌溉,遭遇病蟲害時也可以及時采取應對措施。這將開辟精準農業(yè)的新領域。
 
  在此之前,收集更多的植物聲音以及與之對應的情況是非常有必要的。而這些都需要依靠儀器的技術發(fā)展。植物的聲音極其細微,目前科學家也只做到了在距離10厘米的地方采集聲音,如果距離更遠,就需要靈敏度更高的儀器,以及更強大的將植物發(fā)出的聲音與其他環(huán)境噪音分辨出來的能力。現在,對植物聲音的研究才剛剛開始,我們需要做的還有很多。
 
  資料來源:中國科學報
 
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