Τα φυτά μπορεί να μην έχουν αυτιά, αλλά ακούν

Μπορούν τα φυτά να ακούσουν; Μπορούν δηλαδή να αισθανθούν ηχητικά κύματα και να απαντήσουν;

Η ικανότητα των φυτών να ανιχνεύουν το περιβάλλον γύρω τους και να ανταποκρίνονται σε αυτό είναι κρίσιμη για την επιβίωσή τους, δεδομένου ότι δεν μπορούν να πάνε πουθενά.

Η πλειοψηφία των ανθοφόρων φυτών βασίζονται σε επικονιαστές για γονιμοποίηση. Γνωρίζαμε ότι τα φυτά, προσπαθούν να προσελκύσουν επικονιαστές εκμεταλλευόμενοι διάφορα χρώματα, σχήματα, μυρωδιές και προσφέροντας «δώρα» όπως νέκταρ και γύρη.

Ωστόσο, ζούμε σε ένα κόσμο γεμάτο ήχους. Όταν πετάνε τα έντομα παράγουν ηχητικά κύματα που ταξιδεύουν γρήγορα μέσω του αέρα.

Μία ομάδα ερευνητών του Πανεπιστήμιου Tel-Aviv σκέφτηκε ότι θα ήταν περίεργο για τα φυτά να μην εκμεταλλεύονται τον ήχο ως μέσο επικοινωνίας.

Τα φυτά ακούν, με το δικό τους τρόπο. Τα λουλούδια τους λειτουργούν ως «αυτιά».

Καθώς η ομάδα προσπαθούσε να σκεφτεί πως θα μπορούσε να λειτουργεί ο ήχος, μέσω της μετάδοσης και ερμηνείας των δονήσεων, σκέφτηκε ότι ένα πιθανό φυτικό ακουστικό αισθητήριο όργανο θα μπορούσε να είναι τα πέταλα των λουλουδιών, ειδικά αυτά με κοίλο σχήμα, δεδομένου ότι συμμετέχουν στην επικονίαση.

«Αν συμβαίνει αυτό, αναμένουμε ότι ένα μέρος του λουλουδιού (ή ολόκληρο το λουλούδι) θα δονείται μηχανικά ως απόκριση στον ήχο ενός πιθανού επικονιαστή. Επιπλέον, προβλέπουμε ότι η συγκέντρωση σακχάρων του νέκταρ θα αυξηθεί σε απάντηση στον ήχο», γράφουν.

Η ομάδα επέλεξε να μελετήσει το φυτό Οινοθήρα (Oenothera drummondii). Ήταν καλός υποψήφιος καθώς είναι ένα αγριολούλουδο με μεγάλο χρόνο άνθησης και παράγει μετρήσιμες ποσότητες νέκταρ.

Συγκεντρωτικά, ελήφθησαν αποτελέσματα από περισσότερα από 650 λουλούδια από τέσσερα ανεξάρτητα πειράματα. Οι εργαστηριακές εξετάσεις υποστηρίχθηκαν από τις παρατηρήσεις της ομάδας που έγιναν και σε φυσικό περιβάλλον.

Η ομάδα εξέθεσε τα φυτά σε πέντε δοκιμές ήχου: απουσία ήχου, μαγνητοφωνημένους ήχους μελισσών σε απόσταση 10cm και ήχους παραγόμενους από υπολογιστή σε χαμηλές, ενδιάμεσες και υψηλές συχνότητες.

Διαπιστώθηκε ότι τόσο η δόνηση των πετάλων όσο και η παραγωγή νέκταρ εξαρτιόνταν από τη συχνότητα. Σε συγκεκριμένες συχνότητες, τα φυτά ανταποκρίνονταν μέσα σε μικρό χρονικό διάστημα, περίπου 3 λεπτών.

Τα φυτά που εκτέθηκαν σε ήχους μελισσών (0,2 έως 0,5 kilohertz) και παρόμοιων ήχων χαμηλής συχνότητας (0,05 έως 1 kilohertz) δονούνταν μηχανικά τα πέταλα τους και άλλαζαν τη συνταγή του νέκταρ τους. Παρήγαν πιο γλυκό νέκταρ αυξάνοντας προσωρινά τη συγκέντρωση σακχάρων κατά μέσο όρο περίπου 20%.

Απουσία ήχου καθώς και σε ήχους υψηλής συχνότητας (158 έως 160 kilohertz), όπως ο ήχος των κουνουπιών, και μέσης συχνότητας (34 έως 35 kilohertz) δεν παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση στη συγκέντρωση νέκταρ.

«Ήταν συναρπαστικό να βλέπεις τις δονήσεις του λουλουδιού να ταιριάζουν με τα μήκη κύματος του ήχου των μελισσών» λέει η καθηγήτρια Lilach Hadany.

Για να βεβαιωθούν ότι υπεύθυνη ήταν η δομή των πετάλων του λουλουδιού, η ομάδα επανέλαβε τις μετρήσεις σε φυτά που τους είχαν αφαιρεθεί ένα ή περισσότερα πέταλα. Δε σημειώθηκε καμία αλλαγή στην παραγωγή νέκταρ, γεγονός που δείχνει ότι πράγματι τα λουλούδια αναλαμβάνουν τη δουλειά των αυτιών.

Τα φυτά ανταμείβοντας τα έντομα κερδίζουν εξελικτικό πλεονέκτημα

Η ικανότητα των φυτών να αντιλαμβάνονται τους ήχους θα μπορούσε να τους δώσει ένα εξελικτικό πλεονέκτημα, λένε οι επιστήμονες, μεγιστοποιώντας τις πιθανότητες εξάπλωσης γύρης.

Τα φυτά ανταμείβουν τα έντομα, παράγοντας μια πιο γλυκιά λιχουδιά με σκοπό να δελεάσουν περισσότερες μέλισσες να παραμείνουν για φαγητό για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, αυξάνοντας τις πιθανότητες να πάρουν γύρη, και επίσης καθιστά πιθανότερο, στο μέλλον, τα έντομα να επιστρέψουν σε λουλούδια του ίδιου είδους.

Πράγματι, σε παρατηρήσεις εδάφους, παρατηρούνταν 9 φορές περισσότεροι επικονιαστές γύρω από ένα φυτό, όταν αυτό το είχε επισκεφτεί ένας άλλος επικονιαστής κατά τα προηγούμενα έξι λεπτά.

Σωστή κατανομή πόρων

Η ποιοτική ή ποσοτική αύξηση της ανταμοιβής, όπως η παραγωγή πιο γλυκού νέκταρ, ενδέχεται να είναι δαπανηρή για το φυτό και η σταθερή συγκομιδή του μπορεί να υποβαθμιστεί από μικρόβια ή να πέσει θύμα ληστείας από μυρμήγκια.

Επομένως, ο  μηχανισμός πρέπει να είναι τέλεια συγχρονισμένος, προκειμένου να παρέχει πλεονέκτημα στα λουλούδια, δηλαδή σε περιόδους που είναι πιο πιθανό να είναι παρόν ο επικονιαστής. Και όντως αυτό ακριβώς φαίνεται να συμβαίνει. Τα φυτά παράγουν πιο γλυκό νέκταρ μόνο όταν ακούσουν ένα έντομο να πλησιάζει.

Αυτό παράλληλα μπορεί να σημαίνει ότι σε θορυβώδη περιβάλλοντα όπως των πόλεων ή δίπλα σε ένα πολυσύχναστο δρόμο η ικανότητα των φυτών να ακούν τα έντομα ενδεχομένως να επικαλύπτεται.

Δεν είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες διερευνούν τη φυτοακουστική.

Υπάρχουν στοιχεία ότι τα φυτά μπορούν να ακούσουν και να εντοπίσουν τρεχούμενο νερό μέσω δονήσεων του εδάφους. Αυτό τους βοηθά να αναπτύσσουν τις ρίζες τους προς τη σωστή κατεύθυνση.

Μια άλλη πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι τα φυτά γνωρίζουν πότε τα κόβετε. Οι θάμνοι απελευθερώνουν ειδικά χημικά ως απόκριση σε ζημιές που στέλνουν σήματα "σαν αντίδραση στον πόνο", κατέληξαν οι επιστήμονες.

Πρόσφατα είχαν σημειώσει κάποιες αργές απαντήσεις στον ήχο, όπως αλλαγές στον ρυθμό ανάπτυξης φυτών, μετά από έκθεση σε τεχνητά ακουστικά ερεθίσματα που διαρκούν ώρες ή ημέρες.

Αντίθετα, δεν είχε αναφερθεί ποτέ στα φυτά κάποια ταχεία απάντηση στον ήχο, ούτε είχε εντοπιστεί κάποια βιολογική λειτουργία που να συνδέει τον ήχο με τα φυτά.

Η μελέτη είναι ένα συναρπαστικό πρώτο βήμα στη κατανόηση της φυτοακουστικής. Οι ερευνητές στοχεύουν να διερευνήσουν πώς ακριβώς οι δονήσεις αποκωδικοποιούνται από το φυτό καθώς και τη μοριακή ή μηχανική σηματοδοτική πορεία που ακολουθεί για να παράγει πιο γλυκό νέκταρ.

Επίσης, γεννάται το ερώτημα αν αυτή τους η ικανότητα παρέχει παραπάνω πλεονεκτήματα πέρα από την παραγωγή νέκταρ και την επικονίαση.

Λέτε να μας καταλαβαίνουν όταν τους μιλάμε;

--

 Πηγές:

1. Veits, M., Khait, I., Obolski, U., Zinger, E., Boonman, A., Goldshtein, A., ... & Peretz, D. (2018). Flowers respond to pollinator sound within minutes by increasing nectar sugar concentration. bioRxiv, 507319.
2. Khait, I., Sharon, R., Perelman, R., Boonman, A., Yovel, Y., & Hadany, L. (2019). Plants emit remotely detectable ultrasounds that can reveal plant stress. bioRxiv, 507590.
3. Karban, R., Yang, L. H., & Edwards, K. F. (2014). Volatile communication between plants that affects herbivory: a meta‐Ecology letters, 17(1), 44-52.
4. Appel, H. M., & Cocroft, R. B. (2014). Plants respond to leaf vibrations caused by insect herbivore chewing. Oecologia, 175(4), 1257-1266.
5. Gagliano, M. (2012). Green symphonies: a call for studies on acoustic communication in plants. Behavioral Ecology, 24(4), 789-796.
6. Jaffe, M. J. (1973). Thigmomorphogenesis: the response of plant growth and development to mechanical stimulation. Planta, 114(2), 143-157.
7. Alborn, H. T., Turlings, T. C. J., Jones, T. H., Stenhagen, G., Loughrin, J. H., & Tumlinson, J. H. (1997). An elicitor of plant volatiles from beet armyworm oral secretion. Science, 276(5314), 945-949.