Мотыльки прислушиваются к растениям и избегают самых шумных

Когда растение испытывает стресс, оно не молчит. Вы, конечно, не услышите его крик, потому что он находится в ультразвуковом диапазоне — слишком высокой частоте для человеческого уха. Однако ученые уже несколько десятилетий прослушивают флору с помощью специальных устройств.

Группа ученых из Израиля задокументировала, что насекомые могут слышать и интерпретировать акустические сигналы бедствия растений. Ведущая авторка исследования Риа Сельцер, энтомологиня и докторантка кафедры зоологии Тель-Авивского университета в Израиле, отмечает, что открытие основано на предыдущей работе по записи звуков, которые издают растения томата и табака при обезвоживании.

«Официальная гипотеза заключается в том, что эти звуки возникают в результате изменений водного баланса растения в сосудах ксилемы» — специализированных клетках растения, которые переносят воду и питательные вещества вверх от корней к стеблю и листьям. В периоды стресса, вызванного нехваткой воды, в тканях ксилемы образуются, расширяются и схлопываются пузырьки воздуха. Эта последовательность событий создает вибрации, генерирующие щелчки каждые несколько секунд. Исследователи замерили эти частоты в диапазоне от 20 до 100 килогерц, которые, по их оценкам, слышны насекомым на расстоянии до пяти метров, но находятся за пределами диапазона человеческого слуха.

Ученые решили выяснить, улавливают ли этот ультразвук насекомые, поэтому наблюдали за египетской хлопковой совкой (Spodoptera littoralis), которая откладывает яйца на листья растений. Группа обнаружила, что эти мотыльки, как правило, избегают шумных, подверженных стрессу растений томата. Согласно этому исследованию, насекомые предпочитали более тихие и, следовательно, более здоровые растения томата, листья которых были более сочной пищей для недавно вылупившихся личинок.

«Исследование раскрывает удивительный новый способ, которым животные могут воспринимать сигналы окружающей среды и реагировать на них. В данном случае насекомые улавливают звуки, исходящие от растений, находящихся в состоянии стресса», — отмечает докторка Яли В. Чжан, доцентка кафедры физиологии Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета. Чжан, изучающая химическую коммуникацию между насекомыми и растениями в Центре химических чувств Монелла в Филадельфии, не принимала участия в исследовании.

Тот факт, что мотыльки слышат и реагируют на звуки, исходящие от обезвоженных растений, не означает, что растения и мотыльки ведут диалог, подчеркивает Сельцер: «Важно уточнить, что мы наблюдали взаимодействие, а не коммуникацию. Крайне важно понимать, что растения, вероятно, производят эти звуки пассивно и не пытаются активно общаться с насекомыми».

Когда ученые предложили самкам мотыльков выбор между высушенным и свежим растением томата, мотыльки устремились к свежему растению, чтобы отложить яйца. Однако команда хотела понять, влияют ли звуки, издаваемые высушенным растением, на выбор мотыльков. Исследователи построили арену, состоящую из двух боксов. В одном проигрывались записи звуков, издаваемых растениями в знак бедствия, в то время как другой бокс хранил молчание. В ходе эксперимента мотыльки тянулись к шумной коробке, и ученые предположили, что это происходило потому, что звуки подсказывали им, что там они найдут живое растение. Это предпочтение исчезало, когда ученые заглушали мотыльков, что позволяет сделать вывод о том, что мотыльки прислушивались к растениям, прежде чем сделать выбор.

В другом эксперименте исследователи снова предложили самкам мотыльков выбрать два растения томата. На этот раз оба растения были увлажнены, но одно из них находилось рядом с динамиком, воспроизводящим ультразвуковые стрессовые звуки. Результат: больше мотыльков выбрали более тихое растение. В третьем эксперименте проверялось, влияют ли на самок, откладывающих яйца, другие акустические сигналы, например, звуки самцов мотыльков, которые издают ультразвуковые брачные щелчки. Как оказалось, когда крики самцов мотыльков транслировались с одной стороны арены, самки «не проявляли значимых предпочтений» относительно места откладки яиц.

В совокупности эти эксперименты показали, что мотыльки слушают и распознают звуки, издаваемые растениями, и используют эту акустическую информацию для принятия решений относительно этих растений для своего размножения.

Насекомые способны улавливать ультразвуковые сигналы, по крайней мере, с эпохи эоцена (55,8-33,9 миллиона лет назад). Однако исследователи были удивлены, обнаружив, что мотыльки распознают ультразвук растений, свидетельствующий о бедствии. Несмотря на то, что самки мотыльков в экспериментах никогда ранее не откладывали яйца и, следовательно, не имели опыта распознавания акустических сигналов растений, они не только распознавали звуки, но и правильно их интерпретировали, предпочтя более тихие растения для первой кладки яиц.

«Это действительно крутое и удивительное открытие! — говорит Чжан. — Мы давно знаем, что растения выделяют запахи, когда им нездоровится, например, когда их едят насекомые или когда они хотят пить. Эти запахи помогают привлекать полезных насекомых или отпугивать вредителей. Новшество здесь в том, что звук может давать дополнительную информацию, например, сигнал предупреждения, особенно когда запаха нет или его трудно обнаружить».

Акустика растений — область растущего интереса ученых, и предварительные исследования показывают, что звукоизвлечение широко распространено. В будущем можно изучить использование акустического мониторинга для понимания того, как стресс влияет на здоровье растений, и выявить потенциальные возможности его применения для борьбы с сельскохозяйственными вредителями.

Так как приближается срок оплаты хостинга, призываю вас поучаствовать в этом донатом по ссылке.