Они не немые, это мы глухие: растения кричат, чтобы их не съели личинки

Мир растений полон скрытых звуков, недоступных человеческому уху. Исследователи выяснили, что эти акустические сигналы способны влиять на поведение насекомых. Самки некоторых видов бабочек активно прислушиваются к "голосам" флоры, чтобы сделать жизненно важный выбор. Об этом сообщает eLife.

Как растения общаются со своим окружением

Растения лишены привычных нам органов чувств, но это не означает, что они существуют в тишине и изоляции. Напротив, они ведут интенсивный диалог с окружающей средой и соседями, используя сложный язык химических и физических сигналов.

При атаке вредителей, например, многие виды выделяют в воздух особые летучие соединения. Эти вещества предупреждают другие растения об опасности, заставляя их заранее мобилизовать защитные ресурсы, такие как производство горьких или токсичных веществ.

Под землей роль коммуникационной сети берут на себя грибковые гифы, образующие микоризу. Эта "подземная паутина" позволяет растениям обмениваться питательными веществами и сигналами бедствия, демонстрируя удивительный уровень взаимосвязанности в экосистеме.

"После того, как в предыдущем исследовании было доказано, что растения издают звуки, мы предположили, что животные, способные слышать эти высокочастотные звуки, могут реагировать на них и принимать соответствующие решения. В частности, нам известно, что многие насекомые, имеющие разнообразные взаимодействия с растительным миром, способны воспринимать звуки растений", — отметил соавтор исследования профессор Йосси Йовель из Тель-Авивского университета.

Ультразвук как маркер нездорового растения

Современная наука открыла ещё один канал коммуникации — акустический. В условиях стресса, например при засухе, в тканях растений возникают микрокавитации — процессы образования и схлопывания пузырьков воздуха в сосудах ксилемы. Это порождает характерные ультразвуковые щелчки в диапазоне от 20 до 60 кГц. Долгое время считалось, что эти звуки являются просто побочным эффектом физиологических процессов и не несут информационной нагрузки для живых существ.

Однако недавнее исследование с участием египетской хлопковой моли (Spodoptera littoralis) опровергло это предположение. Оказалось, что эти насекомые обладают барабанными перепонками, наиболее чувствительными как раз к частоте около 38 кГц, где и находятся многие звуки стрессовых растений.

"Мы решили сосредоточиться на самках бабочек, которые обычно откладывают яйца на растениях, чтобы личинки могли питаться ими после вылупления. Таким образом, когда растение сигнализирует о том, что оно обезвожено и находится в состоянии стресса, прислушаются ли мотыльки к предупреждению и избегут ли откладывания яиц на нем? Чтобы исследовать этот вопрос, мы провели несколько экспериментов", — пояснила соавтор работы профессор Лилах Хадани.

Как мотыльки используют звук для принятия решений

Экспериментальная часть работы была масштабной и тщательно продуманной. В условиях, когда у самок мотыльков не было визуального или обонятельного контакта с растением, они явно предпочитали откладывать яйца рядом с динамиком, который воспроизводил записанные звуки обезвоженного растения. При этом оглушённые насекомые теряли это предпочтение, что доказывало ключевую роль именно слуха.

Более показательным стал опыт с живыми растениями. Когда бабочкам предоставлялся выбор между здоровым (молчащим) и страдающим от засухи (издающим щелчки) растением, они практически всегда выбирали первое. Это указывает на способность насекомых интегрировать информацию из разных источников: в отсутствие других сигналов звук ассоциируется с растением как таковым, но в реальном контексте он правильно интерпретируется как признак плохого состояния и опасности для потомства.

Учёные также подтвердили, что реакция специфична именно для акустических сигналов растений. Звуки, издаваемые самцами мотыльков в схожем частотном диапазоне, не вызывали у самок аналогичного поведения при выборе места для кладки.

Интеграция данных подтвердилась и в тестах на обоняние: электроантеннограммы показали, что мотыльки по-разному реагируют на запахи увлажнённых и высыхающих растений. Таким образом, насекомое строит свою стратегию на комплексном анализе аудио- и хемосигналов.

Открытие акустического взаимодействия между растениями и насекомыми открывает новую страницу в экологии и изучении поведения. Вполне вероятно, что ультразвуковые щелчки, изначально бывшие просто физиологическим побочным эффектом, в процессе эволюции превратились в значимый сигнал, который "подслушивают" не только вредители, но, возможно, и опылители или естественные враги этих вредителей.

Это формирует сложную звуковую среду, полную скрытой от нас информации. Исследователи уверены, что данная работа — лишь первая ласточка в изучении целого неизведанного мира биоакустики флоры и её влияния на фауну.