植物不聋-大量研究结果表明,借由花朵,植物可以听见动物的声响。

发布时间:3个月前   游览量:56   

一只正在辛勤采蜜的小蜜蜂 图片来源:Darren Staples / Reuters

在一片空旷无人的森林里,一棵树倒下会发出声音吗?——实际上,这一经典的哲学话题是以“植物无法听见声音”作为先决条件的。人们一般认为,除非有外力作用令其发出声响,否则植物就是无声无息的存在。正如科普作家蕾切尔·卡森(Rachel Carson)在书中描述的那样:若世间再也没有鸟儿的歌唱,春天便只剩下一片寂静。

但人类对大自然的刻板印象或许并不准确,大量研究结果表明,植物并非没有听觉,只不过人类没有意识到而已。作为一项小众学科,对植物声学的研究正日渐受到人们重视。日前,来自以色列特拉维夫大学的两位学者拉奇·赫德尼(Lilach Hadany)和尤西·约芙(Yossi Yovel)就对此进行了实验。第一组实验显示,有部分植物能够分辨出传粉动物的声音,并通过快速甜化花蜜来吸引它们。而在第二组实验中,科研人员发现某些植物能够发出十分尖锐的声响,甚至超出了人类的听觉范围,但仍可以在一定距离内被探测到。

该团队在发布了两篇早期研究报告后(目前这两篇论文尚未在科学期刊上发表),与几位独立科研人员进行了交流。一些人认为植物具有不俗的交流能力,其他人则对此表示怀疑。但除去分歧,所有科研人员一致表示,他们对“植物能够听到声音”的说法很感兴趣,但对“植物能够发出声响”的论调却仍然存疑。这些截然相反的观点凸显出了这一领域存在的极大争议,同时也让人们意识到,去研究与人体截然不同的生物体的感官世界,竟是如此困难重重。

长期以来,“植物交流”的概念始终存在争议。在过去数十年间,诸如古典音乐有益于植物生长、植物能够感知人类的情感变化等等伪科学论调层出不穷。来自加州大学戴维斯分校的理查德·卡班(Richard Karban)表示,这些哗众取宠且从未经过“严谨实验证明”的论调,不仅使相关研究领域蒙上了污点,更迫使科学家们对植物之间信号交换的概念产生了质疑。

然而大量研究结果表明,植物的确可以通过空气传播化学信号,向遥远的同伴发出危险警报,而与此同时,一旁的动物们极有可能正在窃听这些“讯息”。此外,植物也可以通过连接其根部的真菌网络(树维网)相互影响,不仅如此,它们对外物入侵引起的振动也十分敏锐,只有当昆虫发出正确的频率信号时,它们才会释放花粉。一旦感受到昆虫的咀嚼,这些植物便会立即产生防御性化学物质,以此来进行自我保护。

作为特拉维夫大学研究小组成员之一,赫德尼认为,植物完全有可能利用声音来制造振动。“植物与动物之间互动频繁,既然动物能够发出和听到声音,那么植物也有可能通过同样的方法来适应此种交流方式,”她说,“在验证这一想法时,我们尝试做出较为清晰合理的预测,最终结果令每个人都感到十分震惊。”

首先,两名小组成员玛丽恩·魏茨(Marine Veits)和伊扎克·海特(Itzhak Khait)对生长在海边的报春花进行了实验,观察它们是否能够听见声音。经过室内试验及实地考察,他们发现,这些植物对蜜蜂振翅发出的声音反应强烈,花蜜中的糖分浓度会大幅提升20%左右。但研究人员同时发现,它们只对蜜蜂振翅及授粉昆虫的低频声有反应,并且非常迅速,能在三分钟内提升花蜜甜度,以此来吸引蜜蜂。尽管不是每次都成功,但它们能够快速做好准备引诱下一位访客,毕竟,传粉者们总是会成群结队地出现。

植物对蜜蜂振翅发出的声音反应强烈

来自托雷多大学的海蒂·阿佩尔(Heidi Appel)对植物在面对动物振动时产生的反应进行了研究,“结果再次表明,植物的某些行为与动物十分相像。”她表示,古典音乐之类的事物与植物生态几乎毫无关联,难免会对后者产生一些难以解释的影响(某些基因也许会突然开启或关闭,但目前人类尚不清楚具体原因)。因此,通过模拟真实的蜜蜂传粉过程得到的实验结果,更具有实际的生态意义。

在这些研究中,植物的反应具有明显的进化意义。甜度较高的花蜜对传粉者更具吸引力,而吸引更多的传粉者就能显著增加植物的繁殖几率。但是,酿造高甜度的花蜜需要消耗大量精力,由此产生的花蜜还很可能被微生物降解,或是被非传粉昆虫偷走。因此,最理想的方式便是在需要的时候提升甜度,而蜜蜂振翅的嗡嗡声就是时机成熟的最佳信号。

但是,如果植物能听到声音,那么它们的“耳朵”究竟在哪里呢?研究人员称,其实就是花朵本身。他们利用激光还原了实验过程,结果显示,当蜜蜂开始拍打翅膀时,报春花的花瓣就会随之振动。如果我们用玻璃瓶罩住花朵,这些现象就不会发生,花蜜甜度也没有任何提升。换句话说,花朵本身与人类外耳肉褶的功能类似,能够将声音传导至植物体内(至于到底去了哪里,无人知晓)。“结果令人惊讶,”卡班说,“这也是迄今为止最令人信服的一组数据。这样一来,科学界就不得不重新审视他们对这一研究领域的质疑。”

来自悉尼大学的学者莫妮卡·加格里亚诺(Monica Gagliano)是植物声学研究的先驱,“这项发现令人振奋,”她指出,研究小组成员之一丹尼尔·查莫维茨(Daniel Chamovitz)“一开始对此也抱着深深的怀疑态度,甚至还有些不屑一顾。而现在,本着良好的科学探究精神,他正在通过实验来论证自己的想法,这种做法值得赞扬和鼓励”。

但对研究小组在第二组实验中提到的“植物能够发出声音”的论调,莫妮卡和其他人仍然持保留态度。科学家已经知道,每当茎干中有气泡破裂,植物便会发出爆裂的声响,此外,干旱也会加剧该现象的产生。但在实验过程中,通过安装在植物茎干上的麦克风,研究人员才能够记录下这些声响,而赫德尼和约芙想要知道,它们是否能通过空气传播到远处。如果是这样的话,也许它们的确能够向其他动植物传递信号。

研究小组决定利用烟草或西红柿作为实验对象,将其放在隔音盒里,同时放置两个高敏麦克风,接着便开始对收录到的声音进行分辨,以确认究竟哪一些是由所选植物发出的。令人欣喜的是,这种方法很快便奏效了,每隔几分钟,这些植物就会发出短暂且尖锐的超声波,尽管已经相对轻柔,但仍然超出了人耳的接收范围。在4英寸的距离上,它们的音量达到了60分贝,大致相当于人们日常对话的音量。赫德尼表示,“飞蛾和蝙蝠等生物对超声波十分敏感,当它们在田野里飞舞时,也许就能听到许多植物发出的声响。”

花朵本身与人类外耳肉褶的功能类似,能够将声音传导至植物体内

同时,研究团队还发现,处于高燥或受损状态下的植物产生噪音的频率更高。实验证明,计算机已经可以分辨病变植物和健康植物的声音,准确率大约为70%。我们不禁要问,既然计算机软件都可以做到,那么昆虫呢?飞蛾会利用声音来避免在受压植物上产卵吗?饥饿的蝙蝠能否听到植物被昆虫包围的声音?农民又能否依据这些声响来判断他们的作物是否需要更多水分呢?

威斯康辛大学密尔沃基分校的拉斐尔·罗德里格斯·塞维利亚(Rafael Rodríguez Sevilla)表示,研究人员应当对植物声学进行更为详尽的解读,如果不能确切分辨受损植物和健康植物之间爆裂声响的区别,就很难知道它们究竟能提供多少信息。那些自然界中的“偷听者”是否会利用声音频率的变化来做出判断呢?当然这并不常见,过程也十分短暂,而且容易随着距离的增加而有所减弱。“是的,从理论上讲,动物可能会利用这些声音来获取相关植物的信息,”莱顿大学的卡罗尔·腾·凯特(Carel ten Cate)表示,“但是,如果一株植物每小时仅产生20次0.1毫秒的软脉冲,那有什么意义呢?”由于声音可能会随着不同类型的受损或干燥程度而产生变化,动物们又究竟能从中收集到多少有用的信息呢?

罗德里格斯也补充说,“目前并没有迹象表明,这些爆裂声是植物在受压状态下所特有的,也许不过是因受损而产生的偶然现象而已。”赫德尼承认他的说法,但同时也表示,“如果这些声音确实存在,那么它们就能传递某种信号,即便这些信号并非是这些植物 ‘有意’发出的。”

若要消除质疑,赫德尼和约芙显然需要更多的实验数据支撑。目前,他们已经计划在一个更为自然真实的户外环境中进行实验,看看这些声音是否能在外界噪音环境中传播。“同时,我们还需要对特定的生物体进行测试,观察它们的反应,”赫德尼说,“当然,我们最想知道的,就是植物究竟能否听到其他植物的声音。”

本文作者Ed Yong是《大西洋月刊》科学记者。

(翻译:杨雅兰)

……………………


用户评论
猜你喜欢