Исследователи из Тель-Авивского университета сделали сенсационное открытие: при стрессе растения издают ультразвуковые звуки в диапазоне 40-80 кГц. Эти акустические сигналы — своеобразные крики о помощи — возникают при недостатке воды, повреждении или других стрессовых факторах и могут быть зафиксированы с помощью высокочувствительных микрофонов. Открытие стало революционным шагом в понимании коммуникации растений и имеет огромные перспективы в области сельского хозяйства и охраны окружающей среды.

Стрессовые звуки растений: почему и как это происходит

При определенных условиях растения, такие как томаты и табак, издают отчетливые щелчки, интенсивность и частота которых зависят от типа и степени стресса:

• Засуха: растения томатов издают около 35 звуков в час, когда страдают от недостатка воды.
• Повреждение стебля: срезанные стебли томатов производят до 25 щелчков в час.

Эти звуки уникальны для каждого стрессового фактора и могут различаться с помощью алгоритмов машинного обучения. Технология анализа позволяет точно распознавать, какие именно проблемы переживает растение — от засухи до механических повреждений. По словам ученых, такая классификация достигает точности 70%.

Как «крики» растений могут изменить подход к сельскому хозяйству

Звуки, издаваемые растениями под воздействием стресса, могут использоваться для неинвазивного мониторинга их состояния. Технология фиксирования ультразвуковых сигналов открывает новые возможности для точного земледелия:

• Раннее выявление стресса: звук может сигнализировать о проблеме задолго до видимых симптомов, таких как увядание листьев. Это поможет фермерам оперативно решать проблемы, минимизируя потери урожая.
• Целенаправленное вмешательство: точная диагностика позволяет сократить использование воды и химикатов, снижая затраты и уменьшая воздействие на окружающую среду.

Влияние на экологию и динамику экосистем

Появление ультразвуковых сигналов также открывает новые перспективы в исследовании межвидовых взаимодействий в экосистемах. Ученые предполагают, что эти сигналы могут влиять на других представителей флоры и фауны, особенно на насекомых, которые способны воспринимать ультразвуки. Вероятно, определенные виды насекомых используют эти звуки, чтобы находить «стрессовые» растения, ставшие для них легкой добычей. Это открытие может сыграть ключевую роль в разработке экологически безопасных методов контроля над вредителями.

Технология обнаружения и обработки ультразвуков

Для фиксации ультразвуковых сигналов ученые применяют высокочувствительные микрофоны и машинное обучение. В процессе экспериментов звуки записывали в условиях лабораторий и теплиц, чтобы исключить внешние помехи. Анализируя сотни записанных звуков, исследователи добились точного определения источника стресса.

Технические параметры ультразвуков:

• Диапазон частот: 40-80 кГц
• Интенсивность: 45-80 децибел, сопоставима с обычным разговором
• Продолжительность: от 0,3 до 2 миллисекунд

Будущее сельского хозяйства: как звуки стресса спасут урожай

Использование акустических технологий в сельском хозяйстве открывает новый горизонт для внедрения умных решений. Понимание состояния растений по их звукам даст возможность не только повысить производительность, но и перейти к более устойчивым методам ведения сельского хозяйства. Это важно в условиях меняющегося климата и роста населения.

Заключение

Открытие звукового общения растений дает не только уникальное понимание их физиологии, но и способно изменить подход к мониторингу и уходу за урожаем. В ближайшем будущем сельское хозяйство сможет предсказывать проблемы на основе звукового анализа, делая его более экологичным и продуктивным.