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植物也會(huì)說話？?jī)x器傾聽植物“吶喊”

2019-12-16 10:29:41來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：植物閱讀量：3775

　　【儀器網(wǎng) 時(shí)事聚焦】除了志怪故事中的樹怪花妖，植物在我們印象中一直是不能言語也沒有思想的沉默形象。雖然看似天方夜譚，但實(shí)際上看似沉默的植物界實(shí)際上卻“人聲鼎沸”，熱鬧得像一個(gè)菜市場(chǎng)。植物們用人類的感官難以捕捉的方式密切交流著。

　　早在幾十年前，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了植物之間可能存在某種交流方式。1983年，美國華盛頓大學(xué)的兩位植物學(xué)家發(fā)現(xiàn)受損的樹葉會(huì)釋放一種借助空氣傳遞的化學(xué)信號(hào)，使健康的樹能接受到來自受到傷害的樹的信息。雖然在當(dāng)時(shí)沒有人相信他們的研究，但2000年，美國加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校的一位生態(tài)學(xué)家證實(shí)這一點(diǎn)，他發(fā)現(xiàn)植物可以通過“植物源揮發(fā)性有機(jī)化合物(BVOCs)”與其他植物甚至昆蟲傳遞信號(hào)。

　　除了BVOCs，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)植物可以通過根際真菌網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交流。以色列的一個(gè)研究小組通過對(duì)豌豆的研究發(fā)現(xiàn)植物的根部之間存在交流。但他們沒有找到根部交流是如何實(shí)現(xiàn)的。不久之后，有研究指出，植物根部的交流依靠的是一種絲狀真菌。這種真菌在絕大多數(shù)植物的根部都存在，它承擔(dān)起了傳遞信息的作用。

　　雖然有越來越多的證據(jù)表明植物之間確實(shí)可以互相交流，但是植物可以跟動(dòng)物一樣通過聲音交流嗎？很多科學(xué)家都試圖尋找答案。上世紀(jì)70年代，澳大利亞的科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)植物在嚴(yán)重干旱時(shí)會(huì)發(fā)出聲音。2002年，英國和日本的科學(xué)家合作設(shè)計(jì)出由放大器、合成器和錄音器組成的“植物活性翻譯機(jī)”，發(fā)現(xiàn)植物在不同情況下會(huì)發(fā)出不同的聲音。2012年，植物學(xué)家莫尼卡·加利亞諾發(fā)現(xiàn)植物可以通過根的規(guī)律性“點(diǎn)擊”發(fā)出聲音，并在自己的論文中引用了一篇文章，稱在水中培養(yǎng)的玉米會(huì)發(fā)出輕微的聲音影響根的生長方向。這種聲音的頻率為220Hz左右，可以被人類聽到。雖然許多科學(xué)家仍然持懷疑態(tài)度，但對(duì)植物聲音的研究并沒有就此停止。

　　近日，以色列的科學(xué)家記錄下了番茄和煙草在莖稈被切斷和面臨干旱時(shí)發(fā)出的空氣傳聲。他們?cè)陔x植物10厘米遠(yuǎn)的地方設(shè)置了可以接收范圍在20~100千赫茲內(nèi)的超聲波的儀器，后發(fā)現(xiàn)，在干旱情況下番茄平均每小時(shí)會(huì)發(fā)出35次聲音，煙草是11次；而在莖稈被切斷的情況下，番茄平均每小時(shí)發(fā)出25次聲音，煙草15次。作為對(duì)照組的植物平均每小時(shí)發(fā)出的聲音只有不到1次。研究人員還發(fā)現(xiàn)，雖然人類聽不到這種聲音，昆蟲和一些哺乳動(dòng)物卻可能對(duì)此作出反應(yīng)。為了區(qū)分這些聲音代表的含義，研究人員訓(xùn)練了一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，這個(gè)模型可以根據(jù)聲音的強(qiáng)度和頻率判斷植物發(fā)出的聲音是因?yàn)槿彼€是莖稈被切斷。

　　研究植物的聲音可以對(duì)農(nóng)業(yè)帶來巨大的影響。一般來說，農(nóng)作物的灌溉都是依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行定期灌溉，病蟲害也需要植物受到明顯的損害才能被發(fā)現(xiàn)。如果人們可以解讀植物的聲音，就可以準(zhǔn)確得知植物的狀態(tài)，在作物缺水的時(shí)候及時(shí)灌溉，遭遇病蟲害時(shí)也可以及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。這將開辟精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的新領(lǐng)域。

　　在此之前，收集更多的植物聲音以及與之對(duì)應(yīng)的情況是非常有必要的。而這些都需要依靠?jī)x器的技術(shù)發(fā)展。植物的聲音極其細(xì)微，目前科學(xué)家也只做到了在距離10厘米的地方采集聲音，如果距離更遠(yuǎn)，就需要靈敏度更高的儀器，以及更強(qiáng)大的將植物發(fā)出的聲音與其他環(huán)境噪音分辨出來的能力?，F(xiàn)在，對(duì)植物聲音的研究才剛剛開始，我們需要做的還有很多。

　　資料來源：中國科學(xué)報(bào)

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