W skrócie
- Nasiona ryżu, które były eksponowane na dźwięk padających kropli deszczu, kiełkowały szybciej niż te, które nie były wystawione na ten dźwięk.
- Badania wykazały, że dźwięk deszczu może powodować przemieszczenie statolitów w komórkach nasion, co stymuluje ich wzrost.
- Naukowcy planują kontynuować badania, aby sprawdzić, jakie inne naturalne dźwięki i wibracje mogą wpływać na reakcje roślin.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu
Obserwacje te potwierdzają, że rośliny mogą odbierać - niejako "słyszeć" - dźwięki natury, i na nie reagować. "To badanie dowodzi, że nasiona potrafią wyczuwać dźwięki w sposób, który pomaga im przetrwać. Energia dźwięku deszczu wystarcza, aby przyspieszyć wzrost nasion" - skomentował współautor badania prof. inżynierii mechanicznej Nicholas Makris z Massachusetts Institute of Technology (MIT) w Cambridge (USA).
Aby przetrwać, rośliny rozwinęły w toku ewolucji zdolność odbierania różnych bodźców z otoczenia i reagowania na nie. Przede wszystkim reagują na światło, kierując się ku słońcu, dzięki czemu produkują energię potrzebną do życia i wzrostu. Dotyk może wywoływać u roślin stres, co aktywuje mechanizmy obronne, jak np. zwijanie listków u mimozy. Podobnie mogą działać toksyczne substancje zapachowe czy wysoka temperatura.
Zobacz również:
Rośliny doskonale wyczuwają grawitację
Rośliny "wyczuwają" również grawitację, dlatego ich korzenie rosną w dół. Pośredniczą w tym procesie obecne w niektórych roślinnych komórkach statolity. Struktury te mają większą gęstość niż cytoplazma komórkowa, mogą w niej dryfować, a kiedy opadają na błonę komórkową, stanowią sygnał informujący o kierunku działania siły grawitacji i o tym, w którą stronę powinien rosnąć korzeń kiełkującej rośliny. Z badań wynika też, że przesunięcie statolitu może stymulować dalszy wzrost nasiona.
Prof. Makris i Cadine Navarro z MIT sprawdzali, czy dźwięki występujące w naturze mogą poruszać statolity i w ten sposób pobudzać nasiona do wzrostu. W tym celu przeprowadzili doświadczenia z nasionami ryżu, które rosną naturalnie na polach zalanych płytką wodą.
Makris odwołał się do prac naukowców z lat 80. XX wieku, którzy wykazali, że dźwięk deszczu pod wodą jest znacznie głośniejszy niż w powietrzu. Ma to związek z tym, że woda jest gęstsza od powietrza, i ta sama kropla wytwarza pod wodą większe fale ciśnienia. "Jeśli więc jesteś nasionkiem, przebywającym w wodzie lub w ziemi, w odległości kilku centymetrów od uderzenia kropli deszczu - ciśnienie dźwięku, jakiego doświadczasz, jest równoważne temu, jakie odczuwałbyś w odległości kilku metrów od silnika odrzutowego w powietrzu" - wyjaśnił naukowiec.
Kropla deszczu generuje fale dźwiękowe
W wielokrotnie powtarzanych eksperymentach badacze zanurzali nasionka (łącznie około 8 tys. nasion) w płytkich pojemnikach z wodą i eksponowali je następnie na działanie kropel wody. Krople różniły się między sobą rozmiarami i padały z różnej wysokości, by naśladować lekki lub umiarkowany deszcz, albo silną ulewę.
Zobacz również:
Wykazali w ten sposób, że gdy kropla uderza w powierzchnię wody czy gleby, generuje falę dźwiękową, która wprawia otoczenie w wibracje. Dotyczy to również płytko zanurzonych w wodzie nasion. Wibracje te mogą być na tyle silne, że powodują przemieszczenie się statolitów w komórkach, a to z kolei jest sygnałem dla nasion i sadzonek do wzrostu i kiełkowania.
Okazało się, że grupy nasion wystawione na odgłosy wody kiełkowały o 30 do 40 proc. szybciej niż grupy nasion, które nie były wystawione na te dźwięki, ale poza tym znajdowały się w identycznych warunkach. Ponadto nasiona znajdujące się bliżej powierzchni wody lepiej wyczuwały odgłosy kropel i rosły szybciej w porównaniu z nasionami zanurzonymi głębiej lub położonymi dalej.
Naukowcy sugerują, że nasiona, które potrafią "słyszeć" deszcz, mogą mieć biologiczną przewagę, ponieważ jeśli znajdują się wystarczająco blisko powierzchni, aby reagować na dźwięk deszczu, prawdopodobnie znajdują się na optymalnej głębokości, aby wchłaniać wilgoć i bezpiecznie rosnąć w kierunku powierzchni.
Rośliny doskonale wyczuwają deszcz po dźwięku
Zespół przeprowadził następnie obliczenia, aby sprawdzić, czy fizyczne wibracje kropli faktycznie są wystarczające, aby poruszyć mikroskopijne statolity nasion. W tym celu badacze obliczyli amplitudę drgań dźwiękowych, jakie generowałaby kropla, i określili, w jakim stopniu przekładałoby się to na drgania nasiona oraz na przemieszczanie się statolitów w komórkach.
Zobacz również:
Udało im się potwierdzić, że odgłos deszczu rzeczywiście może powodować przemieszczanie statolitów. Ich zdaniem mechanizm ten prawdopodobnie leży u podstaw zdolności rośliny do "wyczuwania" odgłosu deszczu i wzrost w odpowiedzi na ten odgłos.
Makris i Navarro podejrzewają, że wiele podobnych rodzajów nasion może również reagować na odgłos deszczu. Teraz planują kontynuację badań, aby sprawdzić, jakie inne naturalne wibracje i dźwięki mogą "słyszeć" rośliny. W ich ocenie dźwięk deszczu jest np. podobny do wibracji generowanych przez inne zjawiska naturalne, takie jak wiatr.
Joanna Morga (PAP)
