2022年02月24日 09:00 新浪科技綜合 不要以為植物很安靜,受到什麼打擊都不聲不響。 其實是我們的耳朵,沒聽到它們的聲音…… 撰文 | 栗子 審校 | Clefable 人類在承受壓力又無處釋放的時候,可能會跑去一個空曠的地方用力大喊,仿佛這樣就能把積壓的情緒排出體外,消散在空氣裏。 假如是一株植物遭遇生存壓力,想到處亂跑或許不大現實。 但即便不能輕易移動,它發出的聲音依然可以穿過空氣,飄去更遠的地方。 通常,人類只靠自己的耳朵很難聽到這些聲音,才會以為植物是一群沉默的生命。 但實驗室裏的科學家們卻在設備的幫助下,收集到了植物「呐喊」時的聲波。 當然,在此之前研究人員要先施加一些傷害,才能逼得植物喊出聲來。 所以,他們到底做了什麼? 受了傷,就尖叫 來自以色列特拉維夫大學的伊紮克·凱特(Itzhak Khait)和他的同事,為了捕捉植物的聲音,給它們設定好兩種困境,一是幹旱,二是莖被切割。 接受這些考驗的選手,都是我們比較常見的植物,番茄和煙草。 實驗開始前,它們都在濕潤的土壤中健康地生長。 而實驗開始後,植物的命運就有了分別:一部分再也沒被澆水,一部分被切斷了莖,還有一部分繼續在正常的條件下生活,是對照組。 實驗在隔音箱裏進行,收音設備就放在距離植物10厘米遠的地方,聽著植物受到不同傷害之後,都會發出怎樣的聲音。 結果,不論是遭受幹旱脅迫的植物,還是莖被切斷的植物,都發出了不小的聲響:音量在65分貝左右(通常兩人面對面講話的音量約有60分貝),頻率在20 000~100 000赫茲之間,是超聲波。 人類的耳朵,大概只能聽到20~20 000赫茲之間的聲音,且隨著年齡漸老,這個範圍還會縮小。 所以,如果把收音設備換成一個人,站在距離植物10厘米遠的地方,不太可能捕捉到那麼高頻率的「尖叫」。 這些叫喊聲,還來得十分頻繁。 受到幹旱脅迫的番茄植株,平均每小時發出35聲,煙草植株是11聲。 而當莖被切割,番茄植株在接下來的一小時內,平均發出25聲,煙草植株則是15聲。 相比之下,沒有遭遇幹旱又沒有被切割的植物,只是偶爾發出聲音,平均每小時測不到一次。 所以科學家相信,這些超聲波就是植物面臨生存壓力時做出的反應。 當然,除了缺水和被切,植物還會面臨許多其他的壓力,未必每一種都能形成尖叫聲。 這聲音是怎麼產生的? 聲音,無非是物體在振動。 早在上世紀60年代,就有科學家在植物幹旱時檢測到了振動,並且相信那些振動是空穴現象(cavitation)帶來的。 缺少水分時,植物的木質部當中,水裏溶解的空氣會形成氣泡,然後氣泡不斷膨脹乃至爆裂,這便是一種空穴現象。 而空穴現象會讓植物體內的應力重新分布,當應力在一個部位集中起來,就有可能快速釋放出大量的能量:是機械能轉化為了聲能,所以這個過程被稱作「聲發射」(Acoustic Emission,AE)。 1966年的研究中,科學家在蓖麻的葉子和葉柄上,都檢測到了振動(圖片來源:Milburn & Johnson) 半個多世紀前的研究者,正是通過檢測植物發射出的波形,發現了它在振動。 如今在工業上,人們也常常用聲發射的原理,來檢驗一塊材料有沒有缺陷。 如果利用多枚傳感器,還可以確定缺陷所在的具體位置。 只不過,用聲發射來檢測某塊材料或某株植物的時候,通常需要把傳感器直接連在被測的物體上。 所以在過往研究當中,科學家雖然捕捉到植物的聲音,但聲波都是依靠植物體本身來傳播、並被設備接收到的,不能證明外界也有機會聽到那些聲音。 但這一次,特拉維夫大學的研究團隊把收音設備放在10厘米遠的地方,就證明了植物在缺水或是遭受切割的情況下,發出的超聲波確實在空氣裏傳播了。 而這意味著,即便人類聽不到,還可能有其他動物聽得到。 科學家說,他們收集到的那些超聲波,對許多哺乳動物(如小鼠)和昆蟲(如蛾)來說,站在3~5米之外也可能聽到。 這對研究者來說十分重要。 超聲波和超聲波,還有區別 研究團隊發現,雖然在幹旱和莖被切割時,植物都發出了超聲波,但在兩種不同的壓力之下,植物發出的超聲波還是有些差別。 具體說來,他們寫了一個機器學習算法,也就是AI,把兩種情況下收集到的聲波投喂給AI,幫它訓練出區分幹旱植物和被切植物的能力。 訓練完成後,AI分辨二者的正確率超過了70%。 這就表示,幹旱植物發射的聲波,與莖被切斷的植物發射的聲波,對AI來說有所不同。 而AI能分辨出二者的差別,其他動物聽了也有可能分辨出來。 科學家說,如果某種在植物身上寄生的昆蟲,能聽出聲波中的不同,就有可能利用這個信息,讓自己不要在一株幹旱的植物上產卵。 如果有一種在植物身上取食的昆蟲,它的天敵能聽出聲波中的不同,就有機會順著聲波傳來的方向奔去,捕捉到更多的昆蟲,保護植物的安全。 另外,能聽到聲音的不只是動物。 過往的研究顯示,植物也擁有很強的感知能力,除了對觸摸有反應(如含羞草會閉合),對包含聲音在內的許多刺激也都有反應。 如果一株植物陷入了幹旱的困境,而另一株植物聽到它的尖叫聲,同樣可能觸發某種機制來保護自己。 當然,在這些想法得到證實之前,科學家們還有很長的路要走。 原論文: 參考鏈接: 《壓力大的時候,植物也會尖叫,而且超級響》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 科學報 cn-n.net,請記得按讚、收藏及分享。
音調
速度
音量
語言
壓力大的時候,植物也會尖叫,而且超級響
精確朗讀模式適合大多數瀏覽器,也相容於桌上型與行動裝置。
不過,使用Chorme瀏覽器仍存在一些問題,不建議使用Chorme瀏覽器進行精確朗讀。