植物「說話」的奧秘如何被揭開

   【新華社耶路撒冷4月25日電】(新華社記者王卓倫)在以色列特拉維夫大學喬治·S·懷斯生命科學學院的門外，一排由白色塑膠薄膜搭建起的實驗室看起來如同普通的溫室大棚。正是在這裡，研究人員通過實驗揭示了看似“靜默無語”的植物“說話”的奧秘。
    近日，以色列特拉維夫大學的研究人員在美國《細胞》雜誌上發表論文說，植物會在受到壓力時發出更多聲音，只不過植物發出的獨特聲音頻率很高，超出了人耳的聽覺範圍。
    記者日前實地探訪了喬治·S·懷斯生命科學學院的大棚實驗室。走進大棚，首先映入眼簾的是置於一盆番茄植株前的兩個超聲波麥克風，它們便是研究人員為植物安放的“話筒”。領銜這項研究的喬治·S·懷斯生命科學學院植物科學與食品安全係教授莉拉赫·哈達尼介紹說，這種特殊“話筒”主要應用於蝙蝠超聲波信號研究，內置的傳感器能將超聲波信號轉換為更易被人識別的電信號。
    “嗒……嗒……嗒……”一盆番茄植株發出的聲音被轉換成人耳能聽到的聲音，清晰回蕩在大棚內，旁邊的電腦螢幕上顯示著這一聲音的聲波波形。記者看到，“話筒”與番茄植株距離約10釐米，兩者並不直接接觸。哈達尼說，這樣放置是為了排除幹擾。
    據她介紹，在實驗過程中，研究人員將缺水、莖被剪斷等壓力狀態下的植物和水分充足、完好無損的植物同時置於隔音箱內，並把這些隔音箱放在安靜、隔離、沒有背景雜音的地下室。後來，他們又將裝有植物的隔音箱放在有大量背景雜音的溫室中，通過記錄植物處在不同條件下的發聲情況建立起廣泛的音頻數據庫。
    研究人員還用專門開發的機器學習演算法識別和分析收集到的聲音。結果顯示，植物發出的聲音頻率範圍為40千赫至80千赫，超過了約16千赫的人耳聽力上限。
    “通過演算法工具，植物的聲音可以從溫室裡的各種噪音中被分離出來——包括人交談的聲音、空調和電腦等設備的噪音、室外的雨聲等，準確率超過99%。”哈達尼說。 
    特拉維夫大學就這項研究發表的聲明說，未感到壓力的植物平均每小時發出不到一次聲音，而“壓力山大”的植物每小時會發出幾十次聲音。哈達尼進一步向記者解釋說，在不同“口渴”程度下，植物的發聲情況也明顯不同。例如，針對番茄植株的實驗顯示，植株在停止澆水的第二天被監測到發聲，接下來這種發聲變得愈加頻繁，到第五天時發聲次數達到峰值，然後呈下降趨勢。“因此，當番茄植株感到極度痛苦時，它反而不會發出任何求救聲了。”哈達尼說，據此可以推測，植物的聲音很可能是在缺水過程中、而非在完全無水狀態時發出的。她表示，未來隨著相關傳感器的研發，這類資訊將為植物何時需要澆水提供重要依據，進一步助力精準灌溉。
    研究人員近日接受《以色列時報》採訪時說，植物能夠發出聲音可能與莖中的“氣穴”現象有關。當植物感到壓力時，氣泡會在木質部中成形、膨脹和坍塌。木質部指維管植物體內具有輸導和機械作用的一種複合組織，由導管、管胞、木纖維和木薄壁細胞等組成，常與韌皮部結合組成維管束，分佈在植物體內形成維管系統。
    哈達尼表示，研究還發現，不同植物發出的聲音會有所不同。她拿出手機，播放此前監測到的葡萄藤株發出的聲音。記者聽到，相比於番茄植株的聲音，葡萄藤株發出的聲音更尖銳。
    “除這兩種植物外，目前我們還已監測到煙草、小麥、仙人掌的植株發出的聲音。通過聲波轉換裝置，人耳能分辨出它們發出的聲音存在明顯差異。”哈達尼說。
    既然植物並非“靜默無語”，那麼它們“說話”能被其他植物或動物聽到、甚至存在彼此交流的可能性嗎？研究人員認為，植物發出的聲音可能會被聽覺較靈敏的哺乳動物和昆蟲在近距離內聽到，例如蝙蝠、老鼠、飛蛾等，但這需要進一步實驗證實。或許在不久的將來，人類會探索到一個更豐富的植物聲音世界。