V renomovaném časopisu CELL se objevil článek, který bezpochyby zaujme, vyvolá mnoho otázek a může vést i k zavádějícím interpretacím zejména těch, jimž mechanismy biologické evoluce nejsou zřejmé, nebo je případně zamítají a na svět se dívají přes esoteriku v přesvědčení, že v ní je ukryto jakési „vyšší“ pochopení světa. Studie 15členného týmu izraelské Univerzity v Tel Avivu totiž prokazuje, že minimálně některé rostliny stresované nedostatkem vláhy, nebo řezáním simulujícím okus býložravcem vydávají lidskému uchu neslyšitelné ultrazvukové praskání. Než budete číst dál, pokuste se o vlastní co nejlogičtější vysvětlení. Co myslíte, může jít o tichý nářek, něco jako volání o pomoc? Nebo varování jiných jedinců svého druhu? Případně zastrašení predátora? Či jde jen o vedlejší projev jiného procesu, který v rostlině probíhá, když je v ohrožení a zvuk tedy nesplňuje nijaký primární účel?
Samozřejmě, že autoři studie v ní nabízejí pravděpodobné vysvětlení, i když správnost svých předpokladů jednoznačně zatím nepotvrdili. Nejdřív ale věnujme několik řádků experimentům, jež odhalily, že reakci rostlin na dehydrataci nebo řezání doprovází tiché vysoké ultrazvukové pukání. Když se převede na nižší frekvence, vzdáleně připomíná zvuk praskající bublinkové folie.
Spustit záznam upraveného zvuku zde.
Tento akustický projev ale není vždy stejný, mění se nejen s druhem rostliny, ale i podle příčiny jejího stresu. Výzkumníky napadlo, že by bylo možné speciální akustický záznamový systém natrénovat pomocí konvoluční neuronové sítě na rozeznávání těchto jemných rozdílů a vyvinuli příslušné algoritmy pro hluboké strojové učení. Přístroje s takovou dovedností by v budoucnosti mohly například ve sklenících detekovat míru „pohody“ komerčně pěstovaných užitkových plodin a pomáhat řídit jejich zálivku.
K pokusům si vědci zvolili rostliny rajčat (Solanum lycopersicum) a tabáku (Nicotiana tabacum). Nahrávky pořizovali nejdříve ve větším, zvukově od okolí dobře izolovaném boxu, později pak ve skleníku. Každý objekt ze vzdálenosti 10 cm na ultrazvukových frekvencích od 20 do 150 kHz odposlouchaly dva citlivé směrové mikrofony.
Zmíněným „objektem“ nebyla vždy nějaká rostlina ve stresu, nebo v pohodě, ale kvůli změření rušivého akustického pozadí, nezbytného pro přesnou analýzu jim někdy v boxu byl pouze květináč naplněný hlínou či později jenom prázdný skleník. Měřenými hodnotami byl počet zvuků za hodinu a hladiny akustického tlaku a frekvence.
50 kHz je již překvapivě vysoký ultrazvuk, nicméně i v naší přírodě bychom objevili živočichy, kteří jsou schopni jej vnímat. Například můry, pravděpodobně i jiný hmyz, mezi savci třeba běžné myši. Některé zdroje mezi tvory s tak citlivým sluchem i v oblasti několika desítek kilohertzů řadí i psy. Navíc hladina akustického tlaku kolem 60 dB neodpovídá právě nejtiššímu, lehce přeslechnutelnému šepotu, spíše naší běžné klidné mluvě.
Je nezbytné připomenout, že izraelští vědci prvními, jen krátce trvajícími experimenty jev stresem podmíněného pukání potvrdili i u jiných druhů rostlin, například u pšenice, kukuřice, vinné révy, hluchavky objímavé (Lamium amplexicaule L), nebo kaktusu druhu Mammillaria spinosissima.
Takže pšenice dehydratační stres ohlašuje také. A když pšenice, tak pravděpodobně i jiné traviny. Také se vám při těchto informacích vkrádá otázka: jak myši na polích a loukách zvládají dobu sucha, či senoseče, když v jejich životním prostředí začne takhle „rambajzit“ každý stonek a ony to slyší? A co naši psi, když necháme usychat třeba trávník na zahradě? Žní se to však netýká, stonky obilí je tou dobou již jen příští suchou slámou.
Ale vraťme se k výsledkům výzkumu Univerzity v Tel-Avivu. Zbývá pro úplnost uvést, že zvukové projevy mají výrazný cirkadiální cyklus s maximem v dopoledních hodinách a druhý menší vrchol odpoledne, mezi 16. a 19. hodinou. Dostatečně zavlažené rostliny se téměř „nehlásí“, ale když začnou vysychat, počet zvuků se v následujících 4–5 dnech postupně zvyšuje, ale pak opět klesá.
##seznam_reklama##
Příčiny popsaného jevu zůstávají nevysvětleny. Jak bylo v úvodu zmíněno, Izraelci je přímo nezkoumali. Nicméně je bezpochyby víc než sporné a evolučně neobhajitelné, že by mohlo jít o nějakou „prosbu za déšť“, projev empatie v rostlinné říši nebo o varování okolí. To je navíc v případě sucha postiženo stejně. Co se predátorů týče, můry slyšící ultrazvuk by mohly být ovlivněny instinktem, který je varuje, aby na ohrožené, zvukem se prozrazující rostliny vajíčka nekladly a nesnižovaly tím úspěšnost přežití svých potomků. Jenže to by platilo jen pro některé rostlinné druhy. Navíc zvukové projevy se v noci, kdy klesá výpar, utlumují. Nicméně tato úvaha má už své racionální jádro. Nejpravděpodobnější vysvětlení je ale to, co uvádějí i samotní autoři – že jde o průvodní zvukový efekt kavitace ve stonku. Kavitace je jev, kdy se v kapalinách pohybují dutinky vyplněné plynem nebo parami. Když tlak kapaliny klesne pod tlak par v dutinkách, začnou praskat. Ke kavitaci u cévnatých rostlin dochází v xylému – pletivu, které přivádí a rozvádí minerální živiny z kořenové soustavy rostliny do nadzemních částí, kdy se potýkají s nedostatkem vody. Plyny v ní rozpuštěné expandují a vyplní buď cévy (tracheje), nebo cévice (tracheidy).
Video: Rostliny vydávají zvuky. Kredit: TAUVOD @telavivuniversity
Literatura
Itzhak Khait, et al.: Sounds emitted by plants under stress are airborne and informative, Cell DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.03.009