Ученые из Тель-Авивского университета впервые предоставили доказательства акустического взаимодействия между растениями и насекомыми. Результаты исследования были опубликованы в журнале и показывает, что самки моли используют звуки, издаваемые растениями, для принятия важнейшего решения: выбора наиболее подходящего места для откладывания яиц. Эти звуки незаметны для человеческого уха, поскольку находятся в ультразвуковом диапазоне, но их улавливают моли, которые интерпретируют их как признаки стресса растений.
В лабораториях профессора Йосси Йовеля (Школа зоологии) и профессора Лилах Хадани (Школа растениеводства и продовольственной безопасности) – обе входят в состав Факультета наук о жизни имени Вайза Тель-Авивского университета – было проведено исследование. Работа осуществлялась под руководством студентов доктора Ря Сельцера и Гая Зер Эшеля при участии специалистов из Института защиты растений Института Волкани. Данное исследование стало продолжением предыдущей работы той же группы ученых, выполненной два года назад и показавшей, что растения, подвергаясь стрессовым воздействиям, испускают ультразвуковые сигналы.
Профессор Йовель отмечает, что это открытие стало отправной точкой для нового направления исследований, посвященных акустической коммуникации между растениями и животными. Тогда нам удалось установить, что растения издают звуки, однако возник более интересный вопрос: используют ли животные, способные их слышать, эти сигналы для принятия решений? Известно, что многие насекомые, постоянно взаимодействующие с растениями, способны воспринимать эти звуки. Наша цель заключалась в том, чтобы выяснить, обнаруживают ли они их и реагируют ли на них.
Профессор Хадани описывает методологию, примененную в исследовании: «Мы решили сконцентрироваться на самках моли, поскольку они обычно откладывают яйца на растениях, предназначенных для питания их личинок после вылупления. Мы предположили, что самки будут искать наиболее подходящее место для откладки яиц – здоровое растение, способное обеспечить полноценное питание потомству. Будут ли моли избегать откладки яиц на растениях, издающих акустические сигналы, указывающие на стресс, например, вызванный обезвоживанием? Чтобы найти ответ на этот вопрос, мы провели ряд экспериментов.
Звук как решающий фактор
Целью первого эксперимента было отделение слуховых сигналов от других стимулов, например, цвета или запаха растений. Для этого исследователи поставили перед бабочками две коробки: из одной динамик воспроизводил звуки томатных растений, подвергшихся водному дефициту, в то время как другая коробка не содержала звука. Вопреки ожиданиям, бабочки четко предпочли коробку с звуком, вероятно, связывая ее с живым растением, несмотря на то, что оно издавало сигналы, указывающие на дискомфорт.
Когда исследователи отключали слуховые органы насекомых, их поведение претерпело значительные изменения: бабочки начали откладывать яйца в обе коробки с одинаковой вероятностью. Это позволило сделать вывод о том, что бабочки не просто слышат звуки, издаваемые растениями, но и используют эту информацию при выборе места для откладывания яиц.
Во втором эксперименте исследователи создали более правдоподобную ситуацию: бабочек поместили перед двумя здоровыми растениями томата, но одно из них сопровождалось звуками, имитирующими стресс у растения. В этой ситуации самки выразили четкое предпочтение тихому растению, рассматривая его как более защищенное место для развития потомства.
Только звуки, издаваемые растениями, а не любые звуки
Для исключения возможности реакции бабочек на любые ультразвуковые сигналы, исследователи провели дополнительный эксперимент. В ходе этого опыта одна из коробок воспроизводила звуки самцов мотыльков, частота которых соответствовала частоте стрессовых растений. Однако самки не показали каких-либо предпочтений, распределяя яйца случайным образом. Это позволило установить, что их поведение обусловлено не общими звуками, а конкретно сигналами, испускаемыми растениями.
Ученые утверждают, что данное исследование предоставило первые свидетельства непосредственного акустического взаимодействия между растениями и насекомыми. Тем не менее, мы считаем, что это лишь отправная точка. Акустическая коммуникация между растениями и животными, скорее всего, имеет множество проявлений и выполняет различные функции, которые нам еще предстоит выяснить. Это обширная и малоизученная область, представляющая собой целый мир, ожидающий открытий.
Данное открытие указывает на перспективные пути для дальнейших исследований в сферах устойчивого сельского хозяйства и борьбы с вредителями. Возникает вопрос: возможно ли применение акустических сигналов для защиты сельскохозяйственных культур, учитывая, что бабочки проявляют явное избегание больных растений?