顛覆認(rèn)知：原來花草樹木，既能聽聲，還會 “尖叫”

在夏天的樹林里，如果你閉上眼睛，會聽到風(fēng)吹過樹葉的沙沙聲，鳥兒的鳴叫，還有遠(yuǎn)處的蟬聲。人類和動物能感受到這些聲音并不奇怪，但一個看似天真的問題，卻讓科學(xué)家困惑：植物能“聽見”聲音嗎？

傳統(tǒng)印象中，植物是沉默而被動的。它們沒有耳朵，沒有神經(jīng)，也不會像我們一樣對聲波作出反應(yīng)。但近幾十年的研究逐漸揭開一個出人意料的事實：植物雖然沒有長耳朵，卻能感知聲波的振動，并把它轉(zhuǎn)化為生理信號，甚至改變自己的行為。

換句話說，植物并不“聾”。讓我們覺得安靜愜意的夏日森林，在植物的感官里，這可能是一個充滿了信號、警告和誘惑的嘈雜世界。

夏日樹林（圖片來源：Freepik）

蜜蜂的嗡嗡聲，讓花朵變甜

2019 年的一項研究發(fā)現(xiàn)，海邊月見草的花朵能夠“聽見”蜜蜂飛行的聲音，并迅速做出反應(yīng)來“討好”這些可以幫助授粉的昆蟲。

研究人員用激光測量發(fā)現(xiàn)，當(dāng)播放蜜蜂飛行的嗡嗡聲，或者頻率相似的人造聲音時，海邊月見草的花瓣會像“衛(wèi)星天線”一樣共振，捕捉到蜜蜂翅膀發(fā)出的特定頻率。

在“聽見”蜜蜂聲音的短短3分鐘內(nèi)，花朵中的花蜜含糖量平均增加了20%，仿佛在用甜味招攬“客人”停留。這樣的功能，使花朵只需要在最關(guān)鍵的時刻集中產(chǎn)生最甜的蜜，既節(jié)約了能量，又大大提高了傳粉成功的概率。

食蚜蠅為月見草花朵授粉（圖片來源：花植網(wǎng)）

更有趣的是，這些花朵不僅能“聽見”聲音，還能通過聲音辨別是誰。它們只對與蜜蜂振翅的聲音類似的低頻聲音有反應(yīng)，當(dāng)科學(xué)家為它們播放高頻聲波，例如蚊子振翅的聲音時，就不會有這種效果。

聲音，也是警覺的信號

聲音對植物的影響并不局限在花朵。如果說海邊月見草變甜是讓我們看到了植物對聲音的“外在行為”，那么下面這項研究，則是帶我們鉆進了植物的細(xì)胞內(nèi)部，去看當(dāng)聲音響起時，植物體內(nèi)究竟發(fā)生了什么樣的“微觀風(fēng)暴”。

這篇論文的研究對象是植物界的“小白鼠”——擬南芥。

擬南芥。這是一種植物實驗室中常用的模式植物，對它的研究徹底改變了我們對被子植物遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)的理解。（圖片來源：維基百科）

科學(xué)家讓擬南芥分別聽了250, 500, 1000, 2000, 3000 Hz等不同頻率的聲音，音量控制在80分貝，大約相當(dāng)于嘈雜的街道或大聲說話的音量。他們發(fā)現(xiàn)，外界的聲音，尤其是500hz的頻段，能夠讓它們的光合作用加強，體內(nèi)免疫相關(guān)物質(zhì)的水平也增多。

科學(xué)家分析，這種聲音對植物來說，可能聽起來類似毛蟲正在咀嚼葉子。也就是說，雖然植物還沒有受傷，但它們能區(qū)分環(huán)境中“危險的聲音”，并提前進入防御狀態(tài)，就像聽到敵人接近的警報一樣。

除此之外，科學(xué)家還研究了它們“聽見”聲音的機制。當(dāng)植物聽到聲音時，它們體內(nèi)被激活的基因中，有很多是“觸碰反應(yīng)基因”，就好像是含羞草感受到了我們的手指一樣。植物沒有長耳朵，它們是靠細(xì)胞骨架和細(xì)胞膜來感受聲波帶來的微小震動。在植物看來，聲音其實就是空氣對它的“撫摸”。

番茄的“尖叫”：植物也不是“啞巴”

聲音不僅是外部的信號，植物自己也會發(fā)出“聲響”。2023年，《細(xì)胞》雜志發(fā)表的一項研究中，科學(xué)家用特殊的超聲麥克風(fēng)監(jiān)測番茄和煙草發(fā)出的聲音。

當(dāng)這些植物在健康的時候，它們很“安靜”。但當(dāng)它們遇到生存壓力，如受到干旱或切割傷害時，會發(fā)出頻率在 20–100 千赫茲的超聲波。

雖然人耳聽不見這些聲音，但實驗設(shè)備能夠捕捉到清晰的“噼啪聲”。這些聲音并不微弱，它們的音量大約為65分貝，相當(dāng)于兩個人正常交談的音量大小。換句話說，植物在“叫喊”，只是與我們不能“同頻溝通”。如果我們有蝙蝠的耳朵，走進一個干旱的番茄大棚，可能會覺得那里吵得像個鬧市區(qū)。

實驗過程示意圖（圖片來源：《細(xì)胞》雜志（Cell），2023）

這些聲音從哪里來？ 研究人員認(rèn)為，這些聲音很可能是由“氣穴現(xiàn)象”引起的。當(dāng)植物受到壓力時，輸送水分的木質(zhì)部導(dǎo)管內(nèi)會形成氣泡并爆裂，從而產(chǎn)生震動波，被我們捕捉為“噼啪”聲。

顯微鏡下的植物細(xì)胞（圖片來源：維基百科）

不僅如此，進一步分析發(fā)現(xiàn)，不同的生存威脅還會導(dǎo)致聲波模式不同：缺水時聲音較為規(guī)律，而切割時則更加急促。研究人員訓(xùn)練了一套機器學(xué)習(xí)算法，它僅僅通過分析聲波的模式，就能以 70%的準(zhǔn)確率分辨出這株植物究竟是“渴了”還是“受傷了”。

這意味著，植物發(fā)出的聲音攜帶了具體的信息。科學(xué)家猜測，有沒有可能，周圍的其它植物也能“聽懂”這些聲響，從而提前意識到可能的生存威脅，調(diào)整自己的行為？

這一發(fā)現(xiàn)讓人重新思考植物社會的復(fù)雜性。原來，在我們感覺寂靜的草地和樹林里，可能充滿著植物之間的“對話”。植物不是靜止的雕塑，它們是敏感、活躍、甚至有點“吵鬧”的生命體。

生長繁茂的樹林（圖片來源：維基百科）

過去我們在談?wù)撝参飼r，往往關(guān)注空氣、水和土壤，但是被我們忽視的聲音背景，或許有著比我們想象的更大的作用。

人類社會的噪音轟鳴，是否掩蓋了植物想“聽見”的關(guān)鍵信息？而我們又能否利用植物的這些特性，創(chuàng)造出讓它們最“舒服”的聲場，幫助它們生長呢？在“植物聲學(xué)”這門新興的學(xué)科中，有許多這樣的問題還等待解答。或許，對植物來說，大自然本身就是一首不斷演奏的樂曲，而它們既是樂曲的聆聽者，也是參與者。

撰稿/張一凡

參考資料：
[1]. Ecology Letters → Flowers respond to pollinator sound within minutes by increasing nectar sugar concentration
[2]. Scientific Reports → Exposure to Sound Vibrations Lead to Transcriptomic, Proteomic and Hormonal Changes in Arabidopsis
[3]. cell → Sounds emitted by plants under stress are airborne and informative
[4]. Trends in Plant Science → Sound perception in plants: from ecological significance to molecular understanding

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