درک ارتباطات صوتی گیاهان: کشف الگوهای نوین سیگنال های فراصوتی

دریافت جدید درباره ارتباطات گیاهان: سیگنال‌های صوتی فراصوتی

هرچند گیاهان فاقد سیستم عصبی هستند، اما آن‌ها سازوکارهای شگفت‌انگیزی برای برقراری ارتباط در شرایط تنش تکامل داده‌اند که یکی از آن‌ها از طریق امواج صوتی فراصوتی رخ می‌دهد؛ امواجی که خارج از محدوده شنوایی انسان هستند. تحقیقات جدید دانشگاه تل‌آویو ارتباط جالبی میان این سیگنال‌های استرسی نامحسوس گیاهان و رفتارهای تولید مثلی حشرات نمایش داده‌اند، و درک ما از تعاملات گیاه و جانور را گسترده‌تر ساخته‌اند.

زمینه علمی: شناسایی اولتراسوند گیاهی

سال‌هاست دانشمندان می‌دانند که گیاهان در مواجهه با عوامل محیطی همچون خشکی یا آسیب فیزیکی، سیگنال‌های شیمیایی یا نشانه‌های بصری آزاد می‌کنند. اکنون پژوهش‌های نوین نشان می‌دهد که گیاهانی مانند گوجه‌فرنگی وقتی دچار کم‌آبی یا آسیب می‌شوند، صدای «کلیک» فراصوتی با بسامد بالا تولید می‌کنند. این صداها که بالاتر از محدوده شنوایی انسان است، پژوهشگران را واداشت تا بپرسند آیا جانداران ساکن همان اکوسیستم می‌توانند این سیگنال‌ها را دریافت و به آن واکنش نشان دهند.

رویکرد آزمایشی: واکنش شب‌پره به سیگنال‌های استرس گیاهان

برای یافتن پاسخ، گروهی به سرپرستی زیست‌شناس یوآل یوسی و تکامل‌شناس لیلاخ هدنی، آزمایش‌هایی را با شب‌پره کرم برگ‌خوار پنبه مصری (Spodoptera littoralis) که آفت رایج کشاورزی و میزبان تخم‌گذاری روی گیاهان است، طراحی کردند. در این آزمایش‌ها، رفتار تخم‌گذاری شب‌پره‌های ماده در مواجهه با موقعیت‌های مختلف و در شرایط وجود صداهای فراصوتی ناشی از استرس گیاه بررسی شد.

توضیح آزمایش‌ها و شیوه اجرا

در اولین آزمایش، شب‌پره‌ها در انتخاب بین دو جعبه قرار گرفتند: یکی ساکت و دیگری دارای پخش صدای فراصوت گیاه گوجه‌فرنگی دچار کم‌آبی. جالب اینکه شب‌پره‌ها تمایل بیشتری به جعبه دارای صدای گیاه نشان دادند و آن را به منزله میزبان بالقوه ترجیح دادند. وقتی اندام شنوایی شب‌پره‌ها غیرفعال شد، انتخاب محل تخم‌گذاری آن‌ها تصادفی شد که نقش کلیدی نشانه‌های صوتی را تأیید نمود.

در آزمایش دوم، دو گیاه سالم گوجه‌فرنگی ارائه شد که یکی از آن‌ها همراه با پخش صدای استرسی و دیگری بدون صدا بود. این‌بار، شب‌پره ماده ترجیح داد تخم‌های خود را روی گیاه ساکت بگذارد، که نشان‌دهنده حساسیت و گزینش دقیق‌تر آن‌ها برای انتخاب گیاهان سالم جهت تغذیه لاروهاست.

در آزمایش کنترل سوم، صدای فراصوت گیاه جای خود را به صدای جفت‌طلبی شب‌پره نر داد اما تفاوت رفتار شب‌پره‌ها مشاهده نشد و این موضوع گویای آن بود که واکنش حشره‌ها مختص سیگنال‌های صوتی تولید شده توسط گیاه است و نه هر صدای فراصوتی.

یافته‌های کلیدی: شنود جانوران بر سیگنال‌های گیاهی

مطالعات دانشگاه تل‌آویو نخستین شواهد تجربی را ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد شب‌پره‌ها و احتمالاً سایر حشرات، به سیگنال‌های صوتی گیاهان حساسند و از آن برای هدایت تصمیمات مهمی چون محل تخم‌گذاری استفاده می‌کنند. این موضوع دریچه‌ای نو به پیچیدگی‌های پنهان اکوسیستم‌ها می‌گشاید: گیاهان با ارسال سیگنال‌های فراصوتی هنگام تنش، حضور خود را اعلام می‌کنند و حشرات نیز بر اساس آن رفتار خود را تطبیق می‌دهند. به گفته یوسِل، «ما فرض کردیم اگر حشرات این صداها را بشنوند، ممکن است رفتارهای اکولوژیکی خود را تغییر دهند که پژوهش ما این فرض را تأیید کرد.»

برای گیاهان، تولید سیگنال صوتی فراصوت می‌تواند راهبردی برای بقا باشد که رفتار علف‌خواران یا گرده‌افشان‌های مفید را تحت تأثیر قرار داده و برای حشرات نیز شنوایی دقیق، مزیتی تطبیقی موجب می‌شود.

پیامدهای گسترده و چشم‌انداز آینده

این یافته‌ها نه تنها شناخت ما از زیست‌صوت‌شناسی گیاهی و ارتباطات بین گونه‌ای را توسعه می‌دهند، بلکه امکان مدیریت پایدار آفات را نیز مطرح می‌سازند؛ بطور مثال، کشاورزان در آینده می‌توانند با تنظیم یا تقلید سیگنال‌های استرسی گیاهان، رفتار آفات را مدیریت کرده و گیاهان زراعی را بدون اتکا به سموم شیمیایی بیشتر محافظت کنند.

همچنین، این مطالعه گمانه‌هایی درباره وجود شبکه‌ای گسترده‌تر از سیگنال‌های صوتی در طبیعت ایجاد می‌کند؛ نه‌تنها بین گیاهان و حشرات، بلکه شاید میان خود گیاهان. پژوهشگران بر این باورند که دنیای سیگنال‌های صوتی تولید شده توسط گیاهان هنوز در قدم‌های نخستین شناسایی است و تعاملات پنهان بسیاری می‌تواند در آینده کشف شود.

جمع‌بندی

این پژوهش پیشرو دانشگاه تل‌آویو نشان داد انتشار سیگنال‌های استرسی فراصوت توسط گیاهان می‌تواند شب‌پره‌ها را از تخم‌گذاری روی گیاهان بیمار باز دارد و نگرش ما به ارتباطات گیاه-حشره را متحول می‌کند. با کشف این تعاملات صوتی پیچیده، دانشمندان گامی مهم در رمزگشایی زبان خاموش گیاهان و فرصت‌های نوین برای حفظ تنوع زیستی و نوآوری در کشاورزی برداشته‌اند.