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新研究指花能听到蜜蜂嗡嗡响 这让花蜜更香甜

月见草(Oenothera drummondii)的碗型花朵可能对它们的听力很重要。 PHOTOGRAPH BY DENNIS FRATES/ ALAMY

月见草(Oenothera drummondii)的碗型花朵可能对它们的听力很重要。 PHOTOGRAPH BY DENNIS FRATES/ ALAMY

在英国,一只棕黄相间的食蚜蝇(hoverfly )停在一朵布满露珠的月见草上。 PHOTOGRAPH BY MICHAELGRANTWILDLIFE/ ALAM

在英国,一只棕黄相间的食蚜蝇(hoverfly )停在一朵布满露珠的月见草上。 PHOTOGRAPH BY MICHAELGRANTWILDLIFE/ ALAMY

(36500365uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Michelle Z. Donahue 编译:涂玮瑛):花能听到蜜蜂嗡嗡嗡──这让花蜜更香甜。「我希望人们能理解,不是只有耳朵才有听觉。」

即使在最安静的日子里,这个世界仍充满了声音:鸟儿鸣唱、吹拂过林间的风沙沙作响,还有忙碌的昆虫嗡嗡叫。 掠食者与猎物的耳朵都能辨识出彼此的存在。

声音是生命及生存的基本要素,这让台拉维夫大学(Tel Aviv University)的研究人员莱拉柯. 哈达尼(Lilach Hadany)不禁要问:要是不只动物能感知到声音呢? 要是植物也能做到呢? 测试该假设的第一批实验最近发表于预印服务器「bioRxiv」上,显示至少在一个案例中,植物能够听到声音,这种能力赋予了一项真正的演化优势。

哈达尼的团队观察月见草(Oenothera drummondii)后发现,植物在感觉到授粉者翅膀振动的几分钟内,会暂时性提高花蜜的糖分浓度。 实际上,花朵本身具有耳朵的功能,能接收蜜蜂翅膀的特定频率,同时过滤掉无关的声音,例如风声。

最甜美的声音

身为演化理论家,哈达尼说她的研究问题源于她发觉声音是一种常见的自然资源──要是植物不像动物一样利用声音,就是浪费这种资源。 她认为,如果植物具有听到声音与响应声音的方法,就能帮助它们生存及传递遗传基因。

由于授粉是植物繁殖的关键,所以她的团队从研究花朵开始。 月见草在海滩上与台拉维夫周围的公园里茂盛生长,因为它具有很长的花期,而且产生相当多的花蜜,所以成为很好的候选研究对象。

为了在实验室里测试月见草,哈达尼的团队将月见草暴露在五种声音处理:无声、10公分外一只蜜蜂的录音,还有计算机合成的低、中、高频音。 接受无声处理的植物被放在阻隔振动的玻璃罐下,花蜜的糖分浓度没有显著增加。 暴露在高频音(158-160千赫)与中频音(34-35千赫)的植物也有相同结果。

但对于暴露在蜜蜂录音(0.2-0.5千赫)与低频音(0.05-1千赫)的植物而言,最终分析显示了明确响应。 在接收这些录音的三分钟内,植物的糖分浓度大幅升高20%。

他们的理论认为,给授粉者较甜的食物可能吸引更多昆虫,有机会增加异花授粉的成功率。 研究人员的确在实地观察中发现,如果在先前六分钟内曾有授粉者造访某株植物,则该株植物周围出现下一个授粉者的机率会增加九倍以上。

「我们发现实验真的成功时相当惊讶。 」哈达尼说:「但在其他环境、其他季节重复实验,并同时以室内及室外生长的植物作为研究对象后,我们对于研究结果非常有信心。 」

当作耳朵的花

该团队思考声音如何作用时,花朵经由传导与解读振动而扮演的角色也变得更引人好奇。 虽然花朵的形状与尺寸有很大差异,但有许多花是内凹或碗型。 这使它们非常适合接收并放大声波,就像卫星接收碟一般。

为了对每个声音频率的实验组测试振动效果,哈达尼与共同作者玛琳. 怀兹(Marine Veits)(当时是哈达尼实验室的研究生)将月见草的花放在一台称为雷射振动计的机器底下,这台机器能测量细微运动。 然后该团队比较这些花与那些接受不同声音处理的花,分析它们的振动差异。

怀兹说:「这种特别的花是碗型的,所以在声学上,我们可以合理推测,这种构造会振动并增加构造内部的振动。 」

确实如此,至少对于授粉者的频率是有作用的。 哈达尼说,她很高兴看到花的振动跟蜜蜂录音的波长是一致的。

她说:「我马上就看出实验成功了。 」

为了确认花是负责振动的构造,该团队也针对去除一片以上花瓣的花进行测试。 那些花无法与蜜蜂产生或计算机合成的低频音共鸣。
还有什么植物能听见

哈达尼承认,关于新发现的这种植物响应声音的能力,仍存在很多很多问题。 有些「耳朵」是不是比其他耳朵更适合接收特定频率? 还有既然蜜蜂能侦测小至1-3%的糖分浓度变化,为什么月见草还要大幅提高花蜜的甜度?

还有,这种能力可以赋予除了生产花蜜与授粉以外的优势吗? 哈达尼假设,或许植物会互相警告有草食动物消灭邻近植物的声音。 或者它们可能发出声音来吸引会参与散播种子的动物。

「我们必须考虑到,花已经与授粉者一起演化很久了。 」哈达尼说:「它们是活的实体,也需要在这个世界生存。 对它们而言,能感知环境是很重要的──如果它们无法四处移动时尤其如此。 」

光是这项研究就打开一个全新的科学研究领域,哈达尼称之为植物声学(phytoacoustics)。

怀兹想更了解研究团队观察到的现象背后的潜在机制。 举例来说,是什么分子性或机械性过程引起振动与花蜜反应? 她也希望这项研究会证实感知世界不一定需要传统的感觉器官。

「有些人可能会想,〔植物〕怎么可能听到声音或闻到味道? 」怀兹说:「我希望人们能理解,不是只有耳朵才有听觉。 」

理查德. 卡尔班(Richard Karban)是研究植物与害虫交互关系的专家,任职于加州大学戴维斯分校(University of California, Davis),他特别关注植物因为对声音产生反应而带来的演化优势。

「植物可能会以化学性方式感知它们的邻居,并评估周遭其他植物是否已经受粉。 」他说:「目前没有证据显示那样的事正在发生,但〔这项研究〕已经完成第一步了。」




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