Команда японских ученых под руководством молекулярного биолога Масацуги Тойоты из Университета Сайтама впервые в истории зафиксировала на видео то, как общаются между собой растения. Результаты соответствующего исследования опубликованы в научном журнале Nature Communications, передает Earth.com.
Ученые впервые зафиксировали то, как растения, которые пребывают в благополучных обстоятельствах, реагируют на летучие органические соединения (ЛОС), которые выделяются другими растениями вследствие механических повреждений или нападения насекомых. Выяснилось, что когда такая «информация» про угрозу поступает еще не пострадавшим растениям, у них активизируются некоторые защитные механизмы.
«Такая межрастительная коммуникация защищает растения от экологических угроз», – добавляют ученые.
Исследование коммуникации растений
Экспериментальная установка включала воздушный насос, соединенный с контейнером с листьями и гусеницами, и еще одну камеру, в которой содержался Arabidopsis thaliana – распространенный сорняк из семейства горчичных.
Растения Arabidopsis были генетически модифицированы так, чтобы светиться зеленым светом при обнаружении ионов кальция, которые сигнализируют о стрессе.
Используя флуоресцентный микроскоп, команда смогла отслеживать сигналы, излучаемые неповрежденными растениями после того, как они получили ЛОС от поврежденных листьев.
Данное исследование основано на наблюдении за общением растений, задокументированном в 1983 году и вызвавшем значительную дискуссию в научном сообществе.
«Мы наконец-то раскрыли сложную историю того, когда, где и как растения реагируют на передаваемые по воздуху «предупреждающие сообщения» от своих соседей, находящихся под угрозой», – заявил Тойота.
Язык растений
В основе коммуникации растений – химические сигналы, а именно выделение в воздух различных летучих органических соединений (ЛОС).
ЛОС могут передавать информацию об условиях окружающей среды, таких как засуха или нападения вредителей.
Например, когда на растение нападает травоядное животное, оно выделяет особые летучие органические соединения, которые могут быть обнаружены соседними растениями. Получив сигнал, соседи могут укрепить свою собственную химическую защиту в ожидании аналогичной атаки. Кроме того, новый запах привлекает хищников, которые охотятся на травоядных животных, что повышает шансы растения на выживание.
Когда растение подвергается стрессу или повреждению, оно также генерирует электрические импульсы, которые распространяются по всей его структуре. Эти сигналы могут вызвать физиологические изменения в растении – например, закрытие устьиц для предотвращения потери воды в условиях засухи.
Под землей растения общаются с помощью корней и связанных с ними грибных сетей. Эту сеть образуют преимущественно микоризные грибы, соединяющие корни разных растений. Благодаря этим связям растения могут обмениваться питательными веществами, водой и информацией. Например, растение с дефицитом питательных веществ может получать питательные вещества от соседнего растения через эту подземную сеть.
Зачем исследовать язык растений
Понимание коммуникации растений помогает объяснить, как растительные сообщества реагируют на экологические проблемы и как они могут быть устойчивыми перед лицом таких потрясений, как вредители или изменение климата.
Эти знания имеют значение для сельского, лесного хозяйства и природоохранных усилий, поскольку могут служить инструкцией для поддержки здорового общения растений и, как следствие, здоровья экосистем.