Коммуникация растений с насекомыми основана на различных модальностях, включая зрение, обоняние и механорецепцию, что доказано рядом исследователей за последние 50 лет, однако звуковая коммуникация между ними (переносимая по воздуху) никогда раньше не изучалась.
Между тем, известно, что растения вибрируют на ультразвуковых частотах из-за физиологических процессов, таких как кавитация, возникающая в результате изменений их водного давления.
Но недавно израильскими исследователями было также доказано, что ультразвуковые звуки, издаваемые растениями, страдающими от засухи или срезанными, распространяются по воздуху и, вероятно, достаточно громкие, чтобы их могли обнаружить мотыльки, обладающие ультразвуковым слухом, на расстоянии нескольких метров.
Более того, было продемонстрировано, что эти звуки могут служить надежными индикаторами состояния растения, в частности, указывая на то, страдает ли растение от засухи.
Способность к ультразвуковому слуху и органы слуха, расположенные на разных частях тела, развивались независимо друг от друга несколько раз в нескольких семействах чешуекрылых. Чувствительность слуха обычно находится в диапазоне 20–60 кГц у всех групп мотыльков, у которых развился ультразвуковой слух.
Существуют две основные гипотезы относительно эволюции этих органов слуха. Первая предполагает, что они эволюционировали для половой коммуникации, то есть для обнаружения ультразвуковых сигналов, издаваемых самцами мотыльков Вторая, — что они эволюционировали как механизм защиты от хищников для обнаружения эхолокационных сигналов, издаваемых летучими мышами.
Независимо от причин эволюции, ультразвуковой слух позволяет мотылькам обнаруживать различные дополнительные звуки, включая щелчки, издаваемые растениями при обезвоживании, которые имеют широкий спектр, перекрывающийся с диапазоном слуха мотыльков и достигающий пика около 50 кГц. Таким образом, ученые выдвинули гипотезу, что самки мотыльков-травоядных, обладающие ультразвуковым слухом, могут использовать ультразвуковые излучения растений в качестве сигналов для определения состояния растения и применять эту информацию для откладки яиц.
Выбор места для откладки яиц оказывает влияние на жизнеспособность вылупившихся личинок-травоядных и, следовательно, является одним из наиболее важных решений в жизни самки мотылька.
В этом исследовании израильтяне изучили египетскую хлопковую листовую совку (Spodoptera littoralis; Noctuidae) — многоядное травоядное насекомое и один из наиболее значительных вредителей томатов, обладающего барабанными ушами, настроенными на ультразвуковые частоты.
Чувствительность слуха многих бабочек семейства Noctuidae была полностью охарактеризована, и обычно она демонстрирует широкий диапазон чувствительности в пределах ~20–60 кГц.
Полная аудиограмма египетской хлопковой листовой совки не была задокументирована, но (в соответствии с характеристиками бабочек семейства Noctuidae) было показано, что ее слух наиболее чувствителен в районе 38 кГц, частоты, которая является частью спектра щелчков растений.
Более того, спектры щелчков самцов этого вида, которые отчетливо слышат самки, в значительной степени совпадают со щелчками растений. Было продемонстрировано, что бабочка может слышать эхолокационные сигналы в диапазоне 40–80 кГц, тем самым демонстрируя чувствительность в диапазоне щелчков растений.
Было проведено множество исследований, посвященных изучению выбора места откладки яиц самками на растения, при этом учитывая многие факторы, считающиеся важными для процесса принятия ими решений.
Установлено, что самки предпочитают определенные виды кормовых растений другим и выбирают растения, основываясь на своем опыте личиночной стадии, и выбирают растения, лишенные паразитических личинок, возможно, потому что наличие таких личинок может способствовать привлечению естественных врагов.
Исследователи также изучали предпочтения самок в ответ на сигналы стресса растений, особенно обонятельные сигналы. Однако нет четкого консенсуса относительно направления этих предпочтений.
Тем не менее, широко признано, что самки способны распознавать эти сигналы и реагировать на них. "В данном исследовании мы изучали, влияют ли ультразвуковые звуки, характерные для растений, подверженных засухе, на принятие решений об откладке яиц у бабочек египетской хлопковой листовой совки. Основываясь на их общем поведенческом предпочтении к незасушливым растениям, мы предположили, что самки бабочек будут подвержены влиянию ультразвуковых сигналов растений при принятии решений об откладке яиц. Наши результаты подтверждают эту гипотезу, предоставляя первые доказательства использования насекомыми типичных звуков растений."
Результаты. В каждом из следующих экспериментов мы помещали 10,9±0,17 (среднее±стандартная ошибка) плодовитых самок бабочек S. littoralis в центр арены размером 100×50×50 см³, разделенной посередине, с двумя вариантами выбора, по одному с каждой стороны арены (парадигма принудительного выбора из двух альтернатив). Для оценки их выбора мы сравнивали количество скоплений яиц, отложенных бабочками с каждой стороны.
Каждый вариант обработки повторялся не менее 9 раз (т.е. с новой группой бабочек), но за бабочками в каждом повторении наблюдали в течение нескольких последовательных ночей, так что минимальное количество откладываний яиц на один вариант обработки составляло 17.
Каждая ночь считалась независимым наблюдением, поскольку бабочка могла принять новое решение о месте откладки яиц (чтобы учесть это повторение, ночи были вложены в статистическую модель).
Сторона обработки и контрольная сторона чередовались между повторениями.
Для обеспечения воспроизводимости основные акустические обработки растений проводились дважды с перерывом в несколько месяцев между ними.
В этих экспериментах в качестве зависимой переменной мы использовали количество скоплений яиц, а не общее количество яиц, поскольку каждое скопление представляет собой отдельное решение об откладке яиц. Однако ниже мы описываем третий эксперимент, в котором мы оценивали влияние звуков растений на количество яиц (а не на количество скоплений).
Чтобы проверить, предпочитают ли самки S. littoralis откладывать яйца на сушеных или свежих томатных растениях (без воспроизведения звука), мы поместили их в арену с одним сушеным и одним свежим растением.
Самки S. littoralis продемонстрировали явное предпочтение откладывать яйца на свежих растениях, не подверженных засухе.
Далее мы исследовали, влияет ли ультразвуковой акустический стимул на принятие мотыльками решения об откладке яиц. Для этого мы воспроизводили звуки, имитирующие засуху (записанные с реального высыхающего томатного растения), на одной стороне арены, а на другой стороне либо ничего не размещали, либо размещали заглушку в виде бесшумного резистора для контроля восприятия.
Поскольку мы стремились изучить влияние только звука (без других сенсорных сигналов, таких как визуальные или обонятельные), в этих условиях на арене не было растений, и мы поместили небольшую сетчатую коробку, обернутую бумажным полотенцем, в центр каждой стороны, чтобы стимулировать откладку яиц (динамик находился под сеткой, так что мотылек не мог напрямую ощущать вибрацию, а только через звуковые волны, распространяющиеся по воздуху). Самки мотыльков значительно чаще откладывали яйца на той стороне арены, где воспроизводились звуки высыхающих растений (что противоречит первоначальным результатам, когда
самки предпочитали жизнестойкие растения).
У растений тоже есть интеллект. Согласно определению Шейна Легга и Маркуса Хаттера, интеллект — это способность достигать цели, а все живые существа имеют одну и ту же цель — успешное размножение. Это их объединяет и отличает от искусственного интеллекта, который пока не приобрел стремления к самораспространению, а его цели зависят от желаний человека. Из определения также следует, что интеллект представляет собой фундаментальное свойство жизни, присущее и животным, и растениям, и даже одноклеточным. Нервной системы у них может не быть, а интеллект присутствовать обязан.
