Screenshot video Universiteit van Tel Aviv
Wereldwijde doorbraak: voor het eerst ter wereld hebben onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv geluiden opgenomen en geanalyseerd die duidelijk door planten worden uitgezonden.
De klikachtige geluiden, vergelijkbaar met het knallen van popcorn, worden uitgezonden met een volume dat lijkt op menselijke spraak, maar met hoge frequenties, buiten het gehoorbereik van het menselijk oor.
De onderzoekers: "We ontdekten dat planten meestal geluiden uitzenden als ze onder stress staan, en dat elke plant en elk type stress wordt geassocieerd met een specifiek identificeerbaar geluid. Hoewel ze niet waarneembaar zijn voor het menselijk oor, kunnen de geluiden die door planten worden uitgezonden waarschijnlijk worden gehoord door verschillende dieren, zoals vleermuizen, muizen en insecten."
De studie werd geleid door prof. Lilach Hadany van de School of Plant Sciences and Food Security aan de Wise Faculty of Life Sciences, samen met prof. Yossi Yovel, hoofd van de Sagol School of Neuroscience en faculteitslid aan de School of Zoology en de Steinhardt Museum of Natural History, en onderzoeksstudenten Itzhak Khait en Ohad Lewin-Epstein, in samenwerking met onderzoekers van de Raymond and Beverly Sackler School of Mathematical Sciences, het Institute for Cereal Crops Research en de Sagol School of Neuroscience – allemaal in Tel Aviv Universiteit. Het artikel is gepubliceerd in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Cell.
Prof. Hadany: "Uit eerdere studies weten we dat vibrometers die aan planten zijn bevestigd trillingen registreren. Maar worden deze trillingen ook geluidsgolven in de lucht - namelijk geluiden die van een afstand kunnen worden opgenomen? Ons onderzoek richtte zich op deze vraag, waar onderzoekers al vele jaren over debatteren jaar."
In de eerste fase van het onderzoek plaatsten de onderzoekers planten in een akoestische box in een stille, geïsoleerde kelder zonder achtergrondgeluid. Ultrasone microfoons die geluiden opnemen met frequenties van 20-250 kilohertz (de maximale frequentie die door een volwassen mens wordt gedetecteerd is ongeveer 16 kilohertz) werden opgesteld op een afstand van ongeveer 10 cm van elke plant. Het onderzoek richtte zich vooral op tomaten- en tabaksplanten, maar ook tarwe, mais, cactus en henbit werden geregistreerd.
Prof. Hadany: “Voordat we de planten in de akoestische box plaatsten, onderwierpen we ze aan verschillende behandelingen: sommige planten hadden al vijf dagen geen water gekregen, bij sommige was de stengel afgeknipt en sommige waren onaangeroerd. Het was onze bedoeling om te testen of de planten geluiden uitzenden en of deze geluiden op enigerlei wijze worden beïnvloed door de toestand van de plant. Onze opnames gaven aan dat de planten in ons experiment geluiden uitzonden met frequenties van 40-80 kilohertz. Niet gestreste planten zonden gemiddeld minder dan één geluid per uur uit, terwijl de gestreste planten - zowel uitgedroogd als gewond - elk uur tientallen geluiden voortbrachten."
De op deze manier verzamelde opnames werden geanalyseerd door speciaal ontwikkelde algoritmen voor machine learning (AI). De algoritmen leerden onderscheid te maken tussen verschillende planten en verschillende soorten geluiden, en waren uiteindelijk in staat om de plant te identificeren en het type en niveau van stress uit de opnames te bepalen. Bovendien identificeerden en classificeerden de algoritmen plantgeluiden, zelfs als de planten in een kas stonden met veel achtergrondgeluid. In de kas volgden de onderzoekers planten die in de loop van de tijd aan een proces van uitdroging werden onderworpen en ontdekten dat de hoeveelheid geluiden die ze uitstraalden tot een bepaalde piek toenam en vervolgens afnam.
Prof. Hadany: "In deze studie hebben we een heel oude wetenschappelijke controverse opgelost: we hebben bewezen dat planten inderdaad geluiden uitzenden! Onze bevindingen suggereren dat de wereld om ons heen vol staat met plantengeluiden, en dat deze geluiden informatie bevatten – bijvoorbeeld over waterschaarste of letsel. We gaan ervan uit dat de geluiden van planten in de natuur worden gedetecteerd door wezens in de buurt, zoals vleermuizen, knaagdieren, verschillende insecten en mogelijk ook andere planten - die de hoge frequenties kunnen horen en relevante informatie kunnen afleiden. We geloven dat mensen dat kunnen gebruik deze informatie ook met de juiste hulpmiddelen, zoals sensoren die telers vertellen wanneer planten water nodig hebben. Blijkbaar kan een idyllisch bloemenveld een nogal luidruchtige plek zijn. Alleen kunnen we de geluiden niet horen!"
In toekomstige studies zullen de onderzoekers een reeks intrigerende vragen blijven onderzoeken: Wat is het mechanisme achter plantengeluiden? Hoe detecteren motten en reageren ze op geluiden van planten? Horen andere planten deze geluiden ook? En meer…
Comments