Издаёт ли звук дерево, падающее в лесу, где никого нет? Когда ставят этот избитый вопрос, исходят из того, что ни одно из растений данного леса не способно слышать. Как принято считать, растения молчаливы и совершенно глухи. Они не издают никаких звуков, если их не трогают и не кусают. Весну, лишившуюся птиц, Рейчел Карсон (Rachel Carson) назвала безмолвной.
Но эти стереотипы устарели. Согласно результатам целого ряда новейших исследований, неверно, что у растений нет акустической жизни. И, стало быть, до последнего времени мы пребывали в блаженном неведении.
Последние эксперименты в этой сфере научной деятельности, становящейся всё более оживлённой, проведены под руководством Лилах Хадани (Lilach Hadany) и Йосси Йовеля (Yossi Yovel) из Тель-Авивского университета (ивр. אוניברסיטת תל אביב, англ. Tel Aviv University). В одной серии опытов эта научно-исследовательская команда показала, что некоторые растения могут слышать звуки животных-опылителей и, реагируя, быстро подслащивать свой нектар, в другой — что есть растения, издающие высокие звуки, которые не воспринимаются человеческим ухом, но, тем не менее, могут улавливаться на некотором расстоянии.
После того, как данная команда предоставила вниманию общественности ранние версии двух статей о своей работе, ещё не опубликованных ни в одном научном журнале, я дал просмотреть их ряду независимых исследователей. Некоторые из этих учёных считают, что растения удивительно коммуникативны, других одолевают сомнения, но никто из них, делая отзыв, не проявил себя как банальный сторонник идеи о сенсорной развитости растений. Почти единогласно они одобрили статью, в которой авторы наделяют растения способностью слышать, однако весьма скептически отнеслись к другой статье, где утверждается, что растения способны подавать звуковые сигналы. Эти противоположные отклики на работу, проделанную одной и той же командой, ярко демонстрируют, насколько дискуссионным всё ещё остаётся данное направление исследований и с какими трудностями сопряжено изучение сенсорных миров, разительно отличающихся от нашего, человеческого сенсорного мира.
Концепция растительной коммуникации давно считается противоречивой, особенно после десятилетий псевдонаучной (но очень популярной) риторики, утверждавшей, будто растения хорошо растут под воздействием классической музыки или положительных человеческих эмоций. Как отмечает Ричард Карбан (Richard Karban) из Калифорнийского университета в Дейвисе (University of California, Davis, UC Davis), эти надуманные утверждения «никогда не были подкреплены строгими экспериментами», и целая область исследований оказалась скомпрометированной. В результате в научных кругах сформировалось скептическое отношение к самому понятию обмена сигналами в мире растений.
Однако в свете множества тщательно проведённых исследований становится ясно, что растения могут отправлять по воздуху химические сообщения, предупреждая живущую в стороне родню о бесчинствах растительноядных, и что животные могут подслушивать эти послания. Кроме того, растения могут влиять друг на друга через сеть грибов, соединяющую их корни, — по аналогии с Всемирной паутиной её называют Вселесной паутиной (wood-wide web). А ещё растения способны реагировать на вибрацию, возникающую в их тканях: одни выделяют пыльцу только тогда, когда на их цветы садятся насекомые, жужжащие с определённой частотой, другие вырабатывают защитные химические вещества, ощущая шум, издаваемый грызущими насекомыми.
А используют ли растения ещё и звуки — вибрации воздуха? По мнению исследовательницы Тель-Авивского университета Хадани, странно думать, что это не так. «Растения часто и разнообразно взаимодействуют с животными, а животные издают и слышат звуки, — говорит она. — Заявлять, что растения не используют звуковую коммуникацию, значит считать, будто они не способны к адаптации. Мы попытались проверить свою гипотезу экспериментально и были весьма удивлены, когда она оказалась правильной».
Сначала два члена команды, Марина Вейц (Marine Veits) и Ицхак Хаит (Itzhak Khait), проверили, могут ли слышать прибрежные энотеры. Как в лабораторных, так и в полевых условиях они обнаружили, что энотеры реагируют на аудиозаписи биения крыльев пчелы, увеличивая концентрацию сахара в нектаре примерно на 20 процентов. Это отклик только на низкочастотные звуковые колебания, возникающие при полёте насекомых-опылителей, при более высокой частоте колебаний реакции нет. А реагируют энотеры очень быстро, успевая подсластить свой нектар менее чем за три минуты. Такой скорости реакции, вероятно, достаточно, чтобы подлетевшая пчела почувствовала радушный приём. Но даже в том случае, когда насекомое, не задержавшись, слишком быстро улетело, растение не остаётся внакладе: ведь оно отлично подготовилось соблазнять других визитёров, а появление одного опылителя почти всегда означает, что рядом есть ещё.
«Это очередной пример такого поведения растений, какое очень напоминает поведение животных», — говорит Хейди Аппель (Heidi Appel) из Университета Толедо (The University of Toledo) в штате Огайо, США, изучавшая реакцию растений на вибрации, создаваемые животными. Очень важно, считает она, что данное исследование является «экологически релевантным», то есть включает в себя звук (жужжание пчелы) и реакцию (подслащивание нектара), которые действительно значимы для растения. В этой релевантности — принципиальное отличие от предшествующих исследований, якобы показавших, что растения реагируют на необычные и ничего не значащие для них звуки (например, на классическую музыку) способами, не поддающимися строго научной интерпретации (для чего включались или выключались какие-то гены?).
Теперь же речь идёт о таких реакциях растений, в которых легко обнаружить эволюционный смысл. Более сладкий нектар лучше привлекает опылителей, а привлекая больше опылителей, растение лучше работает на размножение своего вида. Однако для изготовления суперсладкого нектара нужно затратить много энергии, при этом полученное вещество может быть испорчено микробами или украдено неопыляющими воришками. Подсластить нектар желательно тогда, когда это больше всего необходимо, и жужжание пчелы — идеальный сигнал, что пришёл подходящий момент.
Но если растения способны слышать, что же функционирует в качестве их ушей? Ответ израильской команды исследователей хоть и удивляет, но, с научной точки зрения, безупречен: это сами цветы. С помощью лазеров учёным удалось показать, что лепестки энотеры вибрируют под воздействием звуковых волн, создаваемых биением пчелиных крыльев. Когда цветы накрывали стеклянными банками, эти волны до них не доходили и, соответственно, нектар оставался неподслащённым. Таким образом, цветок может играть ту же роль, что и мясистые складки нашей ушной раковины, направляя звук внутрь растения. (Куда именно? Никто пока не знает!) «Полученные результаты потрясают! — восхищается Карбан. — На сегодняшний день это наиболее надёжные факты по данному вопросу. Они очень важны для того, чтобы заставить научное сообщество избавиться от укоренившегося в нём скептицизма».
«Это замечательное и восхитительное открытие», — добавляет Моника Гальяно (Monica Gagliano) из Сиднейского университета (University of Sydney), пионер в сфере изучения акустической жизни растений. Член израильской команды Даниэль Шамовиц (Daniel Chamovitz), отмечает она, всего несколько лет назад «довольно скептически и даже с пренебрежением относился к идее биоакустики растений. Теперь, как и подобает настоящему учёному, он экспериментально проверяет всё, что связано с данной идеей. Такой подход к делу заслуживает похвалы и поощрения».
Однако вторая серия опытов израильской команды, посвящённая вопросу о том, издают ли растения звуковые сигналы, произвела на Гальяно и других учёных гораздо меньшее впечатление. Уже минуло несколько десятилетий с тех пор, как науке стало известно, что растения производят хлопки, когда в их стеблях образуются и лопаются пузырьки воздуха, — ботаническая версия кессонной болезни. Эти хлопки, которые учащаются во время засухи, обычно фиксировали с помощью микрофона, прикреплённого прямо к стеблю растения. А нельзя ли, задались вопросом Хадани и Йовель, услышать их издалека, благодаря звуковой волне, возникающей в воздухе? Если можно, то почему бы им не служить сигналами для животных или, что ещё интереснее, для других растений?
Команда помещала отдельные кусты табака или томата в звукоизолирующие коробки с двумя чувствительными микрофонами в каждой. Затем учёные стремились зафиксировать звуки, издаваемые конкретным растением, — причём только с помощью микрофонов, установленных в коробке с этим растением, а не тех, что стояли в коробках его соседей. Это сработало: каждые несколько минут растения издавали короткие ультразвуковые сигналы, слишком высокие, чтобы люди с нормальным слухом могли их услышать. Однако звуки были довольно слабыми. На расстоянии четырёх дюймов их мощность составляла 60 децибел, что примерно соответствует обычному разговору. Возможно, этой мощности слишком мало, чтобы звуки, издаваемые растением, имели значение для каких-либо других существ. «Такие чувствительные к ультразвуку существа, как мотыльки и летучие мыши, облетая поле, могут слышать много-много звуков», — утверждает Хадани.
Кроме того, команда обнаружила, что сухие или повреждённые растения издают звуки чаще. Компьютер может даже научиться с точностью около 70 процентов отличать звуки больных растений от звуков здоровых. Но, если компьютерной программе это доступно, доступно ли насекомому? Может ли мотылёк, используя звуковые сигналы растений, откладывать яйца только на те из них, которые здоровы? Может ли голодная летучая мышь искать насекомых, ориентируясь на сигналы осаждаемых ими растений? И может ли фермер по хлопкам, которые производят его зерновые культуры, определять, нужен ли его полям дополнительный полив?
Не имея точного знания о том, чем отличаются хлопки больных и здоровых растений, трудно установить информативность этих звуков, заявил Рафаэль Родригес Севилья (Rafael Rodríguez Sevilla) из Висконсинского университета в Милуоки (University of Wisconsin—Milwaukee), проведя тщательный анализ исследований, посвящённых акустике растений. Вряд ли тот, кто способен подслушивать, пытается уловить какие-то изменения в частоте издаваемых растениями звуков. Эти звуки не такие уж обычные. Кроме того, они очень короткие и слабые. «Да, теоретически, животные могут, чтобы получать информацию о состоянии растений, использовать издаваемые ими звуки, — говорит Карел тен Кате (Carel ten Cate) из Лейденского университета (нидерл. Universiteit Leiden), — но насколько это важно для животного, если растение производит в час примерно 20 слабых импульсов продолжительностью всего 0,1 миллисекунды?» И, если эти звуки варьируют в зависимости от типа повреждения или степени сухости, сколько конкретной информации способно извлечь из них животное?
А вот что добавил Родригес Севилья: «Нет никаких признаков того, что хлопки являются специализированными сигналами стресса, а не простыми звуками, случайно возникающими из-за повреждений». Хадани признаёт справедливость этой критики, но лишь отчасти: «Если из-за стресса растение издаёт звуки, то они информативны, даже если растение не производит их „преднамеренно“».
Чтобы убедить критиков в своей правоте, команда Хадани и Йовеля нуждается в проведении новых экспериментов. И она уже планирует повторить исследование в более естественных полевых условиях, чтобы посмотреть, не теряются ли звуки, которые издают растения, среди естественного шума окружающей среды. «Кроме того, нам необходимо протестировать конкретные организмы, связанные с темой нашего исследования, на предмет возможной реакции с их стороны, — говорит Хадани. — И, конечно, больше всего нас интересует вопрос о том, способны ли растения слышать другие растения».