Döbbenet: a virágok is "hallják" a hangokat

2019.10.28. 21:25

Izraeli kutatók bebizonyították, hogy a virágoknak is van "füle" és ily módon kommunikálnak a méhekkel. A kutatók úgy vélték, hogy a hang mindenütt jelenlévő energiaforrás, ezért pazarlás lennek, ha a növények nem hasznosítanák. A tudósok teoretikai modellekkel és kísérletekkel kutatják tovább a különböző növényi és beporzó interakciókat.

Sok évmilliós szimbiózis áll fenn a rovarok és a virágos növények között

A növények illetve a beporzóik komplikált és kölcsönösen hasznos kapcsolatban, úgynevezett mutualizmusban állnak egymással.

A  zárvatermők, a virágzó növények többségének (mintegy 87.5%) szaporodása a beporzó rovaroktól függ.

 

A virágos növények és beporzóik szimbiota kapcsolatban állnak egymássalForrás: Stvorecz Adrián

Ebben a kölcsönösen hasznos kapcsolatban a növény  táplálékot, cukrokban, fehérjékben, vitaminokban, és ásványianyagokban gazdag nektárt, valamint pollent ad a rovarnak, de egyeseknek búvóhelyként is szolgálnak számukra, és vannak amelyek az utódaikat is itt nevelik.

A virágos növények sokféleképpen vonzzák magukhoz a beporzóikat.

Például a nappali beporzásúak esetén főleg a színek, míg az éjjeli beporzásúaknál főleg az illatok a meghatározóak.

A termesztett kultúrfajok és a vadon élő növények jelentős része nem teremhet különböző méhfajok nélkülForrás: pexels.com

Vannak azonban ettől eltérő szélsőséges esetek is,ilyen  például a méhbangó, melynek alakja egyes méhek nőstényeinek formájára emlékeztet, ráadásul az adott méhfaj ivari feromonjával megegyező hatású vegyületet bocsát, ami a hímet párzásra készteti, amely így elvégzi a beporzást.

Forrás: Origo

A rovar ezzel hozzájárul a növények szaporodásához: összegyűjti a pollent, és egy másik, ugyanolyan fajú növényen elhelyezi azt.

Bizonyos virágokat sokféle rovar poroz be, másokat sajátos struktúrájuk miatt csak néhány, vagy csupán egyetlen faj. Egyes növényfajok igazodnak a beporzóik aktivitásához, és nektárjuk kiválasztásának napi időszaka az adott fajra jellemző. A méhek által beporzott növények nappal, a szenderlepkék általiak pedig este termelik a nektárt.

Forrás: AFP/DPA

Azok a növények, amelyek együtt fordulnak elő és hasonló a struktúrájuk , hasonló rovarok által poroztatnak be, ezért ezek eltérő időben virágzanak, így osztoznak meg a rovarok szolgáltatásain. 

 A beporzás tehát kritikus dolog az adott növényfaj túléléséhez,

és jelentős hatása van a növények diverzitásra is.

Egy a számos beporzó közül: indonéz óriásméh (Megachile luto), más néven Wallace-féle méhForrás: https://blog.nationalgeographic.org/2018/04/03/wallaces-giant-9000-bee/

A beporzás azonban nem csak a növényeknek, hanem azoknak a rovarfajoknak is életbevágó, amelyek a növények terméseit fogyasztják, ezért rengeteg táplálékhálózat függ a beporzástól.

És mindez az ember számára is rendkívül fontos, hiszen, ha eltűnnek a beporzók - ami ma már komoly probléma a környezetkárosító gazdálkodási formák miatt -, akkor nem lesz termés. 

Bebizonyosodott a hipotézis, a növényeknek is van hallása

A haszonnövényeink 70%-a rovarbeporzású, továbbá számos gyógynövény, mint például a a citromfű, a kamilla, az orvosi zsálya, a kakukkfű, de a zöldségek és gyümölcsök is, valamint  a kakaóbab, a kávé- és a teacserje.

És ezeket a példákat még hosszasan lehetne tovább sorolni

A beprozóktól függő növényeknél a beporzást végző rovarokat vonzva  az adott növényfaj állóképessége is megerősödik.

A méhek kulcsfontosságú szerepet játszanak a virágos növények beporzásábanForrás: Wikimedia Commons

A növények túléléséhez kritikus tényező, hogy érzékeljék a környezetüket, és képesek legyenek reagálni rá.

A fényre, mechanikai stimulációra, illékony vegyületekre adott növényi válaszok ma már jól dokumentáltak.

Az új kutatás most azt mutatja be, hogy a növények a hangokat is érzékelik, és az órákig, vagy napokig tartó mesterséges akusztikus inger hatására megváltoznak az élettani reakcióik.

Azok a növények, melyek együtt fordulnak elő és struktúrájuk hasonló, hasonló rovarok által boroztatnak be, ezért ezek eltérő időben virágzanak, megosztoznak a rovarok szolgáltatásain,például például a hasonló virágú hársak eltérő időben virágzanak.Forrás: Wikipedia

Lila Hadany a Tel Aviv University  kutatója azt a hipotézisét tesztelte csoportjával,

hogy a virágoknak is van "hallása", azaz hangérzékelése, és ily módon kommunikálnak a rovarokkal.

A tudóscsapat a Tel Aviv tengerpartján és parkjaiban vadon növő esti kankalint (Oenothera drummondii) vizsgálta. Az esti kankalin hosszú virágzási ideje és mérhető mennyiségű nektár produkciója miatt számít jó vizsgálati alanynak.

A kísérletekben vizsgált esti kankalin ((Oenothera drummondii)Forrás: Dune Science/Scott Clark

Az elvégzett megfigyelések szerint,

ahogy a kankalin érzékelte a beporzók szárnyának rezgését, a növény ideiglenesen megnövelte a virágja nektárjában lévő cukor koncentrációját.

A növény képes érzékelni  a méh szárnyainak specifikus frekvenciáit, és eközben "kikapcsolja" az olyan lényegtelen, zavaró "háttér hangokat", min tamilyen például a szél susogása.

Több mint 650 kísérlet igazolja az eredményt

A kutatócsoport több, mint 650 kísérletet végzett el az esti kankalinnal, mérve a nektár termelést különfél szituációkban, és különféle ingerek hatására. Az esti kankalin fő beporzói a héjalepke (éjszaka és kora reggel) valamint a méh (alkonyatkor és reggel).

A héjalepke hernyójaForrás: Pixabay

A kutatók lézer vibrométerrel mérték a szirom vibrációját és ezzel egyidejűleg a nektár cukor-koncentrációt, valamint analizálták a különböző hangfrekvenciák hatását: felvették a beporzó rovarok hangját, majd hasonló és eltérő frekvenciájú szintetikus hangokat játszottak le. (A lézer vibrométer egész kis mozgást is érzékelni képes Doppler- effektuson alapuló eszköz, amely a vibráló felületről visszaverődő lézersugár elmozdulását méri.) A beporzók hangjai és a hasonló frekvenciájú szintetikus hangjelek sziromvibrációt okoztak, és gyors választ váltottak ki: növekedett a nektár cukor koncentrációja. A vibráció és a nektár-válaszfrekvencia specifikus volt, kifejezetten a beporzó rovar  hangjaira reagált.

Tengerparti esti kankalin (Oenothera drummondii. A tengerparti esti kankalin (Oenothera drummondii) nevét Thomas Drummond (1790-1835)skót születésű természettudósról kapta, aki egy kubai gyűjtőkörútja során 1835-ben életét vesztette Havannában.Forrás:https://flora.org.il/en/plants/OENDRU/ Origo

A növényeket megvizsgálták laborban és vadon is, és ugyanazt az eredményt kapták. A laborban számítógép generálta frekvenciákat játszottak le nekik. Amikor hangszigetelő habbal kibélelt, rezgésblokkoló üvegkorsóba tették a növényt, hogy ne érje hanghatás, nem mutatott semmilyen reakciót.

Amikor magas frekvenciát (158-160 kilohertz) illetve közepes frekvenciát (34-35 kilohertz) játszottak le nekik, akkor sem. Az kísérleti mézelő méh (Apis mellifera) hangját egy tőle 10 centiméterre elhelyezett hitelesített mikrofonnal rögzítették.

A méh hangját, illetve az ahhoz  hasonló frekvenciát lejátszva, a kankalin viszont azonnal reagált:

3 perc, ezeknek a frekvenciáknak való kitettségen belül a cukorkoncentráció 12-17 %-ról 20 %-ra növekedett. Ha édesebb a nektár, akkor a növény több beporzót vonz magához, potenciálisan növelve ezzel a sikeres beporzás esélyét.

A termesztett kultúrfajok és a vadon élő növények jelentős része nem teremhet a különböző méhfajok nélkülForrás: pexels.com

A mezőn történt megfigyeléseknél a kutatók úgy találták, hogy több, mint 9-szer gyakoribbak voltak a rovarok azon virágok körül, amelyeket az azt megelőző 6 percen belül már meglátogattak más rovarok. A kísérletet  más szituációkban, különböző évszakokban és különböző növényekkel, a szobában, valamint  a szabadban is megismételték, és mindig ugyanerre az eredményre jutottak.

A virág úgy működik, mint egy parabola-antenna, amivel a televízió adást is vesszük

Ha a táplálék minősége és mennyisége növekszik, a beporzó hosszabban időzik ott, és nagyobb a valószínűsége, hogy meglátogatja ugyanazt a fajt a közeljövőben, ezzel  pedig potenciálisan megnő az esély a beporzásra és a szaporodásra.

Létfontosságú a beporzó rovarok jelenléteForrás: Getty Images

A kutatók tanulmányukban arra a következtetésre jutottak, hogy a növények válasza a beporzók hangjára egy jól időzített mechanizmus.

A kutatók azt feltételezik, hogy a növény megfelelően tud reagálni a beporzást végző repülő rovar hangjára 

és erre válaszolva növeli meg a nektár cukortartalmát, ezzel pedig megnöveli szaporodási stratégiájának sikerét.

Egy beporzó rovar a kacsafarkú szender (Macroglossum stellatarum), mely sűrű szárnycsapásokkal (50-100 szárnycsapás/másodperc) megáll a virág előtt és lebegve, hosszú pödörnyelvével kiszívja a nektárt.Forrás:https://www.bbc.co.uk/radio4/worldonthemove/species/humming-bird-hawk-moth

A beporzást végző rovarok szárnycsapása hanghullámokat kelt, ami a levegőben tova terjed, és ha erre a növény gyorsan képes reagálni, azzal  jelentősen megnöveli a beporzás esélyét

A kutatók vizsgálni fogják, hogy regálnak a növények az antropogén hangokra

A kutatók a vizsgálatok eredményéből arra a következtetésre jutottak, hogy a lehetséges növényi "fül", ami képes a levegő által közvetített akusztikus jelet "meghallani", maga a virág, különösen a tál alakúak. 

Az esti kankalin virágja tál alakú, ezért azt várták, hogy ez a fajta szerkezet megnöveli a vibrációt a virágon belül.

És ez valóban be is igazolódott, mert a virág rezgéseinek ferkevnciáj  megegyezett a méh  szárnyai által keltett hullámhosszal.
Bár a virágok alakja, mérete széleskörűen változó, de  nagyon sok köztük a konkáv, vagy tál alakú, mely forma jól veszi és felerősíti a hanghullámokat, akárcsak a televízió adást is fogó parabolaantenna.

Földi poszméh (Bombus terrestris). A poszméhfajok paradicsom igen hatékony beporzói: szárnyizmaik rezgéseket keltenek, melynek hatására a virágpor kiömlik a portokból.Forrás: https://mttmuzeum.blog.hu/2014/01/01/a_2014-es_ev_rovara_a_foldi_poszmeh

Hadany elmondta, hogy még rengeteg kérdés merült fel  e téma körül.

A csapat a Tel Aviv tengerpartjain és parkjaiban vadon növő esti kankalint (Oenothera drummondii) vizsgálta.Forrás: https://flora.org.il/en/plants/OENDRU/

Számításba kell vennünk, a virágok az őket beporzó rovarokkal együtt fejlődtek ki hosszú időn át,

és ez a fajta egymásra utaltság nyomot hagyott mind a beporzó rovarok, mind pedig a virágos növények evolúcióján.  (A legkorábbi virágos növények mintegy 160 millió évvel ezelőtt fejlődtek ki, majd 120 millió éve terjedtek el.)

A méhek úgynevezett apitoxint bocsájtanak kiForrás: pexels.com

A virágos növények túléléséhez fontossá vált,

hogy képesek legyenek környezetük ingereinek érzékelésére,

különös tekintettel arra, hogy helyhez kötött életmódot folytatnak. Talán ezért sem annyira meglepő a mostani felfedezés, hogy a virágos növények a hangok érzékelésére is képesek. Hadany ezt az új kutatási területet „phytoacoustics"-nak azaz növényakusztikának nevezte el.

Forrás: Stvorecz Adrián

Veit még többet szeretne megtudni a kutatócsoport által vizsgált jelenség mögötti mechanizmusról. Például, hogy milyen molekuláris vagy mechanikai folyamat irányítja a rezgés-érzékelést, és az arra adott fokozott nektár-kiválasztási választ?

Reméli, hogy a most folyó kutatás megerősíti azt a hipotézist, hogy nem mindig kell egy hagyományos érzékszerv a környezeti jelenségek érzékeléséhez, azaz hallani sem csak a füllel lehet, ahogyan azt a virágos növények is igazolják.

Forrás: Stvorecz Adrián

Richard Karba, a Kaliforniai Egyetem kutatója a növények és kártevőik közti interakció szakértője szerint 

a növények számára evolúciós előnyt jelent a hangokra való reagálás képessége.

Lehet, hogy a növények képesek kémiailag érzékelni szomszédaikat és értékelni, vajon más növények körülöttük meg vannak-e termékenyítve. Nincs erre még bizonyíték, de ez a tanulmány megtette az első lépést ahhoz, hogy ezeket az izgalmas kérdéseket tisztázzuk. A kutatók a biztató eredményeken felbuzdulva azt is vizsgálni fogják, hogyan reagálnak a növények más hangokra, például más állatokéra és az emberére.