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Jan. 21 2019

花能聽到蜜蜂嗡嗡嗡──這讓花蜜更香甜

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  • 花能聽到蜜蜂嗡嗡嗡──這讓花蜜更香甜

「我希望人們能理解,不是只有耳朵才有聽覺。」

月見草(Oenothera drummondii)的碗型花朵可能對它們的聽力很重要。PHOTOGRAPH BY DENNIS FRATES/ ALAMY

即使在最安靜的日子裡,這個世界仍充滿了聲音:鳥兒鳴唱、吹拂過林間的風沙沙作響,還有忙碌的昆蟲嗡嗡叫。掠食者與獵物的耳朵都能辨識出彼此的存在。

聲音是生命及生存的基本要素,這讓臺拉維夫大學(Tel Aviv University)的研究人員萊拉柯.哈達尼(Lilach Hadany)不禁要問:要是不只動物能感知到聲音呢?要是植物也能做到呢?測試該假設的第一批實驗最近發表於預印伺服器「bioRxiv」上,顯示至少在一個案例中,植物能夠聽到聲音,這種能力賦予了一項真正的演化優勢。

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↑↑↑↑↑縮時攝影影片展示出一座煥發生機的花園

哈達尼的團隊觀察月見草(Oenothera drummondii)後發現,植物在感覺到授粉者翅膀振動的幾分鐘內,會暫時性提高花蜜的糖分濃度。實際上,花朵本身具有耳朵的功能,能接收蜜蜂翅膀的特定頻率,同時過濾掉無關的聲音,例如風聲。

最甜美的聲音

身為演化理論家,哈達尼說她的研究問題源於她發覺聲音是一種常見的自然資源──要是植物不像動物一樣利用聲音,就是浪費這種資源。她認為,如果植物具有聽到聲音與回應聲音的方法,就能幫助它們生存及傳遞遺傳基因。

由於授粉是植物繁殖的關鍵,所以她的團隊從研究花朵開始。月見草在海灘上與臺拉維夫周圍的公園裡茂盛生長,因為它具有很長的花期,而且產生相當多的花蜜,所以成為很好的候選研究對象。

在英國,一隻棕黃相間的食蚜蠅(hoverfly )停在一朵佈滿露珠的月見草上。PHOTOGRAPH BY MICHAELGRANTWILDLIFE/ ALAMY

為了在實驗室裡測試月見草,哈達尼的團隊將月見草暴露在五種聲音處理:無聲、10公分外一隻蜜蜂的錄音,還有電腦合成的低、中、高頻音。接受無聲處理的植物被放在阻隔振動的玻璃罐下,花蜜的糖分濃度沒有顯著增加。暴露在高頻音(158-160千赫)與中頻音(34-35千赫)的植物也有相同結果。

但對於暴露在蜜蜂錄音(0.2-0.5千赫)與低頻音(0.05-1千赫)的植物而言,最終分析顯示了明確回應。在接收這些錄音的三分鐘內,植物的糖分濃度大幅升高20%。

他們的理論認為,給授粉者較甜的食物可能吸引更多昆蟲,有機會增加異花授粉的成功率。研究人員的確在實地觀察中發現,如果在先前六分鐘內曾有授粉者造訪某株植物,則該株植物周圍出現下一個授粉者的機率會增加九倍以上。

「我們發現實驗真的成功時相當驚訝。」哈達尼說:「但在其他環境、其他季節重複實驗,並同時以室內及室外生長的植物作為研究對象後,我們對於研究結果非常有信心。」

當作耳朵的花

該團隊思考聲音如何作用時,花朵經由傳導與解讀振動而扮演的角色也變得更引人好奇。雖然花朵的形狀與尺寸有很大差異,但有許多花是內凹或碗型。這使它們非常適合接收並放大聲波,就像衛星接收碟一般。

為了對每個聲音頻率的實驗組測試振動效果,哈達尼與共同作者瑪琳.懷茲(Marine Veits)(當時是哈達尼實驗室的研究生)將月見草的花放在一台稱為雷射振動計的機器底下,這台機器能測量細微運動。然後該團隊比較這些花與那些接受不同聲音處理的花,分析它們的振動差異。

懷茲說:「這種特別的花是碗型的,所以在聲學上,我們可以合理推測,這種構造會振動並增加構造內部的振動。」

確實如此,至少對於授粉者的頻率是有作用的。哈達尼說,她很高興看到花的振動跟蜜蜂錄音的波長是一致的。

她說:「我馬上就看出實驗成功了。」

為了確認花是負責振動的構造,該團隊也針對去除一片以上花瓣的花進行測試。那些花無法與蜜蜂產生或電腦合成的低頻音共鳴。

還有什麼植物能聽見

哈達尼承認,關於新發現的這種植物回應聲音的能力,仍存在很多很多問題。有些「耳朵」是不是比其他耳朵更適合接收特定頻率?還有既然蜜蜂能偵測小至1-3%的糖分濃度變化,為什麼月見草還要大幅提高花蜜的甜度?

還有,這種能力可以賦予除了生產花蜜與授粉以外的優勢嗎?哈達尼假設,或許植物會互相警告有草食動物消滅鄰近植物的聲音。或者它們可能發出聲音來吸引會參與散播種子的動物。

「我們必須考慮到,花已經與授粉者一起演化很久了。」哈達尼說:「它們是活的實體,也需要在這個世界生存。對它們而言,能感知環境是很重要的──如果它們無法四處移動時尤其如此。」

光是這項研究就打開一個全新的科學研究領域,哈達尼稱之為植物聲學(phytoacoustics)。

懷茲想更了解研究團隊觀察到的現象背後的潛在機制。舉例來說,是什麼分子性或機械性過程引起振動與花蜜反應?她也希望這項研究會證實感知世界不一定需要傳統的感覺器官。

「有些人可能會想,〔植物〕怎麼可能聽到聲音或聞到味道?」懷茲說:「我希望人們能理解,不是只有耳朵才有聽覺。」

理查.卡爾班(Richard Karban)是研究植物與害蟲交互關係的專家,任職於加州大學戴維斯分校(University of California, Davis),他特別關注植物因為對聲音產生反應而帶來的演化優勢。

「植物可能會以化學性方式感知它們的鄰居,並評估周遭其他植物是否已經受粉。」他說:「目前沒有證據顯示那樣的事正在發生,但〔這項研究〕已經完成第一步了。」

 

撰文:Michelle Z. Donahue

編譯:涂瑋瑛

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