Насіння рису здатне реагувати на звук дощу

Звукові коливання від крапель води, які падають під час дощу, спричинюють вібрації всередині клітин, де розташовані структури, що відповідають за сприйняття гравітації, тим самим сигналізуючи про наявність достатньої кількості вологи. Такий вплив може прискорити проростання рису приблизно на третину.

Насіння, яке знаходиться в ґрунті, визначає напрямок проростання завдяки такій властивості як гравітропізм (геотропізм). У клітинах насіння присутні статоліти - мікроскопічні крохмальні частинки, які під дією сили тяжіння опускаються донизу і задають орієнтир для росту рослини. Раніше вчені вже знали, що сильні вібрації, наприклад, від сільськогосподарської техніки, можуть впливати на стан статолітів та прискорювати проростання. Проте вплив природних звуків до цього часу практично не вивчався.

Автори нової роботи, опублікованої в журналі «Scientific Reports», припустили, що шум дощу здатний впливати на статоліти і стимулювати вегетаційні процеси у насінні. Для перевірки своєї теорії вони провели експерименти із посівним рисом (Oryza sativa): насіння помістили у воду, імітуючи природні умови, а зверху капали рідину, створюючи ефект дощу. За допомогою підводних надчутливих мікрофонів фіксували звуковий тиск та порівнювали результати з контрольною групою, яка перебувала у повній тиші.

Експеримент показав, що звуки дощу збільшують швидкість проростання приблизно на 24 – 37%. Удар крапель об водну поверхню або вологий ґрунт створює потужний акустичний імпульс, який під поверхнею за своєю силою можна порівняти з шумом реактивного двигуна у повітрі.

Оскільки напряму спостерігати рух статолітів неможливо, фахівці з Массачусетського технологічного інституту (МТІ) використовували математичне моделювання. Вони розрахували, яку енергію звукова хвиля передає клітинам, і показали, що цього цілком достатньо, щоб подолати опір внутрішньоклітинного середовища. Під дією звуку статоліти починають підстрибувати та зміщуватися на десятки і навіть сотні нанометрів, викликаючи короткочасні контакти з рецепторами клітини. Це запускає гормональні процеси, які прискорюють проростання.

Модель також показала, що ефект працює лише на невеликій глибині – приблизно до п'яти сантиметрів. Нижче цього рівня звукові хвилі швидко слабшають і не здатні впливати на клітини. Вчені вважають це еволюційний механізм захисту: якби насіння реагувало на дощ занадто глибоко, паростки не змогли б досягти поверхні і загинули б. Невелика глибина, навпаки, забезпечує оптимальні умови для розвитку.

Таким чином, насіння виявляється не пасивними об'єктами, а доволі активними складними системами, здатними «слухати» навколишнє середовище та вибирати найбільш вдалий момент для початку проростання. Ймовірно, що інші види насіння здатні реагувати на природні звуки подібним чином, тому дана тема підлягає у подальшому більш комплексним дослідженням.