Комахи й рослини: таємні сигнали, які вчені нарешті розкрили

При відкладанні яєць самиці метеликів обирають найбільш здорові рослини, враховуючи не лише зір та нюх, але й здатність «чути» стрес рослин. Нещодавно вчені з’ясували, що комахи можуть сприймати ультразвукові сигнали, які випромінюють рослини, коли перебувають у стані стресу через посуху. Це відкриття дозволяє робити важливі висновки щодо взаємодії комах та рослин, а також відкриває нові можливості для досліджень у цій галузі.

Згідно з дослідженням, опублікованим у журналі eLife, рослини, які зазнають стресу через нестачу вологи, випромінюють ультразвукові клацання. Раніше ці коливання вважалися нечутними для тварин, але вчені з'ясували, що вони можуть передаватися через повітря. Зокрема, єгипетська бавовняна листоїдка (Spodoptera littoralis) здатна сприймати ці звуки. Цей вид комах має барабанні вуха, чутливі до частот від 20 до 60 кГц, з піковою чутливістю близько 38 кГц, що відповідає частотам ультразвукових клацань рослин.

Дослідники висунули гіпотезу, що самки метеликів, чуючи ці звуки, можуть обирати найбільш здорові рослини для відкладання яєць. Цю гіпотезу експериментально підтвердили.

Рослини, хоч і не мають органів слуху, здатні до «спілкування». Вони обмінюються хімічними сигналами через коріння, листя та повітря, щоб попереджати інші рослини про небезпеку, звати на допомогу чи ділитися ресурсами. Наприклад, коли гусінь пошкоджує листя, рослини виділяють леткі хімічні сполуки, які поширюються до сусідніх рослин і активують захисні механізми, такі як виробництво хімічних речовин з гірким смаком або затвердіння листя.

Під землею гриби формують величезні мікоризні мережі, відомі як «деревна павутина», і допомагають рослинам обмінюватися поживними речовинами, передавати сигнали лиха та підтримувати баланс екосистеми. Деякі рослини здатні розпізнавати своїх родичів і випромінювати хімічні сигнали лише тоді, коли поруч є їхні близькі родичі, що вказує на рівень сімейного впізнавання.

У ході дослідження вчені провели низку експериментів. У спеціально створеному середовищі без рослин метелики здебільшого відкладали яйця поблизу динаміка, який відтворював звуки стресу рослин. Коли метеликів тимчасово оглушили, їх перевага зникла, що довело, що реакція була зумовлена слухом, а не іншими сенсорними сигналами. Також, коли до експерименту додали здорові рослини, а звуки стресу відтворювались поруч з ними, метелики обирали рослину, яка не видавала жодних звуків. Це підтвердило, що метелики здатні правильно інтерпретувати сигнали стресу від рослин у їхньому природному середовищі.

Таким чином, вчені довели, що метелики віддають перевагу тим рослинам, що не видають звуків стресу. Вони не відкладали яйця біля рослин, що випромінюють ультразвукові клацання. Ці результати були підтверджені в кількох експериментах з різними налаштуваннями частот і гучності клацань. Під час спостережень за метеликами вчені помітили, що вони витрачали більше часу на те, щоб «слухати» звуки рослин, перед тим як зробити вибір щодо місця для відкладання яєць.

Зокрема, самки метеликів не віддавали перевагу самцям під час відкладання яєць, навіть якщо звуки, що видавали самці, перебували в подібному діапазоні частот до звуків рослин. Це свідчить про те, що реакція самок була специфічною саме на звуки рослин.

Професор Лілах Хадані, один з авторів дослідження, зазначив, що самки метеликів зазвичай шукають здорові рослини для відкладання яєць, щоб їхні личинки могли харчуватися ними після вилуплення. Вчені поставили собі питання: чи прислухаються комахи до сигналів стресу від рослин і чи уникатимуть вони таких рослин для відкладання яєць?

Результати досліджень показали, що коли метелики спостерігають чи відчувають запахи рослин, і одна з них подає звуки стресу, вони уникають таку рослину. Це свідчить про здатність комах приймати рішення на основі комбінації звукових і хімічних сигналів.

Виявилось, що комахи, зокрема метелики, здатні не лише на основі запахів чи дотику, а й за допомогою ультразвукових сигналів робити обґрунтовані вибори. Це може мати значення не тільки для метеликів, але й для інших комах, таких як запилювачі та хижаки. Вчені вважають, що це відкриття може бути лише початком для нових досліджень у цій захоплюючій галузі. Звуки, які випромінюють рослини, можуть виявитися ще більш важливими для взаємодії в природі, ніж це було відомо раніше.

Аналіз впливу ультразвукових сигналів рослин на вибір метеликами місць для відкладання яєць

Нещодавнє дослідження, яке підтвердило здатність метеликів сприймати ультразвукові сигнали, що випромінюють рослини під час стресу, відкрило нові можливості для вивчення взаємодії між комахами та рослинами. Ультразвукові клацання, спричинені дефіцитом вологи у рослинах, стали важливим фактором для комах при виборі рослини для відкладання яєць. Це відкриття змінює наші уявлення про те, як комахи можуть взаємодіяти з навколишнім середовищем, враховуючи не лише хімічні та візуальні сигнали, але й акустичні.

Як показали експерименти, метелики чітко уникають рослин, що видають звуки стресу, віддаючи перевагу тим, що не демонструють подібних сигналів. Це свідчить про високий рівень адаптації комах до умов навколишнього середовища, оскільки метелики шукають рослини, здатні забезпечити їхніх нащадків необхідними ресурсами для харчування. Зокрема, самки метеликів виявляли здатність слухати і відповідно реагувати на звуки, які раніше вважалися нечутними для тварин.

Завдяки цьому відкриттю вчені можуть не тільки розширити наше розуміння поведінки комах, але й досліджувати потенційні шляхи використання ультразвукових сигналів у біологічному контролі шкідників. У майбутньому це знання може допомогти в розробці нових методів захисту рослин, а також дозволити створювати більш ефективні агротехнології, що враховують сенсорні здатності різних видів.

Підписуйтесь на наш Телеграм канал

Підписуйтесь на наш канал і будьте в курсі всіх останніх подій України та Світу

Відкрити канал

Джерела:

• Як комахи слухають рослини і про що ті "говорять": вчені довели, що такі сигнали існують