学习灌木丛的语言

植物使用分子密码来寻求帮助,驱赶昆虫并互相救助。




昆虫学家Richard Karban知道如何讲艾草。 开始对话时,他假装自己是蚱hopper或虫子-用剪刀剪掉其中一个灌木丛上的叶子。 而且,砍掉整个灌木叶也不是愚蠢的。 因此,他沿纸的边缘切了很多块-“很多小叮咬”。

几个月后,加州大学戴维斯分校的教授卡班(Carban)研究保护性植物消息传递,回到灌木丛中并研究了叶子,其中许多叶子被真正的蚱grass或甲虫破坏了。 但是,在距离被树枝切下的树枝50-60厘米的距离处,树叶不受饥饿昆虫叮咬的影响。 这是因为Karban切口说服了受损的床单,使其受到了攻击,因此向空气中发送了化学警报。 相邻的叶子拦截并解密了代码消息,并开始准备抵抗甲虫的措施。

如果植物对我们似乎保持沉默,那是因为我们不注意他们的谈话-我们才刚刚开始解密他们的密码。 植物不断向空中发射代码,这有助于它们保护自己免受昆虫和其他威胁的侵害,在某些情况下还向邻居发出警告。 此外,植物可以发送SOS信号寻求帮助,并呼叫以昆虫为食的捕食者。

植物使用化学密码说话-含碳分子, 挥发性有机物质 (VOC)。 VOC的特征是它们易于上升到空中,并且种类繁多:只有植物才能产生30,000多种。 一些挥发性有机化合物会散发出熟悉的花朵或植物的气味。 其他仅在响应特定效果时发出。 损坏后仅几秒钟,植物就会释放出挥发性的叶状物质,我们也可以修复这些叶状物质,例如,像刚割过的草坪的气味。

人们不会从PWD获得特殊信息。 但是植物产生的分子波会传输加密信息包。 而且,像任何传输的信号一样,“列表”可以被接收,解密,窃听甚至失真。

植物会发送VOC来应对物理损伤或唾液,呕吐物或虫卵周围的液体中的化学物质。 昆虫叮咬可以激活植物激素,例如茉莉酸 ,乙烯或水杨酸 ,从而增加植物保护基因的活性。 这些激素也可以作为VOC释放,以防止植物的其他叶子和分支以及植物群落中的邻居。 卡班说,特别是,茉莉酸甲酯(茉莉酸的挥发性形式)似乎“非常有力”。 他还发现,这种交流对于遗传相同的植物-来自相同亲本灌木丛的植物更有效。 而且,当卡尔班(Karban)在切好的艾草叶子上放上塑料袋,并系好它们以使VOC不会散落时,叶子和离它们最近的植物并不会提高其防护等级。

VOC消息既可以是自己的,也可以是亲戚的,但是其他物种的植物有时可以截获它们。 艾草焦虑症可引起西红柿和烟草的保护性反应,尽管尚不清楚有多少植物能够破解其他物种的信号。

而且,科学家们说植物并不总是希望听到他们的尖叫声。 布卢明顿市印第安纳大学的博士后艾米·特罗布里奇(Emmy Trowbridge)说:“告诉植物邻居受到攻击并不符合植物的最大利益。” 邻近的植物相互竞争,警告邻居意味着可以帮助他生存,而善良的撒玛利亚人本人却可以被昆虫入侵。 那么为什么植物仍然大声喊叫呢? 部分事实是不可避免的:植物用来驱除昆虫的“化学武器”不可避免地会泄漏到空气中,因为它们易挥发-因此,其他植物由于进化而学会了对其进行监听。 就像捕食昆虫一样,它们会调整接收器的声音以呼唤晚餐。 咀嚼红蜘蛛的苹果树发出的信息吸引了其他吃昆虫攻击植物的螨。 当坐腹蝇将卵产在松针上时,树木的挥发性有机化合物会吸引黄蜂寄生虫杀死卵。 蛾类飞蛾咀嚼的烟草会引起红尾黄蜂,这种寄生虫将卵产在毛虫体内,然后被幼虫从内部吞噬。

尽管植物和昆虫已经进化为交换这些化学信息,但人们才刚刚开始破解其密码。 Trowbridge说:“我们不知道这些化学物质如何被感知。” 研究人员不了解植物如何从空气中收集VOC,以及其可识别的浓度应为多少。 他们不知道分子是从叶的表面吸收还是通过气孔, 气孔吸收。 但是他们知道,“监听”植物不仅必须接收信息,而且还必须解密信息,以触发保护性化学反应。 特罗布里奇说:“植物能够吸收化学物质这一事实并不意味着任何事情。” 如果截获的信号无法解码,将无济于事。

而且,消息可以几种分子的组合编码。 Karban说:“通过切割艾草产生的花束包含数百种可以测量的化学物质。” 他将VOC收集在装有吸收性纤维的塑料袋中,并在气相色谱仪中进行分析。 但是,他说,“定义有效成分非常困难。” 内华达大学有机化学和环境化学专家克里斯·杰弗里(Chris Jeffrey)认为,为了闯入植物密码学,科学家需要破译整个生态系统的化学。 他说:“您发现了非常复杂的分子混合物,”他将此现象与我们的嗅觉进行了比较。 “不是一个分子引起一个反应。”

为什么我们需要破解工厂代码? 例如,它们将帮助我们了解植物如何应对气候变化。 科学家警告说,这些变化会破坏通讯并破坏生态系统的稳定性。 一些信号将被放大,而另一些信号将被抑制或未被检测到。

Trowbridge说:“挥发性取决于温度。”因此,在变暖的星球上,VOC可以更容易地在空气中发现自己。 高温也会增加产生VOC的酶的活性。 另一方面,试图在干旱中生存的植物会压缩气孔,以免损失水分。 封闭的气孔叶片吸收产生VOC所需的二氧化碳较少。 Trowbridge认为,由于减少了VOC通讯,植物可能无法识别警报,变得更容易受到昆虫的侵害,或者完全屈服于昆虫。 但是,由于挥发性有机化合物过多,植物种群可能会开始过度保护自己,昆虫将开始寻找其他食物来源,破坏其他植物种类,从而改变生态系统。

因此,下次您单独享受花园的宁静时,请记住,这种宁静是虚幻的。 如果您只能听到尖叫声,那么就会有整个尖叫声。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN415671/


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