ให้ความรู้เรื่องเสียง

การศึกษานี้นำโดย Prof. Lilach Hadany จาก School of Plant Sciences and Food Security ที่ Wise Faculty of Life Sciences ร่วมกับ Prof. Yossi Yovel หัวหน้า Sagol School of Neuroscience และคณาจารย์จาก School of Zoology and the พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติ Steinhardt และนักศึกษาวิจัย Itzhak Khait และ Ohad Lewin-Epstein ร่วมกับนักวิจัยจาก Raymond and Beverly Sackler School of Mathematical Sciences, Institute for Cereal Crops Research และ Sagol School of Neuroscience ทั้งหมดนี้อยู่ที่ Tel มหาวิทยาลัยอาวีฟ บทความนี้ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์Cell ศาสตราจารย์ Hadany: "จากการศึกษาก่อนหน้านี้ เราทราบว่าไวโบรมิเตอร์ที่ติดอยู่กับต้นไม้จะบันทึกการสั่นสะเทือน แต่การสั่นสะเทือนเหล่านี้ยังกลายเป็นคลื่นเสียงในอากาศอีกด้วย กล่าวคือ เสียงที่สามารถบันทึกได้จากระยะไกลหรือไม่ การศึกษาของเราได้ตอบคำถามนี้ ซึ่งนักวิจัยกำลังถกเถียงกันอยู่ เป็นเวลาหลายปี." ในขั้นตอนแรกของการศึกษา นักวิจัยได้วางต้นไม้ไว้ในกล่องเก็บเสียงในห้องใต้ดินที่เงียบสงบและโดดเดี่ยวโดยไม่มีเสียงรบกวน ไมโครโฟนอัลตราโซนิกบันทึกเสียงที่ความถี่ 20-250 กิโลเฮิรตซ์ (ความถี่สูงสุดที่มนุษย์ผู้ใหญ่ตรวจพบคือประมาณ 16 กิโลเฮิรตซ์) ถูกติดตั้งที่ระยะห่างประมาณ 10 ซม. จากแต่ละต้น การศึกษามุ่งเน้นไปที่ต้นมะเขือเทศและยาสูบเป็นหลัก แต่ยังมีการบันทึกข้าวสาลี ข้าวโพด กระบองเพชร และเฮนบิตด้วย ศาสตราจารย์ Hadany: "ก่อนที่จะวางต้นไม้ลงในกล่องอะคูสติก เราให้พวกเขาผ่านการบำบัดหลายอย่าง ต้นไม้บางต้นไม่ได้รดน้ำเป็นเวลาห้าวัน บางต้นถูกตัด และบางต้นไม่ได้ถูกแตะต้อง ความตั้งใจของเราคือการทดสอบว่า พืชเปล่ง เสียง และเสียงเหล่านี้ได้รับผลกระทบจากสภาพของต้นพืชหรือไม่ บันทึกของเรา ระบุว่าพืชในการทดลองของเราเปล่งเสียงที่ความถี่ 40-80 กิโลเฮิรตซ์ ต้นไม้ที่ไม่เครียดจะส่งเสียงโดยเฉลี่ยน้อยกว่าหนึ่งเสียงต่อชั่วโมง ในขณะที่พืชที่เครียด -- ทั้งขาดน้ำและบาดเจ็บ -- ส่งเสียงหลายสิบครั้งทุกชั่วโมง" การบันทึกที่รวบรวมด้วยวิธีนี้ได้รับการวิเคราะห์โดยอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่อง (AI) ที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษ อัลกอริธึมได้เรียนรู้วิธีแยกแยะความแตกต่างระหว่างต้นไม้และเสียงประเภทต่างๆ และท้ายที่สุดก็สามารถระบุต้นไม้และกำหนดประเภทและระดับความเครียดจากการบันทึกได้ ยิ่งไปกว่านั้น อัลกอริธึมระบุและจำแนกเสียงของพืช แม้ว่าต้นไม้จะอยู่ในเรือนกระจกที่มีเสียงรบกวนรอบข้างมากก็ตาม ในเรือนกระจก นักวิจัยเฝ้าติดตามพืชที่อยู่ภายใต้กระบวนการขาดน้ำเมื่อเวลาผ่านไป และพบว่าปริมาณของเสียงที่เปล่งออกมานั้นเพิ่มขึ้นจนถึงจุดสูงสุด และจากนั้นจะลดลง ศาสตราจารย์ Hadany: "ในการศึกษานี้ เราได้แก้ไขข้อโต้แย้งทางวิทยาศาสตร์ที่เก่าแก่มาก: เราได้พิสูจน์ว่าพืชเปล่งเสียงได้! การค้นพบของเราชี้ให้เห็นว่าโลกรอบตัวเราเต็มไปด้วยเสียงของพืช และเสียงเหล่านี้มีข้อมูล เช่น เกี่ยวกับน้ำ ความขาดแคลนหรือการบาดเจ็บ เราสันนิษฐานว่าตามธรรมชาติแล้ว เสียงที่พืชปล่อยออกมาจะถูกตรวจพบโดยสิ่งมีชีวิตที่อยู่ใกล้เคียง เช่น ค้างคาว หนู แมลงต่างๆ และอาจรวมถึงพืชชนิดอื่นๆ ที่สามารถได้ยินความถี่สูงและได้ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง เราเชื่อว่า มนุษย์ยังสามารถใช้ประโยชน์จากข้อมูลนี้ได้หากได้รับเครื่องมือที่เหมาะสม เช่น เซ็นเซอร์ที่บอกผู้ปลูกเมื่อพืชต้องการรดน้ำ เห็นได้ชัดว่าทุ่งดอกไม้ที่งดงามอาจเป็นสถานที่ที่ค่อนข้างมีเสียงดัง เป็นเพียงการที่เราไม่ได้ยินเสียง!" ในการศึกษาในอนาคต นักวิจัยจะสำรวจคำถามที่น่าสนใจต่อไป: อะไรคือกลไกที่อยู่เบื้องหลังเสียงของพืช? แมลงเม่าตรวจจับและตอบสนองต่อเสียงที่พืชปล่อยออกมาได้อย่างไร? ต้นไม้ชนิดอื่นได้ยินเสียงเหล่านี้ด้วยหรือไม่? และอื่น ๆ…