Zelfs op heel stille dagen leven we in een wereld van geluiden: vogels tjilpen, de wind ruist door de bomen en insecten gaan zoemend op weg naar hun werk. De oren van zowel roof- als prooidieren zijn afgestemd op elkaars aanwezigheid.
Geluid is zó fundamenteel voor het leven en het overleven dat het voor onderzoeker Lilach Hadany van de Universiteit Tel Aviv aanleiding was zich af te vragen: stel dat niet alleen dieren maar ook planten geluiden konden waarnemen? De eerste experimenten om deze hypothese te testen zijn onlangs gepubliceerd op de pre-printserver bioRxiv en wijzen erop dat tenminste één plantensoort kan horen en daardoor een aanzienlijk voordeel in zijn evolutionaire ontwikkeling kan hebben gehad.
Hadany’s team onderzocht de avondteunisbloem (Oenothera drummondii) en ontdekte dat deze planten enkele minuten nadat ze de vleugelvibraties van bestuivers waarnemen, beginnen met het tijdelijk verhogen van de suikerconcentratie in hun nectar. De bloemen zelf dienen daarbij feitelijk als oren, die de specifieke frequentie van de bijenvleugels oppikken terwijl ze onbelangrijke vibraties als windgeruis uitsluiten.
Zoet geluid
Als evolutietheoreticus denkt Hadany dat haar vraag werd ingegeven door het besef dat geluiden een alomtegenwoordige, natuurlijke hulpbron zijn. Het zou verspilling zijn als niet ook planten deze hulpbron zouden aanspreken. Als planten over een manier zouden beschikken om geluid waar te nemen en daarop te reageren, dan zou dat volgens haar kunnen bijdragen aan hun overlevingsstrategie en aan het doorgeven van hun genen.
Omdat bestuiving voor planten van cruciaal belang is, begon haar team met het onderzoeken van bloemen. De avondteunisbloem, die in het wild in de duinen en parken rond Tel Aviv groeit, diende zich als goede kandidaat aan omdat deze bloemen een lange bloeitijd hebben en meetbare hoeveelheden nectar produceren.
Om de teunisbloemen in het laboratorium te testen stelde Hadany’s team de planten aan vijf geluidsomgevingen bloot: stilte, opnamen van een honingbij op een afstand van tien centimeter en computergeluiden met lage, gemiddelde en hoge frequenties. Planten die aan stilte werden blootgesteld (onder glazen stolpen die geen vibraties doorlieten), vertoonden geen significante toename in het suikergehalte van hun nectar. Hetzelfde gold voor planten die aan geluid met hoge frequenties (158 tot 160 kilohertz) en gemiddelde frequenties (34 tot 35 kilohertz) werden blootgesteld.
Maar planten die opnamen van bijengezoem (0,2 tot 0,5 kilohertz) en andere geluiden met een lage frequentie (0,05 tot 1 kilohertz) kregen te horen, toonden uiteindelijk een duidelijke reactie. Binnen drie minuten na blootstelling aan deze geluiden nam de suikerconcentratie in de nectar van de planten met een verbluffende twintig procent toe.
De onderzoekers denken dat een zoeter aanbod voor bestuivers méér insecten zal aanlokken en dus de kans op een succesvolle kruisbestuiving vergroot. In veldobservaties ontdekten de onderzoekers dat er rond planten die zes minuten of minder lang geleden door een andere bestuiver waren bezocht, negenmaal meer bestuivers zoemden.
“We waren erg verrast toen we konden aantonen dat het wel degelijk werkte,” zegt Hadany . “Maar nu we deze tests in andere omstandigheden en seizoenen en met zowel binnen- als buitenplanten hebben herhaald, zijn we erg zeker van de resultaten.”
Bloemen als oren
Toen het team nadacht over de manier waarop geluid wordt waargenomen, namelijk via de overdracht en interpretatie van vibraties, werd de rol van de bloemen nog fascinerender. Hoewel er bloesems in alle soorten en maten zijn, hebben de meeste bloemen een concave vorm (komvorm). Dat maakt deze bloemen perfect voor het opvangen en versterken van geluidsgolven, te vergelijken met een satellietschotel.
Om de uitwerking van trillingen van verschillende frequenties te testen, plaatsten Hadany en medeauteur Marine Veits, die destijds als student in het lab van Hadany werkte, de avondteunisbloemen onder een laser-vibrometer, die minuscule bewegingen kan meten. Het team vergeleek vervolgens de eigen vibraties van de bloemen met die van de geteste geluidsomgevingen.
“Deze specifieke bloem is komvormig, zodat het akoestisch gezien logisch is dat hij mee vibreert en de vibraties versterkt,” zegt Veits.
Dat gebeurde inderdaad, althans op frequenties van bestuivers. Volgens Hadany was het heel spannend om te zien dat de vibraties van de bloem aansloten op de frequenties van de afgespeelde bijengeluiden.
“Je ziet meteen dat het klopt,” zegt zij.
Om te bevestigen dat het inderdaad de vorm van de bloem was die de frequenties versterkte, testte het team ook bloemen waarbij één of meer blaadjes waren verwijderd. Maar die bloemen resoneerden niet op laagfrequente geluiden.
Wat planten horen
Hadany erkent dat er nog veel vragen zijn over het pas ontdekte vermogen van planten om op geluiden te reageren. Werken sommige ‘oren’ bij bepaalde frequenties beter dan andere? En waarom maakt de avondteunisbloem zijn nectar zoveel zoeter, terwijl bijen bekendstaan om hun vermogen om minuscule veranderingen in het suikergehalte van nectar (van 1 tot 3 procent) te detecteren?
En zou dit waarnemingsvermogen planten nog andere voordelen bieden, afgezien van zoetere nectar en meer bestuiving? Volgens Hadany waarschuwen planten elkaar mogelijk voor herbivoren die hun buren wegvreten. Of produceren ze vibraties die dieren aantrekken die zijn betrokken bij de verspreiding van de zaden van die specifieke plant.
“We moeten rekening houden met het feit dat planten zich tijdens hun zeer lange evolutie in samenhang met bestuivers hebben ontwikkeld,” zegt Hadany . “Het zijn levende wezens en ook zij moeten in de wereld zien te overleven. Voor hen is het belangrijk om hun omgeving te kunnen waarnemen – vooral omdat ze zich niet kunnen verplaatsen.”
Met deze ene studie ontvouwt zich een heel nieuw onderzoeksterrein, dat door Hadany ‘fytoakoestiek’ wordt genoemd.
Veits wil graag meer te weten komen over de mechanismen die ten grondslag liggen aan het fenomeen dat door het team is ontdekt. Zo vraagt ze zich af door welke moleculaire of mechanische processen de vibraties en de verandering in het suikergehalte worden aangedreven? Ook hoopt ze dat hun onderzoek het idee zal bevestigen dat waarnemingen van de omgeving niet altijd via de gebruikelijke zintuigen worden opgevangen.
“Sommige mensen vragen zich misschien af: hoe kunnen planten nou horen of ruiken?” zegt Veits. “Maar mensen moeten beseffen dat horen niet alleen met de oren gebeurt.”
Richard Karban, expert in de wisselwerking tussen planten en hun plaagdieren aan de University of California in Davis, heeft zo zijn eigen vragen, met name over de evolutionaire voordelen die planten door het reageren op geluiden zouden hebben.
“Het is mogelijk dat planten hun buren op chemische wijze kunnen waarnemen en daaruit kunnen opmaken of andere planten om hen heen zijn bevrucht,” zegt hij. “Er is geen bewijs dat zoiets gebeurt, maar dit nieuwe onderzoek is een eerste stap.”
Lees ook: Deze Indiase bloem bloeit maar eens in de 12 jaar – en wordt nu bedreigd
Lees ook: Foto’s tonen onzichtbare gloed van bloemen
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
