صدای بیدارباش طبیعت؛ قطرات باران دانه‌های گیاهان را به جوانه‌زنی سریع‌تر وامی‌دارند

اگر بار دیگر صدای باران پشت پنجره شما را آرام کرد، لحظه‌ای تصور کنید که یک دانه بسیار کوچک بودید و درست زیر قطره‌ای در حال سقوط قرار داشتید؛ آیا این صدا هنوز هم برایتان آرامش‌بخش بود؟

مهندسان مؤسسه فناوری ماساچوست درواقع یافته‌اند که دانه‌ها درواکنش به باران برعکس می‌توانند جان بگیرند. در آزمایش‌های انجام‌شده روی دانه‌های برنج، مشخص شد که صدای برخورد قطرات آب به سطح، دانه‌ها را از حالت خواب یا رکود زیستی خارج می‌کند و باعث می‌شود سریع‌تر جوانه بزنند، در مقایسه با دانه‌هایی که در شرایط مشابه اما بدون مواجهه با این ارتعاشات صوتی قرار داشتند.

در مطالعه جدید از دانه‌های برنج استفاده شد که در آب کم‌عمق قرار داده شده بودند. برنج از جمله گیاهانی است که توانایی جوانه‌زنی هم در خاک و هم در شرایط غرقابی کم‌عمق را دارد. پژوهشگران احتمال می‌دهند که بسیاری از گونه‌های مشابه نیز چنین واکنشی به صدا داشته باشند.

پژوهشگران می‌گویند هنگام برخورد قطره باران با سطح آب یا خاک، امواج صوتی و لرزش‌هایی ایجاد می‌شود که می‌تواند به دانه‌های گیاه منتقل شود. این لرزش‌ها قادرند ساختارهای بسیار ریز داخل دانه به نام استاتولیت‌ها را جابه‌جا کنند؛ ساختارهایی که در تشخیص جهت گرانش نقش دارند و حرکت آنها می‌تواند آغازگر رشد و جوانه‌زنی باشد.

نیکلاس ماکریس، استاد مهندسی مکانیک در مؤسسه فناوری ماساچوست می‌گوید دانه‌ها می‌توانند صدا را به شکلی درک کنند که به بقا و رشد سریع‌تر آنها کمک می‌کند و انرژی ناشی از صدای باران برای تحریک رشد کافی است. او و همکارش کادین ناوارو، پژوهشگر پیشین این مؤسسه، معتقدند صدای باران از نظر فیزیکی ممکن است شبیه دیگر ارتعاشات طبیعی مانند باد باشد و قصد دارند در تحقیقات بعدی بررسی کنند آیا گیاهان می‌توانند انواع دیگر ارتعاشات طبیعی را نیز حس کنند یا نه.

گیاهان برخلاف تصور رایج موجوداتی منفعل نیستند و توانایی زیادی در واکنش به محیط دارند. در روند تکامل، آنها نسبت به محرک‌هایی مانند لمس، بوهای شیمیایی و نور حساس شده‌اند؛ به‌طوری که تقریباً همه گیاهان نور را دنبال و به سمت آن رشد می‌کنند.

گیاهان همچنین می‌توانند گرانش را تشخیص دهند؛ به همین دلیل ریشه‌ها به سمت پایین و ساقه‌ها به سمت بالا رشد می‌کنند. این توانایی تا حد زیادی به ساختارهای ریز داخل سلول به نام استاتولیت‌ها مربوط است که با جابه‌جایی در سلول، جهت گرانش را به گیاه نشان می‌دهند و در تنظیم مسیر رشد نقش دارند.

ماکریس با اشاره به پژوهش‌های دهه ۱۹۸۰ توضیح می‌دهد که صدای باران در زیر آب بسیار قوی‌تر از هواست؛‌ زیرا آب چگالی بیشتری دارد و قطره باران در آن امواج فشاری بیشتری ایجاد می‌کند. او همچنین می‌گوید در فاصله چند سانتی‌متری از برخورد قطره باران، شدت این فشار صوتی می‌تواند به اندازه‌ای باشد که در هوا، مشابه قرار گرفتن در فاصله چند متری موتور جت احساس شود. بر همین اساس، پژوهشگران فرض کردند که این امواج صوتی می‌توانند استاتولیت‌ها را جابه‌جا و در نتیجه رشد دانه را تحریک کنند.

برای بررسی فرضیه، پژوهشگران از دانه‌های برنج استفاده کردند؛ گیاهی که در آب‌های کم‌عمق رشد می‌کند. به گزارش ام‌آی‌تی نیوز، آنها حدود ۸هزار دانه را در ظروف آب قرار دادند و بخشی از آن‌ها را در معرض قطرات آب گذاشتند؛ به‌طوری‌که فقط امواج صوتی به دانه‌ها برسد نه خود آب.

در آزمایش‌ها اندازه و ارتفاع قطرات تغییر داده شد تا شدت‌های مختلف باران شبیه‌سازی شود. همچنین با استفاده از هیدروفون، ارتعاشات زیر آب اندازه‌گیری و با داده‌های واقعی از طبیعت مانند برکه‌ها و خاک مرطوب مقایسه شد. نتایج نشان داد دانه‌های در معرض ارتعاشات باران، ۳۰ تا ۴۰ درصد سریع‌تر جوانه زدند و دانه‌های نزدیک‌تر به سطح آب حساسیت بیشتری نشان دادند.

پژوهشگران معتقدند این توانایی می‌تواند مزیت تکاملی داشته باشد؛ زیرا دانه‌هایی که صدای باران را حس می‌کنند معمولاً در عمق مناسب برای رشد قرار دارند.

در ادامه، با محاسبات فیزیکی بررسی شد که آیا این ارتعاشات می‌توانند ساختارهای ریز داخل دانه (استاتولیت‌ها) را جابه‌جا کنند یا خیر و نتایج نشان داد این اتفاق واقعاً ممکن است. ماکریس در پایان می‌گوید یافته‌ها نشان می‌دهد گیاهان ممکن است از طریق صدای باران عمق مناسب خود را تشخیص دهند و به رشد سریع‌تر برسند.

پژوهش در ژورنال Scientific Reports منتشر شده است.