https://www.nature.com/articles/d41586-023-00890-9
Stressed plants ‘cry’ — and some animals can probably hear them
식물들은 물이 부족하거나 상처를 입었을 때 초음파 크랙을 만들어내며, 이를 마이크로폰이 포착합니다.
식물들은 침묵 속에서 고통을 겪지 않습니다. 오히려 목마를 때거나 스트레스를 받을 때 "공기 중에서 소리"를 내는 것으로 밝혀졌습니다. 이는 Cell1에 오늘 발표된 연구 결과입니다.
물이 필요하거나 줄기가 최근에 잘렸을 때, 식물들은 대략 1시간에 35개의 소리를 내뿜는 것으로 밝혀졌습니다. 그러나 충분한 물을 공급받고 잘려지지 않은 식물들은 훨씬 조용하며, 1시간에 1개의 소리만 내뿜습니다.
우리가 목마른 식물의 소리를 들어본 적이 없는 이유는 그 소리가 초음파 - 약 20-100 킬로헤르쯤이라는 것입니다. 이것은 인간 중 매우 적은 수의 사람들만이 들을 수 있는 고음의 소리를 의미합니다. 그러나 몇몇 동물들은 이 소리를 들을 수 있을 것입니다. 박쥐, 쥐 및 나방들은 식물 소리로 가득 찬 세상에서 살 수도 있습니다. 이 같은 연구를 수행한 팀은 이전에 동물들이 내는 소리에 반응하는 식물들을 발견한 바 있습니다.
Crying crops
이스라엘 텔아비브 대학의 Lilach Hadany 박사와 동료들은 식물을 엿듣기 위해 마이크가 달린 작은 상자에 담긴 담배(Nicotiana tabacum)와 토마토(Solanum lycopersicum) 식물을 배치했습니다. 마이크는 연구자가 듣지 못하는 소리를 포착했습니다. 물 부족이나 최근 베어낸 식물에서 소리가 더욱 두드러졌습니다. 이 소리를 낮추고 빠르게 재생하면 "팝콘처럼 매우 짧은 클릭"이 됩니다. Hadany 박사는 "노래가 아니라"고 말합니다.
식물은 성대나 폐를 갖고 있지 않습니다. Hadany 박사는 식물이 소리를 내는 방법에 대한 현재 이론은, 식물의 뿌리에서 줄기와 잎으로 물과 영양분을 운반하는 관목인 xylem에 집중되어 있다고 말합니다. xylem의 물은 빨대를 빨면서 마시는 물처럼 표면장력으로 유지됩니다. xylem에서 공기 방울이 생성되거나 파열되면 작은 소리가 날 수 있습니다. 가뭄 스트레스 상황에서는 공기 방울 생성이 더 잘 일어납니다. 그러나 정확한 메커니즘은 더 연구가 필요합니다.
팀은 식물이 베어졌거나 수분 스트레스를 받고 있는지 소리로 판별하는 머신러닝 모델을 만들었으며, 약 70%의 정확도를 보였습니다. 이 결과는 농업과 원예에서 식물의 음성 모니터링이 가능하다는 가능성을 시사합니다.
이 접근 방법의 실용성을 검증하기 위해 팀은 온실에서 식물을 녹음해보았습니다. 바람과 공조기에서 나는 배경 소음을 필터링하는 데 컴퓨터 프로그램을 이용하여, 식물의 소리를 들을 수 있었습니다. 저자들의 시제품 연구는 토마토와 담배 식물이 특이한 사례가 아님을 시사합니다. 밀(Triticum aestivum), 옥수수(Zea mays), 포도(Vitis vinifera)도 목마를 느끼면 소리를 낸다는 것을 보여줍니다.
Chattering grasses?
이전에 Hadany의 팀은 식물이 소리를 '들을' 수 있는지에 대해 연구하였으며, 바닷가 저녁 프라임로즈(Oenothera drummondii)가 비행 중인 벌 소리에 노출되면 더 달콤한 꿀을 분비하는 것으로 발견하였습니다.
그렇다면 식물의 소리는 생태계의 중요한 특징이며, 식물과 동물의 행동에 영향을 미치는 요소일까요? 환경과학 분야를 전문으로 연구하는 호주 시드니의 맥쿼리 대학 교수인 그레이엄 파이크(Graham Pyke)는 아직 증거가 명확하지 않다고 말합니다.
그는 동물들이 스트레스 받는 식물의 허탈한 소리를 듣는 것은 불가능하다고 말합니다. "그 소리를 들을 수 있을 만큼 멀리서 동물이 소리를 잘 들을 수 있을 가능성은 매우 낮을 것입니다." 그는 그 소리가 너무 희미할 것으로 생각합니다. 더 많은 연구가 이 문제에 대해 더 많은 빛을 더할 것이며, 파이크 교수는 식물이 스트레스를 받을 때 '울부짖는' 소리가 나온다는 것을 받아들이기에 전혀 거부감이 없다고 말합니다.