【生活智庫】科學家證實水稻種子可感知雨聲 接收訊號破土發芽

在雨後,植物的生長速度通常會顯著加快。雨水不僅滋潤土地,讓植物補充水分,也帶來了等微量元素。科學家最近發現,雨滴聲影響水稻生長,是喚醒它的警鐘。

多年來,科學研究已證實植物可能具有對光、觸碰和化學物質的感知能力,但很少觀察植物對聲音的反應。美國麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology,簡稱MIT)一組科學家首度發現,有些種子會對雨聲的聲波振動作出直接反應,加快發芽速度。

他們證明了植物種子感受到雨滴拍打在土壤或水面產生的地下震動,等於收到一個訊號:水來了,可以開始生長了,使其從休眠狀態中甦醒。研究人員懷疑許多類似類型的種子也會對雨聲作出反應。

今年4月,《科學報告》(Scientific Report)期刊發表了該學院機械工程科學者尼高拉斯‧馬克拉斯(Nicholas Makris)和卡迪納‧納瓦羅(Cadine Navarro)的研究,顯示水稻種子能够真正「聽見」雨聲,並在聲波刺激下,發芽速度提升了30%至40%。

馬克拉斯解釋:「這項研究證明,種子能夠感知聲音,這種感知方式有助生存,雨聲的能量足以加速種子生長。」

研究團隊提出了一個假設,解釋種子如何做到這一點。關鍵在於植物中一種稱為平衡石(statolith)的物質,是植物細胞中的微小結構,負責感知重力,平常沉在植物細胞底部偵測位置與外界變化,植物的根部才會因而往下長。

馬克拉斯表示:「當種子感受到聲波震動,細胞內的平衡石就會移位,就像鹽瓶裡的鹽一樣,這種擾動會引發生長反應。」

馬克拉斯和研究人員在一系列實驗中,將近8千粒水稻種子浸入約3公分深的水桶中,在六天裡讓其中一些種子暴露在落下的水滴中。他們調整水滴大小和滴下的高度,以模擬不同強度的降雨;又改變種子的位置,以確定深度和距離如何影響發芽。

結果發現,聽著雨聲的水稻種子發芽速度,比在安靜環境的快30%至40%。他們也發現,與埋得較深的種子相比,靠近水面的種子更能感知水滴的聲音,生長速度也更快。

研究人員認為,植物演化出這種能力關乎生存智慧。種子發芽最需要的就是水,與其等待水滲透到土壤,植物倒不如主動憑聲辨位,一旦感知到下雨聲,種子就知道外面有充足水分,是破土而出的大好時機。

過往的研究也證明植物具有感知能力。為了生存,植物進化到能夠感知和回應周圍環境的刺激,例如大多數植物都會對光作出反應,朝向陽光生長。有些植物受到觸碰時會迅速閉合,有些在接觸有毒氣味時會蜷縮起來。

該研究為植物學打開一扇新大門,植物不僅不「聾」,還懂得利用大自然的聲響作為發芽的訊號。下次暴雨之際,不妨看看窗外的花草樹木,想像它們正在歡呼:可以長大了。

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