Cientistas revelam que plantas produzem sons!

Figura 1. Microfones utilizados no estudo experimental.

Plantas são seres vivos tradicionalmente considerados mudos, ou seja, sem capacidade de emitir sons como sinalização informativa. Agora, pela primeira vez, pesquisadores na Universidade de Tel Aviv, Israel, registraram e analisaram sons distintivamente emitidos por plantas. Os sons revelados no estudo experimental conduzido pelos pesquisadores e publicado hoje no periódico Cell (Ref.1) possuem forma de "cliques", similares àqueles de pipocas estourando no micro-ondas, e emitidos em um volume similar àquele da fala humana, porém em frequências mais altas (ultrassônicas) e além do alcance auditivo humano. E mais importante: variavam de espécie para espécie e entre diferentes status fisiológicos.

"Nós encontramos que as plantas geralmente emitem sons quando estão sob estresse, e que cada planta e cada tipo de estresse está associado com um som específico identificável. Enquanto imperceptível para o ouvido humano, os sons emitidos por plantas podem provavelmente ser ouvidos por vários animais, como morcegos, ratos e insetos," disseram os autores do estudo em entrevista para o jornal da Universidade de Tel-Aviv (Ref.2).

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Plantas exibem significativas mudanças em seus fenótipos em resposta ao estresse. Esses organismos diferem visualmente, com respeito tanto a cores quanto a formas, entre plantas sob estresse e plantas sem estresse. Além disso, também emitem compostos orgânicos voláteis como resposta a variáveis ambientais diversas, como secas e ataques de herbívoros. Esses compostos voláteis podem afetar plantas vizinhas, resultando em um aumento de resistência nessas plantas. Somados esses fatos, é bem estabelecido que plantas produzem pistas visuais, químicas e táteis, às quais outros organismos podem responder, como polinizadores (1). Porém, a habilidade das plantas de emitirem sons no ar (ondas sonoras aéreas) - que podem potencialmente ser detectadas/ouvidas por outros organismos - não tem sido esclarecida.

(1) Leitura recomendada: Qual é a maior flor do mundo?

Vibrações em plantas têm sido descritas em vários cenários. Plantas expostas ao estresse de seca podem manifestar o fenômeno de cavitação - um processo onde bolhas de ar se formam, expandem e colapsam no xilema, causando vibrações. Essas vibrações têm sido registradas ao se conectar dispositivos de gravação diretamente às estruturas vivas das plantas. No entanto, os contatos envolvidos nesses registros não permitem revelar a extensão na qual essas (e outras) vibrações podem ou não resultar em emissões acústicas que podem ser detectadas a uma distância significativa da planta. Portanto, até o momento, a questão sobre as emissões sonoras por plantas continuava sem resposta.

Muitos animais, incluindo herbívoros e seus predadores, respondem a sons. Plantas também respondem a sons, mudando, por exemplo, a expressão de genes específicos, ou aumentando a concentração de açúcar no néctar. Portanto, caso plantas possam emitir ondas sonoras no ar, esses sons podem potencialmente engatilhar uma rápida resposta em organismos próximos, incluindo plantas e animais. Mesmo se a emissão dos sons seja meramente resultado da condição fisiológica das plantas, organismos próximos que são capazes de ouvir esses sons podem usá-los para benefícios próprios. Essas potenciais emissões sonoras por plantas podem carregar informações específicas no ambiente, com impactos ecológicos e evolutivos.

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Nesse sentido, no novo estudo, os pesquisadores colocaram plantas em caixas acústicas sobre bases quietas, isoladas e sem barulho de fundo. Microfones ultrassônicos posicionados em frente às plantas - a uma distância de 10 cm - registraram sons em uma faixa de frequência de 20-250 kHz (a frequência máxima detectada por um humano adulto é em torno de 16 kHz). O estudo focou principalmente em plantas de tomate (Solanum lycopersicum) e de tabaco (Nicotiana tabacum) (2), mas sons oriundos de aveia, milho, cacto e menta foram também registrados.

Figura 2. Aparato experimental. As plantas analisadas foram colocadas dentro de caixas acústicas de 50 x 100 x 150 cm3 com dois microfones direcionais orientados na sentido de cada planta. O uso de dois microfones ajudou a eliminar falsas detecções resultantes de barulho elétrico do sistema de registro e de interferência cruzada entre as plantas. Referência: Hadany et al., 2023

(2) Leitura recomendada: Quando humanos primeiro começaram a consumir tabaco?

Os registros mostraram que as plantas emitiam sons de "cliques" (3) a frequências de 40-80 kHz, na faixa ultrassônica (~20-100 kHz) e detectáveis por vários mamíferos e insetos (ex.: ratos, morcegos e mariposas). Plantas sem estresse emitiam menos do que 1 som por hora, na média, enquanto plantas estressadas - no caso, desidratadas e lesionadas - emitiam dezenas de sons a cada hora. Mesmo em ambientes de estufa com muitos sons ambientes, os pesquisadores - auxiliados por modelos de rede neural de convolução - também conseguiram detectar sons específicos emitidos pelas plantas e a vários metros de distância (3-5 metros). O padrão de emissão sonora das plantas estava correlacionado com a taxa de transpiração, enquanto o número diário de sons aumentava durante os primeiros dias de desidratação e declinava à medida que a planta secava.

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(3) Sons das plantas transformados em uma frequência audível para humanos: acesse aqui.

> Vídeo produzido pela Universidade de Tel Aviv resumindo o estudo e apresentando os pesquisadores: https://www.youtube.com/watch?v=hOWaXi0I2YE

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Os pesquisadores propuseram - a partir de múltiplas linhas de evidências - que cavitação no caule é um potencial mecanismo responsável por pelo menos parte dos sons registrados.

Usando algoritmos de aprendizado de máquina (inteligência artificial) para analisar os sons registrados, os pesquisadores encontraram que os sons emitidos carregavam informação sobre o estado fisiológico da planta. Os algoritmos conseguiram distinguir entre plantas estressadas, cortadas, estressadas por desidratação e plantas de controle apenas pelos sons emitidos e com uma acuracidade de 81-84%.

Somados, os resultados demonstram pela primeira vez que as plantas também produzem informações bioacústicas e personalizadas, e que podem ser cruciais para o entendimento das relações evolutivas e ecológicas no ambiente onde estão inseridas. Outros organismos podem ter evoluído no sentido de classificar esses sons assim como de respondê-los. Por exemplo, muitas mariposas - algumas das quais usam as plantas do tomate e do tabaco como hospedeiras para suas larvas - podem ouvir e reagir a sons emitidos pelas plantas, facilitando a identificação de espécimes com um status ótimo para a deposição de ovos.

"Neste estudo nós resolvemos uma antiga controvérsia científica: nós provamos que plantas de fato emitem sons!", disse a Dra. Lilach Hadany, autora principal do estudo (Ref.2). "Nossos achados sugerem que o mundo ao nosso redor é cheio de sons de plantas, e que esses sons contêm informações - por exemplo, sobre o status de desidratação ou lesões. Nós assumimos que na natureza os sons emitidos por plantas são detectados por animais próximos, como morcegos, roedores, vários insetos e, possivelmente, por outras plantas - que podem ouvir as altas frequências e derivar informações relevantes. Nós acreditamos que humanos pode também utilizar essas informações sonoras, dada as ferramentas adequadas - como sensores que possam dizer quando as plantas precisam de mais água."

"Aparentemente, um tranquilo campo de flores pode ser um lugar bem barulhento. Apenas não conseguimos escutar os sons!", completou Hadany.

REFERÊNCIAS

Hadany et al. (2023). Sounds emitted by plants under stress are airborne and informative. Cell, Volume 186, Issue 7, P1328-1336.E10. https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.03.009
https://www.eurekalert.org/news-releases/984411