Mag
25
2022

COMMENTI 0 »

RSS feed   |   Articolo

Leave a comment

Anche le piante odono

 

Oggi sta fiorendo un mercato notevole di articoli per ascoltare i suoni emessi dalle piante (alcuni esempi qui, qui, qui e qui). Si tratta di dispositivi che spesso convertono i potenziali elettrici e gli stimoli meccanici delle piante, elaborandoli e rendendoli spesso più “accattivanti” all’orecchio umano (armonizzando i suoni, aggiungendo echi, riverberi, chorus, tremolo, ecc.). In questo modo si cera di dare anche un senso al costo di tali sensori, spesso non molto economici. Eppure i suoni delle piante hanno ispirato artisti del calibro di Joe Patitucci, Alex Tyson e Jon Shapiro, i quali sono stati gli artefici di un’opera avviata con la sperimentazione del Data Garden Quartet, un’esibizione musicale vegetale di quattro piante tropicali che suonano musica in armonia. I suoni sono stati creati traducendo in MIDI, il protocollo standard per l’interazione degli strumenti musicali elettronici, le microfluttuazioni di conducibilità misurate sulla superficie di una foglia. Infine, i suoni sono stati arrangiati ad arte dei tre musicisti. Nella stessa scia, i produttori musicali Francesco Andriani De Vito e Andrea Presicce, assieme alla storica dell’arte Maria Teresa Santoro, hanno deciso di fondare un progetto, Plants Dub, per indagare le nuove possibilità di scambio acustico tra uomo e piante, in una sintesi di musica elettronica e bioacustica. Sebbene molto interessanti e stimolanti, si tratta ad ogni modo di operazioni di marketing o opere artistiche, in cui i suoni prodotti più o meno direttamente dalle piante sono usate per scopi che poco hanno a che fare con la scienza.

D’altra parte, la bioacustica è una vera e propria scienza che studia la generazione di onde sonore da parte delle piante. Le emissioni sonore emesse dalle piante e le modifiche comportamentali in risposta ai suoni sono infatti fenomeni ben documentati. I meccanismi con cui le piante comunicano le informazioni assumono numerose forme, come ad esempio sostanze chimiche, il contatto fisico e gli stimoli luminosi, ma si ipotizza l’esistenza di altri canali di comunicazione tra piante oltre a quelli che sono stati provati e studiati finora, come ad esempio le onde sonore. Queste ultime viaggiano in modo efficiente attraverso il suolo e possono essere prodotte con un minimo dispendio energetico. Le piante possono usare il suono come mezzo per interpretare il loro ambiente e l’ambiente circostante e ci sono prove che supportano il fatto che le piante creino suoni nelle parti terminali delle radici, quando le pareti cellulari si rompono, o quando le colonne di acqua nei vasi conduttori si interrompono (cavitazione). Poiché le radici delle piante rispondono alle onde sonore alle frequenze che corrispondono alle onde emesse dalle piante stesse, è probabile che le piante possano ricevere e trasdurre vibrazioni del suono in segnali per suscitare modifiche comportamentali, come una forma di comunicazione sotto il suolo.

Circa 2000 specie di piante, tra cui alcune appartenenti ai generi Dodecatheon e Heliamphora, hanno evoluto una forma di impollinazione mediata dal ronzio, e rilasciano polline dalle antere quando sono fatte vibrare a una certa frequenza creata esclusivamente dai muscoli del volo delle api. Le vibrazioni fanno sì che i granuli di polline ottengano l’energia cinetica sufficiente per attraversare i pori delle antere e così liberarsi. Ci sono specie di primule (ad es. Oenothera drummondii) le quali rispondono alle frequenze dei suoni prodotti dalle api, producendo nettare più dolce. C’è chiaramente un vantaggio evolutivo perché, se la pianta può percepire quando un impollinatore è nelle vicinanze, c’è un’alta probabilità che un altro impollinatore sia nei dintorni. Per recepire (e poi decodificare chimicamente) un segnale sonoro, serve però anche un organo ricevente (come per noi è il nostro orecchio); e su questo ci ancora accesi dibattiti tra studiosi di biologia vegetale. È stato ipotizzato che il fiore funga da “orecchio” poiché contiene meccanorecettori sulle membrane plasmatiche delle cellule dei petali. Questi potrebbero rilevare le vibrazioni meccaniche, con un meccanismo mediato da ioni calcio e ormoni vegetali, fino ad arrivare alla regolazione di alcuni geni e quindi a risposte fisiologiche. Per convalidare che il fiore era l’organo che rilevava la vibrazione dell’insetto impollinatore, fu condotto un esperimento in cui i fiori erano coperti da un barattolo di vetro, mentre il resto della pianta era esposto al suono dell’insetto. Ebbene, in questo caso la concentrazione di zucchero del nettare non mostrò alcuna differenza significativa prima e dopo il suono a bassa frequenza (immagine in basso). Dal momento che esiste queto dialogo acustico tra piante e insetti impollinatori, sarebbe anche interessante misurare l’impatto dell’inquinamento sonoro causato dall’uomo su questi processi.

 

I fiori vibrano in risposta al suono con la frequenza emessa dal giusto impollinatore e aumentano la concentrazione di zucchero nel nettare (a destra). I fiori coperti con un barattolo vetro non rispondono al suono (al centro), suggerendo che il fiore funge da “orecchio” della pianta. La risposta dei fiori è specifica alla giusta frequenza e i fiori non vibrano a frequenze di circa 35 kHz (a sinistra) (Fonte: Veits at al., 2019).

 

Le piante e gli impollinatori hanno co-evoluto caratteristiche fisiche che aumentano la probabilità di interagire con successo. Le piante traggono beneficio dall’attirare un particolare tipo di impollinatore al loro fiore, garantendo che il polline venga trasportato in un altro fiore della stessa specie. L’impollinatore trae beneficio dal suo adattamento perché accede a importanti risorse alimentari, soprattutto nettare e polline. Tali relazioni sono considerate mutualistiche. Animali, vento e acqua possono essere tutti vettori per il polline. Il tipo di fiore, la forma, il colore, l’odore, il tipo e quantità di nettare sono caratteristiche che variano in base al tipo di impollinatore che li visita. Tali caratteristiche possono essere utilizzate addirittura per prevedere l’impollinatore che permetterà al fiore una riproduzione efficace. Se i petali agiscono come le orecchie della pianta, allora ci deve essere una selezione naturale che agisce sui parametri meccanici del fiore. La sua frequenza di risonanza, infatti, dipende dalle sue dimensioni, forma e densità. Quando si confrontano i tratti delle piante in base ai loro impollinatori, esiste una specifica forma di fiori per ogni suono prodotto dagli impollinatori. Ad esempio, api, uccelli e farfalle tendono a selezionare fiori a forma di ciotola/tubolari.

Usando una tecnica chiamata rilevamento vibrazionale elettrografico, sono state rilevate emissioni di onde sonore strutturate. Le piante emettono emissioni acustiche audio tra 10 e 240 Hz e emissioni ad ultrasuoni nel range 20-300 kHz. Molti ricercatori si sono concentrati sulla gamma delle frequenze ad ultrasuoni (20-150 kHz) – più facili da studiare perché il rumore di fondo è più debole – studiando piante di pomodoro (Solanum lycopersicum) e tabacco (Nicotiana tabacum) trattate in modo diverso. Ad esempio, il numero di suoni emessi dalle piante di pomodoro e tabacco con poca acqua era rispettivamente di circa 35 e 11 all’ora, mentre le piante ferite con tagli emettevano rispettivamente circa 25 e 15 suoni all’ora. Al contrario, il numero di suoni emessi da piante sane e in condizioni ottimali era inferiore a uno all’ora. Il livello di gran parte di questi suoni (65 dB) possono essere rilevati da organismi distanti anche diversi metri. I risultati suggeriscono che animali e altre piante potrebbero usare i suoni emessi da una pianta per ottenere informazioni sulle condizioni della pianta stessa. Questa ricerca potrebbe aprire nuove strade per comprendere le piante e le loro interazioni con l’ambiente. Comprendere lo stato di una pianta dai suoni emessi avrebbe inoltre un impatto significativo sull’agricoltura.

Nonostante tutte le ricerche condotte finora, si sa ancora molto poco sulla bioacustica vegetale, ma comincia ad essere chiaro che la percezione del suono e delle vibrazioni si sia evoluta anche nelle piante e che queste possono effettivamente beneficiare di meccanismi meccanosensoriali finora insospettati. La generazione dei suoni sembrerebbe anche energicamente molto più economica – ma non senza costi – rispetto alla produzione dei messaggeri chimici volatili comunemente usati dalle piante.

Un’ultima curiosità: le piante si dirigono verso l’acqua e le radici sottoposte a un suono unidirezionale ad una velocità di di 10 mm/s e a 220 Hz (la principale frequenza vibrazionali dell’acqua) crescono nella direzione della fonte di vibrazione (foto in basso). Questa risposta fonotropica aiuta le radici a capire dove si trova l’acqua nel suolo.

 

Risposta comportamentale a un suono continuo a 220 Hz proveniente da sinistra da parte delle radici di mais: la punta della radice si piega chiaramente verso la sorgente sonora (Fonte: Gagliano et al., 2012).

 

Scettico del risultato ottenuto, ho voluto nel mio piccolo ripetere l’esperimento usando la stessa fonte sonora ma con piantine di Arabidopsis thaliana cresciute in una gelatina chiamata agar. Come potete vedere qui sotto, il risultato è stato lo stesso!

 

 

Grazie a loro, ho scritto:

 

Gagliano M, Renton M, Duvdevani N, Timmins M, Mancuso S (2012) Out of Sight but Not out of Mind: Alternative Means of Communication in Plants. PLoS ONE 7(5): e37382. doi:10.1371/journal.pone.0037382

Gagliano M, Mancuso S, Robert D. Towards understanding plant bioacoustics. Trends Plant Sci. 2012 Jun;17(6):323-5. doi: 10.1016/j.tplants.2012.03.002. Epub 2012 Mar 21. PMID: 22445066.

Khait I et al. Plants emit informative airborne sounds under stress. biorXiv; doi: 10.1101/507590.

Telewski FW. A unified hypothesis of mechanoperception in plants. Am J Bot. 2006 Oct;93(10):1466-76. doi: 10.3732/ajb.93.10.1466. PMID: 21642094.

Veits M, Khait I, Obolski U, Zinger E, Boonman A, Goldshtein A, Saban K, Seltzer R, Ben-Dor U, Estlein P, Kabat A, Peretz D, Ratzersdorfer I, Krylov S, Chamovitz D, Sapir Y, Yovel Y, Hadany L. Flowers respond to pollinator sound within minutes by increasing nectar sugar concentration. Ecol Lett. 2019 Sep;22(9):1483-1492. doi: 10.1111/ele.13331. Epub 2019 Jul 8. PMID: 31286633; PMCID: PMC6852653.

COMMENTI 0   |   Scritto da Horty in:  Senza categoria |
Link FB

Link FB

Link FB

Tweets by Horty72


La Belle Verte



 
 
Link Plants