Không chỉ dùng âm thanh, thực vật còn biết nghe lén và bảo vệ họ hàng

Từ trước đến nay, cây cối luôn vẫn được coi là những cỗ máy vô tri vô giác, với công việc duy nhất là sản xuất khí oxi cho con người. Nhưng thật sự có đơn giản như vậy không? Nhiều nghiên cứu gần đây đã cho thấy thực vật có hoạt động tư duy rất cao. Thậm chí chúng có thể nói chuyện, giao tiếp hiệu quả qua 1 hệ thống ngôn ngữ riêng mà con người chúng ta chưa giải mã được.

>> Trí tuệ của rừng: 6 điều chúng ta không biết cây cối làm được

Thực vật có thể phát ra âm thanh

Nhà thực vật học Monica Gagliano trường ĐH Tây Úc Crawley đã phát hiện rễ cây bắp được trồng bằng hạt có thể phát ra dao động ở tần số 220-Hertz, và rễ của chúng cũng hướng về phía phát ra âm thanh tương ứng. Rõ ràng, chúng đang tìm kiếm đồng loại của mình.

Tuy nhiên, âm thanh này nằm dưới ngưỡng nghe của tai người. Về lý thuyết, chúng ta có thể nghe thấy. Nhưng thực tế, chúng được tạo ra từ rễ dưới đất. Tiếng bong bóng bể và sủi bọt khí trong mô mạch của cây đều là siêu âm (ultrasonic), nên chỉ có côn trùng và các động vật nhỏ khác nghe được.

Động vật và côn trùng trong tự nhiên có thể giao tiếp với nhau bằng âm thanh và sự dao động. Cây cối có thể phát ra âm thanh khi chúng bơm các bong bóng khí và vận chuyển chúng trong cơ thể. Âm thanh là điều cơ bản của cuộc sống, nhiều nhà khoa học tin rằng thực vật cũng biết dùng âm thanh để giao tiếp với nhau. Thậm chí, cây không chỉ “nói chuyện” với các cây khác, mà còn giao tiếp được với côn trùng xung quanh.

“Nếu vi khuẩn còn có thể phát tín hiệu cho nhau bằng dao động âm thanh, thì làm sao thực vật không thể.” Monica Gagliano, trường ĐH Tây Úc phát biểu: “Âm thanh có ở khắp mọi nơi. Rõ ràng mọi sinh vật trong tự nhiên đều biết tận dụng nó.”

Trong 1 thí nghiệm, cây thì là (fennel) và ớt con (chili seedling) được trồng gần nhau. Cây thì là tiết ra 1 chất hóa học để giảm tốc độ tăng trưởng của các cây lân cận. Biết trước điều này, cây ớt con tăng trưởng nhanh hơn, chặn đứng sự phát triển của thì là. Nhưng chúng biết được điều này nhờ âm thanh, chứ không do mùi hương, vì cả 2 đều được trồng trong hộp kín. Gagliano cho biết: “Chúng tôi nhận ra thực vật có âm thanh đặc thù và chúng phản ứng với âm thanh. Chúng dùng âm thanh hiển nhiên là để giao tiếp với nhau.”

Có thể hiểu mạng lưới nối rễ khiến toàn khu rừng trở thành 1 bảng mạch sinh học (switchboard) tương tự máy tính. Mỗi cá thể thực vật có thể dùng mạng internet ngầm này để gửi tín hiệu. Nhưng chúng ta không biết ngôn ngữ và nội dung thông điệp được trao đổi. Âm thanh chỉ là 1 trong những hình thức truyền tin mà chúng sử dụng.

Việc ghi nhận âm thanh từ thực vật có tác dụng gì?

Ngày nay, âm thanh của thực vật có thể đo được bằng thiết bị điện áp (piezoelectric). Máy dao động ký (oscilloscope) sẽ đo lường dao động của tiếng động mà thực vật phát ra dưới dạng sóng khi được khuếch đại, từ đó, ghi nhận được thủy lực (hydraulic) của thực vật, tương tự việc đo huyết áp ở con người.

Việc theo dõi tình trạng thủy lực của thực vật giúp chúng ta nhận biết sức khỏe cây xanh và bảo tồn rừng. “Thủy lực thực vật cho chúng ta biết loài nào sẽ chết, loài nào sẽ vượt qua sự biến đổi khí hậu.” Nhà thực vật học Dan Johnson, ĐH Duke cho biết: “Nó cho chúng ta biết tình trạng rừng 50 năm sau trong tương lai.”

Lois Wardell, chủ sở hữu Cty Tư Vấn Arapahoe SciTech tại Tucso, chia sẻ: “Chúng tôi bị cuốn hút bởi ý tưởng có thể lắng nghe hệ thống nước của cây xương rồng saguaro.” Ông hy vọng từ đó chúng ta có thể nghe được lời cây cối phàn nàn khi phải sống trong môi trường khó khăn. “Chúng tôi đang tìm cách giải mã các tín hiệu của thực vật như: tôi đang lạnh, hoặc tôi đang khát.” Việc hiểu rõ thông điệp và ngôn ngữ của cây có thể giúp đưa ra các biện pháp hỗ trợ kịp thời.

>> Có một ý thức vĩ đại kết nối tâm trí mỗi chúng ta và giữa vạn vật

Thực vật có thể cảm nhận âm thanh bằng xúc giác?

Các nhà phê bình chỉ ra rằng chưa có ai tìm thấy bộ phận như miệng hoặc tai trên bất kỳ loài cây nào, hoặc chứng minh được cây biết nói chuyện xã giao như con người.

Tuy nhiên, các sinh vật đơn giản hơn hoàn toàn có thể tạo ra hoặc tiếp nhận âm thanh mà không cần các cơ quan phức tạp. Sâu bướm walnut sphinx tạo ra tiếng huýt sáo bằng cách ép hơi qua các lỗ trên thân. Côn trùng biết lẩn tránh tiếng tắc lưỡi dò đường của dơi. Giun đất sẽ bỏ trốn nếu cảm thấy sự rung động dưới lòng đất, khi chuột chũi đào đến gần.

Ngay cả con người cũng có thể cảm nhận âm thanh mà không cần nghe, Frank Telewski, nhà thực vật học ĐH bang Michigan nói về cách cây phản ứng với gió. “Đã bao nhiêu lần bạn cảm thấy như muốn nổ tung vì âm thanh nổi trên xe hơi? Tiếng bass dường như đập vào ngực bạn.”

Cây rất nhạy cảm với môi trường xung quanh, như gió hoặc 1 con vật đi ngang qua. Và giống như gió, âm thanh là một dạng sóng chuyển động trong không khí. Trong thực tế, cây cần gió để phát triển, Telewski nói: “Nếu bạn cột chặt thân cây con, để nó đứng vững cho đến lớn, thì điều đó lại có hại, bởi vì cây cần cảm nhận được chuyển động. Có thể nói, gió là vật lý trị liệu cho cây. Nếu bạn cột quá chặt, cây không thể sản sinh ra các tế bào mạnh mẽ. “

Những nghiên cứu này mở đường cho ý tưởng canh tác bằng âm thanh. Trong vài năm qua, các nhà khoa học Trung Quốc đã tìm cách tăng năng suất cây trồng qua việc phát sóng âm ở các tần số nhất định. Tần số và cường độ âm thanh khác nhau có tác dụng khác nhau trong việc thay đổi biểu hiện gen. Ngoài ra, sự rung động âm cũng ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của thực vật hoặc xua đuổi côn trùng có hại.

Ngoài âm thanh, cây còn dùng mùi hương để giao tiếp

Ý tưởng cho rằng cây nói chuyện bằng mùi hương, hay hóa chất dễ bay hơi đã xuất hiện từ thập niên 80. Đây là 1 phần cơ chế tự vệ của cây. Karban đã chứng minh rằng cây ngải đắng có thể cảnh báo đồng loại bằng cách tiết ra 1 chất hóa học vào không khí .

Cây phát ra tín hiệu đau đớn khi bị bệnh, sâu mọt và bị cắt tỉa. Cải mù tạt và bắp cải đều có phản ứng tương tự khi bướm trắng pieris brassicae đẻ trứng trên lá của chúng. Mùi hương này đuổi bướm đi, và thu hút loài ong bắp cày ký sinh (parasitic wasps – họ trichogramma brassicae và cotesia glomerata). Loài ong này tấn công các trứng bướm và sâu bướm đã nở, giúp cây không bị hư.

Nghiên cứu của Nina Fatouros, ĐH Wageningen tại Netherlands còn cho thấy cải mù tạt phản ứng cụ thể với loài bướm trắng này. Tuy nhiên, khi 1 loài sâu hại ít phổ biến hơn, như sâu xanh đục bắp (cabbage moth – mamestra brassicae) đẻ trứng thì cây không tiết ra hóa chất tự vệ như trên. Rõ ràng, cây phân biệt được các loài côn trùng khác nhau cũng như tác hại của chúng.

Thực vật ưu tiên thông điệp từ họ hàng

1 ví dụ khác cho thấy khi côn trùng gặm lá cây ngải đắng (sagebrush), nó liền tiết ra 1 chất hóa học tự vệ. Đây là dạng nội tiết, vận chuyển thông qua các nhánh cây, không phải là dạng thông tin trao đổi với các cây khác. Tuy nhiên, các cây lân cận liền “nghe lỏm” được tình trạng này, và đồng loạt kích hoạt phòng vệ theo. Hơn nữa, chúng phản ứng mạnh mẽ từ thông tin của đồng loại hơn là cây lạ.

1 cuộc thí nghiệm được thực hiện để xác định phản ứng của loài cây này. Cùng là ngải đắng, nhưng khi đặt cái cây cạnh họ hàng của nó (có nối rễ) và cây khác (không nối rễ), thì phát hiện cây thuộc cùng mạng lưới có tỉ lệ thương tổn do côn trùng thấp hơn 42% so với cây bên ngoài.

Điều này cho thấy chất hóa học nội tiết có đặc tính di truyền riêng, nên họ hàng của nó liền phân biệt ra ngay. Khả năng phân biệt gia đình và người ngoài của cây đã trở thành 1 đặc tính sinh tồn của chúng. Gia tộc đều được kết nối với nhau trong cùng mạng lưới rễ. Chúng biết quan tâm, bảo bọc người nhà và cạnh tranh, đề phòng “người ngoài.”

Thực vật còn biết nghe lén

Năm 2010, Ren Sen Zeng thuộc trường ĐH Nông Nghiệp Miền Nam Trung Quốc, Quảng Châu đã tiến hành 1 cuộc thí nghiệm với các cây cà chua, được kết nối với nhau bằng nấm mycorrhizae. 1 cây được bọc ni-lông hoàn toàn để chặn tất cả tương tác trên mặt đất. Nấm alternaria solani gây bệnh héo lá được xịt lên cây. Sau 65 giờ, ông Zeng lại xịt nấm này lên các cây còn lại, thì phát hiện rằng tỉ lệ bị bệnh của chúng rất thấp, tức là chúng đã chuẩn bị trước tinh thần phòng vệ cho mình.

“Tôi cho rằng cây cà chua có thể nghe lén tình trạng đồng loại của chúng để chuẩn bị trước cơ chế phòng vệ phù hợp cho đúng loại bệnh này.” Ông chia sẻ: “Nếu không có mạng lưới mycorrhizae để chia sẻ lương thực và thông tin, thì khả năng sinh tồn của chúng sẽ tụt hẳn.”

>> Vật chất và ý thức là một thể thống nhất

1 ví dụ khác, cây chi tơ hồng ký sinh (parasitic dodder vine) có thể ký sinh vào cây cà chua để tiêu thụ nước và chất dinh dưỡng. Ngoài ra, nó còn xâm nhập vào hệ thống thông tin của cây chủ (host plant), để đồng bộ hóa chu kỳ sinh lý của nó với vật chủ. Neelima Sinha thuộc trường ĐH California, Davis giải thích: “Thông tin này rất quan trọng với loài ký sinh, để nó có thể ra hoa cùng lúc với vật chủ, trước khi vật chủ chết đi.”

Những nghiên cứu này dần vén màn bí ẩn về cuộc sống vi mô của thực vật và côn trùng, nhằm đưa ra biện pháp phòng trị ký sinh kịp thời trong nông nghiệp và canh tác.