Selon une étude récente, les plantes soumises à un stress émettent des sons ultrasoniques spécifiques à chaque espèce et au type de stress qu’elles subissent.
Les sons émis par les plantes, qui ressemblent à des crépitements de pop-corn, ont été enregistrés et analysés pour la première fois. Ils peuvent probablement être entendus par divers animaux, tels que les chauves-souris, les souris et les insectes, mais ils sont hors de portée de l’oreille humaine.
L’étude a principalement analysé les plants de tomate et de tabac, mais le blé, le maïs, le cactus et le henbit ont également été analysés.
L’étude israélienne, menée par des chercheurs de l’université de Tel Aviv, a été publiée le 30 mars dans la revue scientifique Cell.
L’étude a été menée par Lilach Hadany, professeur à l’école des sciences végétales et de la sécurité alimentaire de la faculté Wise des sciences de la vie, et le professeur Yossi Yovel, directeur de l’école de neurosciences Sagol et membre de la faculté de zoologie et du musée Steinhardt d’histoire naturelle, en collaboration avec des chercheurs de l’école de sciences mathématiques Raymond et Beverly Sackler, de l’institut de recherche sur les cultures céréalières et de l’école de neurosciences Sagol.
Ondes sonores aériennes
Des études antérieures ont montré que des vibromètres fixés sur des plantes enregistraient des vibrations, a déclaré M. Hadany dans un communiqué de presse. L’étude actuelle s’est penchée sur la question de savoir si ces vibrations se transforment également en ondes sonores aériennes, c’est-à-dire en sons pouvant être enregistrés à distance.
« Notre étude s’est penchée sur cette question, dont les chercheurs débattent depuis de nombreuses années », a-t-elle déclaré.
Dans la première phase de l’étude, les plantes ont été placées dans une boîte acoustique dans un sous-sol calme et isolé, sans bruit de fond.
Des microphones à ultrasons enregistrant des sons à des fréquences comprises entre 20 et 250 kilohertz ont été placés à environ 15 cm de chaque plante. La fréquence maximale qu’un adulte humain peut détecter est d’environ 16 kilohertz.
Avant d’être placées dans la boîte acoustique, les plantes ont été soumises à différents traitements : certaines n’ont pas été arrosées pendant cinq jours, d’autres ont eu la tige coupée et d’autres encore n’ont pas été touchées.
Les enregistrements ont montré que les plantes émettaient des sons à des fréquences comprises entre 40 et 80 kilohertz.
Les plantes non stressées émettaient en moyenne moins d’un son par heure. Les plantes stressées, déshydratées ou blessées, émettaient des dizaines de sons par heure. Les plantes stressées par la sécheresse ont émis en moyenne 35,4 ± 6,1 et 11,0 ± 1,4 sons par heure pour la tomate et le tabac, respectivement, et les plantes coupées de tomate et de tabac ont émis 25,2 ± 3,2 et 15,2 ± 2,6 sons par heure, respectivement.
Les enregistrements des plantes ont été analysés par des algorithmes d’apprentissage automatique (IA) spécialement développés. Les algorithmes ont été entraînés à distinguer différentes plantes et différents types de sons et ont pu identifier la plante et déterminer le type et le niveau de stress à partir des enregistrements.
Les algorithmes ont identifié et classé les sons émis par les plantes, même lorsque celles-ci étaient placées dans une serre avec un bruit de fond important.
Les chercheurs ont réussi à différencier les plantes sèches et coupées en fonction des sons qu’elles émettaient avec une précision de 70 %. La précision de la distinction entre les plantes stressées par la sécheresse et les plantes témoins placées dans une serre sur la base de leurs sons était de 84 %.
Les chercheurs ont également surveillé la distribution des sons émis en fonction des jours de déshydratation, de l’heure de la journée, de l’humidité du sol et du taux de transpiration.
Ils ont constaté que le schéma horaire d’émission des sons était en corrélation avec le taux de transpiration de la plante. Le nombre de sons émis par les plantes soumises à une déshydratation au fil du temps dans la serre a augmenté au cours des premiers jours jusqu’à un certain pic, puis a diminué au fur et à mesure que la plante se desséchait.
Les sons émis par les plantes soumises à des niveaux élevés et faibles de déshydratation se sont révélés différents, et les chercheurs ont pu les classer avec une précision de 81 %.
L’un des mécanismes pouvant être à l’origine de l’émission d’au moins une partie des sons « est la cavitation dans la tige », écrivent les chercheurs. La cavitation est un processus au cours duquel « des bulles d’air se forment, se dilatent et s’effondrent dans le xylème » – le tissu qui transporte l’eau et les nutriments de la racine à la tige et aux feuilles – provoquant des vibrations.
Surveillance de l’humidité ou des maladies
Ces résultats suggèrent que le monde qui nous entoure est rempli de sons végétaux et que ces sons contiennent des informations, par exemple sur la pénurie d’eau ou les blessures, a déclaré M. Hadany.
Les chercheurs supposent que ces sons émis peuvent être détectés par des créatures proches, telles que des chauves-souris, des rongeurs, divers insectes et peut-être d’autres plantes, qui sont capables d’entendre les hautes fréquences et d’en tirer des informations pertinentes, selon M. Hadany.
« Nous pensons que l’homme peut également utiliser ces informations s’il dispose des bons outils, comme les capteurs qui indiquent aux cultivateurs quand les plantes ont besoin d’être arrosées », a-t-elle déclaré.
Selon l’étude, une application potentielle de ces résultats pourrait être la surveillance des plantes dans les champs ou les serres. Les sons émis par les plantes pourraient permettre de contrôler l’humidité et les maladies des cultures. Une irrigation plus précise « peut permettre d’économiser jusqu’à 50 % des dépenses en eau et d’augmenter le rendement », écrivent les chercheurs.
Dans des études à venir, les scientifiques prévoient d’examiner d’autres questions telles que le mécanisme à l’origine des sons émis par les plantes et la question de savoir si d’autres plantes peuvent également les entendre.
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