A növények illetve a beporzóik komplikált és kölcsönösen hasznos kapcsolatban, úgynevezett mutualizmusban állnak egymással.
A zárvatermők, a virágzó növények többségének (mintegy 87.5%) szaporodása a beporzó rovaroktól függ.
Ebben a kölcsönösen hasznos kapcsolatban a növény táplálékot, cukrokban, fehérjékben, vitaminokban, és ásványianyagokban gazdag nektárt, valamint pollent ad a rovarnak, de egyeseknek búvóhelyként is szolgálnak számukra, és vannak amelyek az utódaikat is itt nevelik.
A virágos növények sokféleképpen vonzzák magukhoz a beporzóikat.
Például a nappali beporzásúak esetén főleg a színek, míg az éjjeli beporzásúaknál főleg az illatok a meghatározóak.
Vannak azonban ettől eltérő szélsőséges esetek is,ilyen például a méhbangó, melynek alakja egyes méhek nőstényeinek formájára emlékeztet, ráadásul az adott méhfaj ivari feromonjával megegyező hatású vegyületet bocsát, ami a hímet párzásra készteti, amely így elvégzi a beporzást.
A rovar ezzel hozzájárul a növények szaporodásához: összegyűjti a pollent, és egy másik, ugyanolyan fajú növényen elhelyezi azt.
Bizonyos virágokat sokféle rovar poroz be, másokat sajátos struktúrájuk miatt csak néhány, vagy csupán egyetlen faj.
Egyes növényfajok igazodnak a beporzóik aktivitásához, és nektárjuk kiválasztásának napi időszaka az adott fajra jellemző. A méhek által beporzott növények nappal, a szenderlepkék általiak pedig este termelik a nektárt.
Azok a növények, amelyek együtt fordulnak elő és hasonló a struktúrájuk , hasonló rovarok által poroztatnak be, ezért ezek eltérő időben virágzanak, így osztoznak meg a rovarok szolgáltatásain.
A beporzás tehát kritikus dolog az adott növényfaj túléléséhez,
és jelentős hatása van a növények diverzitásra is.
A beporzás azonban nem csak a növényeknek, hanem azoknak a rovarfajoknak is életbevágó, amelyek a növények terméseit fogyasztják, ezért rengeteg táplálékhálózat függ a beporzástól.
És mindez az ember számára is rendkívül fontos, hiszen, ha eltűnnek a beporzók - ami ma már komoly probléma a környezetkárosító gazdálkodási formák miatt -, akkor nem lesz termés.
A haszonnövényeink 70%-a rovarbeporzású, továbbá számos gyógynövény, mint például a a citromfű, a kamilla, az orvosi zsálya, a kakukkfű, de a zöldségek és gyümölcsök is, valamint a kakaóbab, a kávé- és a teacserje.
És ezeket a példákat még hosszasan lehetne tovább sorolni
A beprozóktól függő növényeknél a beporzást végző rovarokat vonzva az adott növényfaj állóképessége is megerősödik.
A növények túléléséhez kritikus tényező, hogy érzékeljék a környezetüket, és képesek legyenek reagálni rá.
A fényre, mechanikai stimulációra, illékony vegyületekre adott növényi válaszok ma már jól dokumentáltak.
Az új kutatás most azt mutatja be, hogy a növények a hangokat is érzékelik, és az órákig, vagy napokig tartó mesterséges akusztikus inger hatására megváltoznak az élettani reakcióik.
Lila Hadany a Tel Aviv University kutatója azt a hipotézisét tesztelte csoportjával,
hogy a virágoknak is van "hallása", azaz hangérzékelése, és ily módon kommunikálnak a rovarokkal.
A tudóscsapat a Tel Aviv tengerpartján és parkjaiban vadon növő esti kankalint (Oenothera drummondii) vizsgálta. Az esti kankalin hosszú virágzási ideje és mérhető mennyiségű nektár produkciója miatt számít jó vizsgálati alanynak.
Az elvégzett megfigyelések szerint,
ahogy a kankalin érzékelte a beporzók szárnyának rezgését, a növény ideiglenesen megnövelte a virágja nektárjában lévő cukor koncentrációját.
A növény képes érzékelni a méh szárnyainak specifikus frekvenciáit, és eközben "kikapcsolja" az olyan lényegtelen, zavaró "háttér hangokat", min tamilyen például a szél susogása.
A kutatócsoport több, mint 650 kísérletet végzett el az esti kankalinnal, mérve a nektár termelést különfél szituációkban, és különféle ingerek hatására. Az esti kankalin fő beporzói a héjalepke (éjszaka és kora reggel) valamint a méh (alkonyatkor és reggel).
A kutatók lézer vibrométerrel mérték a szirom vibrációját és ezzel egyidejűleg a nektár cukor-koncentrációt, valamint analizálták a különböző hangfrekvenciák hatását: felvették a beporzó rovarok hangját, majd hasonló és eltérő frekvenciájú szintetikus hangokat játszottak le. (A lézer vibrométer egész kis mozgást is érzékelni képes Doppler- effektuson alapuló eszköz, amely a vibráló felületről visszaverődő lézersugár elmozdulását méri.) A beporzók hangjai és a hasonló frekvenciájú szintetikus hangjelek sziromvibrációt okoztak, és gyors választ váltottak ki: növekedett a nektár cukor koncentrációja.
A vibráció és a nektár-válaszfrekvencia specifikus volt, kifejezetten a beporzó rovar hangjaira reagált.
A növényeket megvizsgálták laborban és vadon is, és ugyanazt az eredményt kapták. A laborban számítógép generálta frekvenciákat játszottak le nekik. Amikor hangszigetelő habbal kibélelt, rezgésblokkoló üvegkorsóba tették a növényt, hogy ne érje hanghatás, nem mutatott semmilyen reakciót.
Amikor magas frekvenciát (158-160 kilohertz) illetve közepes frekvenciát (34-35 kilohertz) játszottak le nekik, akkor sem. Az kísérleti mézelő méh (Apis mellifera) hangját egy tőle 10 centiméterre elhelyezett hitelesített mikrofonnal rögzítették.
A méh hangját, illetve az ahhoz hasonló frekvenciát lejátszva, a kankalin viszont azonnal reagált:
3 perc, ezeknek a frekvenciáknak való kitettségen belül a cukorkoncentráció 12-17 %-ról 20 %-ra növekedett. Ha édesebb a nektár, akkor a növény több beporzót vonz magához, potenciálisan növelve ezzel a sikeres beporzás esélyét.
A mezőn történt megfigyeléseknél a kutatók úgy találták, hogy több, mint 9-szer gyakoribbak voltak a rovarok azon virágok körül, amelyeket az azt megelőző 6 percen belül már meglátogattak más rovarok. A kísérletet más szituációkban, különböző évszakokban és különböző növényekkel, a szobában, valamint a szabadban is megismételték, és mindig ugyanerre az eredményre jutottak.
Ha a táplálék minősége és mennyisége növekszik, a beporzó hosszabban időzik ott, és nagyobb a valószínűsége, hogy meglátogatja ugyanazt a fajt a közeljövőben, ezzel pedig potenciálisan megnő az esély a beporzásra és a szaporodásra.
A kutatók tanulmányukban arra a következtetésre jutottak, hogy a növények válasza a beporzók hangjára egy jól időzített mechanizmus.
A kutatók azt feltételezik, hogy a növény megfelelően tud reagálni a beporzást végző repülő rovar hangjára
és erre válaszolva növeli meg a nektár cukortartalmát, ezzel pedig megnöveli szaporodási stratégiájának sikerét.
A beporzást végző rovarok szárnycsapása hanghullámokat kelt, ami a levegőben tova terjed, és ha erre a növény gyorsan képes reagálni, azzal jelentősen megnöveli a beporzás esélyét
A kutatók a vizsgálatok eredményéből arra a következtetésre jutottak, hogy a lehetséges növényi "fül", ami képes a levegő által közvetített akusztikus jelet "meghallani", maga a virág, különösen a tál alakúak.
Az esti kankalin virágja tál alakú, ezért azt várták, hogy ez a fajta szerkezet megnöveli a vibrációt a virágon belül.
És ez valóban be is igazolódott, mert a virág rezgéseinek ferkevnciáj megegyezett a méh szárnyai által keltett hullámhosszal.
Bár a virágok alakja, mérete széleskörűen változó, de nagyon sok köztük a konkáv, vagy tál alakú, mely forma jól veszi és felerősíti a hanghullámokat, akárcsak a televízió adást is fogó parabolaantenna.
Hadany elmondta, hogy még rengeteg kérdés merült fel e téma körül.
Számításba kell vennünk, a virágok az őket beporzó rovarokkal együtt fejlődtek ki hosszú időn át,
és ez a fajta egymásra utaltság nyomot hagyott mind a beporzó rovarok, mind pedig a virágos növények evolúcióján. (A legkorábbi virágos növények mintegy 160 millió évvel ezelőtt fejlődtek ki, majd 120 millió éve terjedtek el.)
A virágos növények túléléséhez fontossá vált,
hogy képesek legyenek környezetük ingereinek érzékelésére,
különös tekintettel arra, hogy helyhez kötött életmódot folytatnak. Talán ezért sem annyira meglepő a mostani felfedezés, hogy a virágos növények a hangok érzékelésére is képesek. Hadany ezt az új kutatási területet „phytoacoustics"-nak azaz növényakusztikának nevezte el.
Veit még többet szeretne megtudni a kutatócsoport által vizsgált jelenség mögötti mechanizmusról. Például, hogy milyen molekuláris vagy mechanikai folyamat irányítja a rezgés-érzékelést, és az arra adott fokozott nektár-kiválasztási választ?
Reméli, hogy a most folyó kutatás megerősíti azt a hipotézist, hogy nem mindig kell egy hagyományos érzékszerv a környezeti jelenségek érzékeléséhez, azaz hallani sem csak a füllel lehet, ahogyan azt a virágos növények is igazolják.
Richard Karba, a Kaliforniai Egyetem kutatója a növények és kártevőik közti interakció szakértője szerint
a növények számára evolúciós előnyt jelent a hangokra való reagálás képessége.
Lehet, hogy a növények képesek kémiailag érzékelni szomszédaikat és értékelni, vajon más növények körülöttük meg vannak-e termékenyítve. Nincs erre még bizonyíték, de ez a tanulmány megtette az első lépést ahhoz, hogy ezeket az izgalmas kérdéseket tisztázzuk. A kutatók a biztató eredményeken felbuzdulva azt is vizsgálni fogják, hogyan reagálnak a növények más hangokra, például más állatokéra és az emberére.