Adaptive value of sound vibrations emitted by plants using the example of maize

Abstract

Plant bioacoustics is a widely unresearched field. In this study, sound vibrations of maize seedlings were recorded by a laser vibrometer. The sound vibrations of the primary root were further investigated under different states of the plant. The tip of the primary root emitted the strongest sound vibrations. The vibrations consisted of single impulses as well as of periods of impulses of varying amplitudes up to 1.2 μm, which could last over 40 seconds. The dominant frequencies could vary within milliseconds, and ranged from less than 1 kHz to the maximum setting of 100 kHz. The vibration patterns differed under different conditions of the plant. In single impulses of cut roots, within the ultrasound range the peak frequency of 58 kHz dominated, which was higher than the peak frequency of single impulses of 54 kHz in drought-stressed roots. Varying light conditions did not result in significant change of vibration patterns. The vibrations were not transmitted through the plant, indicating that they do not have a direct informative value within the plant. However, they can propagate through the air as sound and can be perceived by other organisms.

Plant bioacoustics ist ein weitgehend unerforschtes Feld. In dieser Studie wurden die Schallvibrationen der Primärwurzel von Mais-Setzlingen anhand eines Laser-Vibrometers aufgenommen. Die Vibrationen bestanden sowohl aus einzelnen Impulsen als auch aus Perioden von aneinandergereihten Impulsen mit variierenden Amplituden bis zu 1.2 μm, die über 40 Sekunden andauern konnten. Die dominanten Frequenzen konnten innerhalb von Millisekunden variieren, und traten in einer Bandbreite von weniger als 1 kHz bis hin zur maximalen Einstellung von 100 kHz auf. Die Vibrationsmuster unterschieden sich bei verschiedenen Zuständen der Pflanze. Einzeln auftretende Impulse von verletzten Wurzeln enthielten dominante Frequenzen von 58 kHz, die höher waren als die einzelnen Impulse von 54 kHz bei Wassermangel. Variationen der Lichtintensität ergaben keine signifikant unterschiedlichen Vibrationsmuster. Die Vibrationen wurden nicht auf andere Organe innerhalb der Pflanze übertragen, was darauf hinweist, dass sie keinen direkten informativen Wert für die Pflanze selbst haben. Jedoch können sich die Vibrationen als Schall fortsetzen und von anderen Organismen wahrgenommen werden.