番茄植株间可通过土壤传递电信号

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我们脚下的土壤信息纵横,电信号从一种植物发送给另一种植物。

UAH的生物化学教授Yuri Shtessel博士和Oakwood University的Alexander Volkov博士合著了一篇论文,他们使用物理实验和数学模型研究了番茄植株之间电信号的传输。

Shtessel博士的专长是控制工程。Volkov博士在奥克伍德(Oakwood)一直在研究植物内以及植物之间通过土壤中无处不在且似乎起电路作用的菌根真菌网络传播的电信号。 两人于2017年首次合作。

Shtessel博士说:“ Volkov博士是生物化学领域的杰出学者。曾经,我们谈论的是电信号通过植物茎以及植物之间(植物之间的通信)通过土壤的通信。我建议用一个等效的电路和描述这些过程的数学模型解释它们。”

数学建模基于常微分方程和偏微分方程。Shtessel博士负责构建模型,运行模拟并生成图。

“从通信过程的数学模型中可以获得什么好处?” 他自问道, “答案很简单:我们可以使用数学模型在计算机上模拟所研究的过程,而不必进行昂贵且冗长的实验。”

植物产生电信号,在实验中,西红柿的根部被气隙——电阻抗非常大——隔离。

Shtessel博士说:“电信号不会穿过这个间隙。” 在该实验中,Volkov博士发现,植物通过根系之间的通讯受到了阻断。
但是,当把植物移植到普通土壤里时,接地阻抗不是很大,可以通过土壤中的菌根网络相互传递电信号。

Shtessel博士说:“我们仅通过仿真实验和分析进行研究。我认为信号绝对有可能通过根网传播,并在普通的地面或土壤中传播,从番茄植株到橡树。土壤起着导体的作用。”

同样,植物通信的性质是未知的,认知的可能性不在实验范围之内。Shtessel博士只是提出了非常有趣的问题。

他说:“尚未完成对植物传递和接收的电信号的认知处理的研究。另一个问题是通过空气中的电波来研究植物之间的通讯。这是另一个故事,尚未深入研究。”

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