【导语】

一项针对水稻的实验研究显示，雨滴撞击水面或土壤产生的声波振动，能够激活处于休眠状态的种子并加速其发芽。研究团队认为，这一结果首次在实验上直接证实了植物可以感知自然界的声音。

雨滴声与种子发芽速度相关

研究显示，水稻及相关种类的种子能够感知雨滴落在土壤或水面时产生的声音，并通过加快发芽作出响应。这一反应发生在雨声强度足以间歇性震动种子细胞内的静态粒子（statoliths），使其从细胞膜受体上脱离的范围内，从而触发与向地性生长相关的机制。

研究人员在实验中观察到，暴露于模拟雨滴声环境中的水稻种子，其发芽速度比未暴露于声音、但其他条件相同的对照组快约30%至40%。

麻省理工学院（MIT）教授尼古拉斯·马克里斯（Nicholas Makris）表示：“我们的研究表明，种子能够感知声音，这种能力有助于它们生存。雨声的能量足以加速种子的生长。”

实验设计：模拟不同强度降雨

该研究由马克里斯及其同事、MIT研究员卡丁·纳瓦罗（Cadine Navarro）共同完成。实验对象为自然生长于浅水田中的水稻种子。

在大量重复实验中，研究团队将约8000粒水稻种子浸没在浅水槽中，并让其中一部分种子暴露在滴水声环境下。研究人员通过调节水滴大小和落下高度，分别模拟小雨、中雨和大雨情形。

团队使用水下麦克风记录水滴入水时产生的水下声波振动，并将这些实验室数据与实地录音进行对比。实地录音采集自雨中水坑、池塘、湿地以及土壤环境。对比结果显示，实验室中产生的声波振动与自然雨声相匹配。

在此基础上，研究人员发现，靠近水面或土壤表层的种子对水滴声的反应更为明显，发芽速度更快；而埋藏更深或距离声源更远的种子反应较弱。研究团队据此认为，水滴声与种子生长能力之间存在关联。

静态粒子或为声音感知关键结构

植物被认为具有多种感知环境刺激的能力，包括对触碰、气味、光照和重力的响应。例如，有些植物在被触碰时会迅速闭合，另一些在接触到有毒气味时会向内卷曲；大多数植物会朝向光源生长；根系通常向下生长，而茎向上生长，以对抗重力。

在感知重力方面，植物依赖的一种结构是静态粒子。静态粒子密度大于细胞质，可在细胞内漂移和下沉，类似水瓶中的沙粒。当静态粒子沉降到底部时，其在细胞膜上的位置反映了重力方向，为根或茎的生长方向提供信号。

科学家在本次研究中发现，如果静态粒子因外界震动而从细胞膜受体上脱落，同样可以触发种子加速生长。研究团队进一步提出，雨滴声引发的物理振动可能通过影响静态粒子的位置，成为种子感知声音并作出生长反应的机制基础。

声波振动强度与种子深度关系

为验证这一假设，研究人员对雨滴产生的物理振动进行了计算。他们在计算中考虑了雨滴的大小及其终端速度（物体下落时达到的恒定速度），并据此推算水滴入水或落在土壤上时产生的声波振幅。

在此基础上，团队评估了这些声波在水体或土壤中传播时，能够在多大程度上摇动浸没或埋藏的种子，以及这种摇动对种子细胞内微观静态粒子的影响程度。

研究结果显示，水稻种子实验的观测数据与理论计算相一致：雨滴声产生的振动足以使种子内的静态粒子脱离并发生震动。作者认为，这一机制很可能是植物感知雨声并调整生长的根本原因。

马克里斯表示：“全球已有卓越研究揭示了植物感知重力的机制。我们的研究显示，这些机制似乎也为植物种子提供了一种通过感知雨声来判断其在土壤或水中浸没深度的方式，从而有利于其生存。”

他还提到，这一发现“也赋予了日本第四个小节气‘落雨醒土’新的意义”。

研究发表

相关研究论文以“Seeds accelerate germination at beneficial planting depths by sensing the sound of rain”为题，已发表于《Scientific Reports》期刊。论文作者为N.C. Makris和C. Navarro，文中指出，种子通过感知雨声加速在有利深度处的发芽。论文编号为Sci Rep 16, 11248，doi：10.1038/s41598-026-44444-1。