La bioacoustique végétale est l'enregistrement et l'étude des émissions et réceptions (active ou passive) d'ondes sonores par des végétaux terrestres ou aquatiques.
Depuis les 2000-2010, des émissions sonores enregistrables, émises par des plantes (troncs, racines) sont bien documentées.
On a aussi montré en plein champ, en laboratoire et sous serre, que des variations des taux de germination et de la croissance ainsi que certaines modifications de l'immunité et du comportement de végétaux se produisent en réponse à certains sons, certaines fréquences, certains niveaux de pression acoustique et selon les périodes d'exposition et les distances de la source sonore. Les plantes détectent leurs voisines via des signaux de communication connus (substances volatiles, modification de la luminosité perçues par des phytochromes, sensibilité de contact, signalisation par les racines). Mais probablement, car les ondes sonores voyagent très bien dans le sol, et qu'elles peuvent être produites avec une dépense énergétique minimale, les plantes peuvent utiliser le son comme moyen d'explorer et/ou d'interpréter leur environnement. Dans la sève qui monte dans les troncs des bulles de cavitations sont sources de bruit, et des études préliminaires montrent que les plantes créent des sons (une sorte de crépitement lent) à l'extrémité de leurs racines quand certaines parois cellulaires se brisent. Les expérimentations montrent que les racines des plantes ne répondent qu'aux ondes sonores émises à des fréquences correspondant aux ondes qu'elles émettent elles-mêmes. On suppose qu'elles peuvent recevoir et « transduire » des vibrations sonores en signaux capables de provoquer des modifications comportementales, ce qui revient à leur reconnaitre une forme de communication souterraine. L'exposition à certains types et/ou intensité de sons est un facteur de stress pour le végétal.
Histoire Alors que la bioacoustique explore depuis plusieurs siècles le monde animal (aviaire notamment), les végétaux ont été longtemps considérés comme sourds, muets et insensibles au bruit.
En 1909 une première description est faite par F. Main du bruit des termites rongeant le bois. Ce travail visait à détecter pour mieux les détruire les « fourmis blanches »Main F (1909). La destruction des fourmis blanches. J. Agric. Tropicale 101, 350.. Les plantes ont ainsi d'abord intégré les études bioacoustiques en tant que substrat d'insectes ravageurs (dans les feuilles, tiges, fruits, troncs, branches ou grains) ou de parasitoses et maladie microbiennes.
Dans les années 1990 le nombre d'articles sur le sujet bondit, (132 articles et brevets comptabilisés en 2011, mais avec des articles encore généralement relatifs à la détection de ravageurs agricoles sur des végétaux récoltésMankin, R., Hagstrum, D., Smith, M., Roda, A., and Kairo, M. (2011). Perspective and promise: A century of insect acoustic detection and monitoring. American Entomologist 57(1), 30-44. ou relatifs aux insectes présents dans le bois de meubles ou de caisses de boisSutin, A., Flynn, T., Salloum, H., Sedunov, N., Sinelnikov, Y., and Hull-Sanders, H. (2017). Vibro-acoustic methods of insect detection in agricultural shipments and wood packing materials. Proceedings of the 2017 IEEE International Symposium on Technologies for Homeland Security (HST), Waltham, MA, April 25-26, 2017, pp. 425-430.. L'une des explications à ce rebond est un accès moins coûteux et plus facile à l'enregistrement et à l'étude de sons de faible intensité, dont dans les domaines des infrasons et des ultrasonsMartens J M, Van J A, Huet M, Linskens H F. (1982) Laser interferometer scanning of plant leaves in sound fields. Proceedings of the Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, 82, 287-292.
En 1928, Harvey & Loomis détectent en laboratoire des effets généraux de sons de haute fréquence sur la matière vivante, effets qu'on ne sait pas encore observer au microscope pour les hautes intensités sonores. Le journal Nature publie leurs travaux.
Le thème de l'effet de la musique sur les plants connait un bref succès dans les années 1970 (où l'on avait aussi soumis des plantes à un détecteur de mensonge et montré qu'elles réagissaient à des traumatismes physiques). On a alors affirmé qu'elles préféraient la musique classique au rock, mais sur la base de travaux encore peu étayés et/ou peu vérifiés.
En 1981, P Weinberger et C Burton montrent que la sonication aux ultrasons de graines de certaines espèces peut avoir un effet sur leur croissance (dans ce cas, l'exposition à 1 MHz durait 30 min et faite sous 3 intensités comprises entre 0,5 et 6,0 W/cm). Cette exposition a été efficace chez le pin gris (Pinus banksiana Lamb.), dont le taux de germination des graines a ainsi été amélioré ; mais pas chez les graines de Pin rouge (Pinus resinosa Ait), ni chez celles du Mélèze européen (Larix europea L.), ni chez celles de l'épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss). Des fréquences plus hautes, de 25, 50, 100, 250, and 750kHz ont été sans effets sur la germination des graines de toutes les espèces testées lors de cette expérience.
Depuis le début des années 2000, un nombre croissant d'articles scientifiques a porté sur les interactions entre son et les plantes (près de 200 publications en une décennie).
En 2004, en Chine, Yang et Wang publient leurs travaux sur les effets de différentes intensités de sons sur le développement racinaire de plantules dActinidiaYang X C, Wang B C, Ye M. (2004) Effects of different sound intensities on root development of Actinidia Chinese plantlet.; Chinese Journal of Applied & Environmental Biology, 10, 274-276. et 4 ans plus tard (en 2008) leurs collègues Li, Wei, Wei, Kun & Tang publient des expériences faites sur l'orchidée (médicinale)Bao X.S, Shun Q.S & Chen L.Z (2001) The medicinal plants of Dendrobium (SHI-HU) in China. A Coloured Atlas. Shanghai: Press of Fudan University and Press of Shanghai Medical University Dendrobium candidum Wall. ex Lindl, montrent que la stresser par le son modifie nettement son métabolisme via l'activité d'enzymes-clés (impliquées dans la réponse aux stress) : les taux de malondialdéhyde (MDA), l'activité de la superoxyde dismutase (SOD), de la catalase (CAT), de la peroxydase (POD) et de l'ascorbate peroxydase (APX) ont tous augmenté dans les feuilles, tiges et racines après l'exposition au bruit. Les enzymes antioxydantes sont également plus présentes. Les activités SOD, CAT, POD et APX ont atteint leur pic respectivement aux jours 9, 6, 9 et 12 dans les feuilles, aux jours 9, 6, 12 et 9 dans les tiges et aux jours 12, 6, 9 et 9 dans les racines. Le taux de malondialdehyde (peroxyde lipidique) croît d'abord, puis chute et a augmenté à nouveau à la fin (en restant plus élevé que chez les plantes-témoins) et les auteurs notent que . Après le stress sonore, plusieurs organes de D. candidum semblent accumuler des dérivés réactifs de l'oxygène qui diminuent ensuite, probablement grâce à l'action des enzymes antioxydantes générées par le stress. Ceci laisse penser que les antioxydants pourraient aider les plantes à survivre dans un stress sonore, et qu'une hausse d'activité de certains enzymes les aiderait à lutter contre l'accumulation d'espèces actives de l'oxygène en limitant des dommages oxydatifs dans les cellules.
En 2011, à l'Université d'Auckland, 3 microbiologistes s'intéressent aux effets du son, non pas sur un organisme multicellulaire, mais sur le métabolisme cellulaire d'un microbe unicellulaire (une levure). Via la métabolomique ils observent que des cellules de levure se développent différemment dans un milieu liquide selon que ce milieu soit exposé ou non à la musique, à de vibrations sonores de haute ou basse fréquence et au silence (échantillon témoin). Tous les stimuli sonores testés ont dopé le taux de croissance des cellules de levure (+12% en moyenne), mais en réduisant leur production de biomasse (-14%). Les profils métaboliques intra- et extracellulaires ont changé selon le type de stimulus sonore. Ceci montre que plusieurs voies métaboliques sont affectées, et différemment par différentes fréquences sonores. Les auteurs invitent à l'avenir à mieux interfacer dans la recherche l'acoustique, la biophysique et la biochimie.
Dans les années 2010-2020, en Indonésie plusieurs études portent sur le sujet ; en 2003, des essais de bloom sonique sur le soja n'ont pas d'effet significatif sur la surface foliaire, la taille des stomates ou leur nombre, mais augmentent la biomasse sèche de la plante, et la production de graines. Une étude de (2008) montre des effets sur les plants d'oignons rougesYulianto Y (2008) Application of sonic bloom technology and organic fertilizer for red onions Jurnal Agroland 15 3 148-155. Iin Indonesian], puis une étude de 2012 montre des effets sur le piment (Capsicum annuum), ici exposé à trois types des musiques (classique, pop et hard rock)Utami S, Mayta N I, Dyah I (2012) Application of classical, pop and hard rock music on red chili’s growth (Capsicum annuum var. longum (DC.) Sendtn) Undergraduate Thesis, Universitas Riau, Pekanbaru [en Indonésien]. Une étude de 2013 teste l'exposition de Crucifères potagers et fourragers (Brassica rapa) à 6000-9600 Hz et voit leur productivité augmenterAditya T, Made R S S, and Sutresno A (2013) Investigation of sound wave at 6000-9600 Hz to increase the productivity of Brassica rapa var. parachinensis L. Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA. Universitas Negeri Yogyakarta. Yogyakarta [en Indonésien]. Une étude de 2014 a exposé des laitues (Brassica juncea L.) pour étudier les effets du son sur la croissance, mais aussi sur la morphologie de la plantePrasetyo J, Tineke M, I Dewa M S (2014) Effect of exposure of music and noise to the morphological characteristics of Brassica juncea ; Jurnal Keteknikan Pertanian 2 1 1-7. [en indonésien]. De même pour le riz en 2015Bahtiar C.S, Widodo W, Santoso D.R (2015) Effect of rice seed growth with application of sound Jurnal Natural B 3 1 1-10 [en indonésien]. Toujours en Indonésie, une étude sur les effets du chant d'une cigale Dundubia vaginata (de la famille des Cicadidae) sur le degré d'ouverture des stomate de maïs est publiée par Widiastuti en 2018 ; alors qu'une autre étude porte sur les effets de la fréquence de crête (3500 hz) du chant de Dundubia manifera sur la productivité du riz (Oryza sativa)Anas A, Kadarisman N (2018) Effect of Dundubia manifera peak frequency of 3500 hz to growth and productivity of Oryza sativa ; E-Jurnal Fisika 7 4 277-286. [en indonésien]. Une étude publiée en 2020 a conjointement étudié (à la Faculté d'agriculture, de l'Université de Muhammadiyah Sumatra Utara) les effets du bloom sonique sur le maïs et sur des bactéries (Burkholderia sp.) solubilisant les phosphates (bactéries qui affectent la croissance et la production du maïs, effet agronomiquement positif démontré par le nombre de feuilles et le poids d'épis par parcelle). Les plants de maïs exposé à des émissions sonores ont été en moyenne plus grands, dotés d'un nombre de feuilles plus élevé et de feuilles plus grandes, avec un poids de graines par parcelle et un poids moyen pour 100 graines plus élevés, mais l'étude n'a pas trouvé d'interaction entre l'émission de sons et les bactéries dissolvant les phosphates, pour aucun des paramètres mesurés.
Aux États-Unis, l'Acoustical Society of America (ASA) dispose alors d'un comité technique de bioacoustique animale, mais d'aucun équivalent pour les plantes. En mai 2018, une réunion exploratoire de l'ASA s'est consacrée à quatre sujets d'acoustique liée aux plantes : les plantes transmettent (mais en les déformant) les sons générés par les insectes ravageurs ou leurs larves. La sismologie des tiges étudie comment les sons et des sons parasites se dispersent dans l'organisme végétal ;