Studie offenbart: Pflanzen “schreien” unter Stress

Tel Aviv (Israel) – In einer aktuellen Studie zeigen israelische Wissenschaftler, dass Pflanzen – wenn sie durch Trockenheit oder physische Schäden in Stress geraten – kreischende „Schreie“ im Ultraschallbereich von sich geben. Zu den Untersuchten Pflanzen gehören Tomaten, Tabak, Kakteen und Taubnesseln.

Wie das Team um Itzhak Khait von der Tel Aviv University vorab via bioRxiv.org berichtet, sei das Gekreische der in den Experimenten zunächst belauschten Tomaten- und Tabakpflanzen im Gegensatz zu menschlichen Schreien, zu hochfrequent, als dass Menschen es wahrnehmen könnten.

Aufgezeichnet haben die Forscher die „stillen Schreie“ mit Hilfe von in 10 Zentimetern Distanz platzierten Mikrofonen – setzen sich also in der Umgebung fort. Die von den Forschern beschriebenen Töne rangieren in Frequenzbereichen von 20 bis 100 Kilohertz und könnten damit durchaus auch von einigen anderen Organismen in einem Umkreis von mehreren Metern wahrgenommen werden.

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Die Forscher selbst vermuten, dass andere Pflanzen und vielleicht auch Tiere auf diese „Schreie“ reagieren und schlagen vor, dass auch wir Menschen diese Töne mit technischer Hilfe nicht nur wahrnehmen, sondern auch nutzen könnten – beispielsweise in der Präzisionsagrarkultur.

Schon zuvor konnten verschiedenen Untersuchungen und Studien zeigen, dass Pflanzen auf verschiedenste Art und Weise auf Stress durch Trockenheit oder Fraß durch Fressfeinde reagieren können – etwa durch Absonderungen chemischer Botenstoffe oder der Veränderungen von Farbe und Form. Entsprechende Signale scheinen denn auch von anderen Pflanzen und Tieren, ebenfalls auf verschiedene Weise wahrgenommen zu werden. In anderen Fällen konnten Experimente zeigen, dass einige Pflanzen auf Töne reagieren können. Bislang blieben Untersuchungen allerdings die Antwort auf die Frage schuldig, ob Pflanzen selbst auch hörbare Töne produzieren können (…GreWi berichtete, siehe Links u.).

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Tatsächlich hatten auch schon frühere Experimente mit Hilfe von direkt an den Pflanzen angebrachten Mikrofonen versucht, nach Geräuschen etwa im Innern von Stängeln und Stielen zu lauschen. Bis auf Geräusche, die durch das bei Austrocknung herbeigeführte Platzen kleiner, durch sogenannte Kavitation im Innern der Stängel entstehenden Bläschen entstehen, bislang jedoch ohne Erfolg.

Zusätzlich zu diesen internen Geräuschen wollten die israelischen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun allerdings wissen, ob Pflanzen auch Geräusche von sich geben, die nach außen Dringen und sich in der Luft fortsetzen.

In ihren Experimenten mit Tomaten und Tabak, setzten sie dazu eine erste Gruppe von Pflanzen innerhalb schalldichter Kontainer künstlicher Trockenheit und eine zweite Gruppe mittels physischer Schnitte simuliertem Schädlingsfraß aus. Eine dritte, unberührte Gruppe diente der Studie als Kontrollgruppe.

Auch nachdem die Forscher externe Geräuschquellen ausgeschlossen hatten, zeigten die Aufzeichnungen der Mikrofone, dass die beiden unterschiedlichen Pflanzenarten auch unterschiedliche Töne in – abhängig vom Stress-Stimulus – unterschiedlichen Raten von sich gaben:

So gaben die durch die herbeigeführte Trockenheit gestressten Tomatenpflanzen durchschnittlich 35 Ultraschall-„Schreie“ pro Stunde von sich, während die angeschnittenen Exemplare nur 25 Mal pro Stunde „schrien“. Im Vergleich dazu “kreischten“ die austrocknenden Tabakpflanzen etwa 11 Mal pro Stunde und jene, deren Stängel angeschnitten wurden im selben Zeitraum 15 Mal. Die Pflanzen der Kontrollgruppe gaben hingegen durchschnittlich weniger als ein Mal pro Stunde vergleichbare „Schreie“ von sich.

Anhand der Variationen zwischen den drei Gruppen untersuchten die Forscher auch, ob sie lediglich anhand der aufgezeichneten Töne auf die jeweilige Art schlussfolgern konnten – mit Erfolg. Auf diese Weise könnten – so die hierfür notwendige Technologie nicht zu aufwendig und kostspielig ist – zukünftig Landwirte entsprechende Zustände (etwa: „zu trocken“, „angefressen“ oder „intakt“) ihrer Pflanzen ablesen.

Weitere Untersuchungen könnten überprüfen, ob auch andere Stressfaktoren – wie etwa Krankheiten, ungeeignete Temperaturen oder Salzgehalte der Böden usw. – auf diese Weise individuell erkannt und voneinander unterschieden werden können.

Erste Versuche, die „stummen Schreie“ auch an anderen Pflanzensorten zu messen, verliefen bei Kakteengewächsen wie Mammillaria spinosissima (siehe Abb. l.) und Taubnesseln bereits erfolgreich.

Die Forscher spekulieren nun, ob etwa vielleicht auch Insekten auf entsprechende Töne reagieren und diese vielleicht die Entscheidung zur Eiablage beeinflussen könnten.

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Quelle: bioRxiv.org

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Andreas Müller

Fachjournalist Anomalistik | Autor | Publizist