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Pflanzen klagen, wenn sie krank sind . . .

Von Eva Stanzl

Wissen

. . . und werden von ihren Artgenossen gehört. Sensationsentdeckung über die Kommunikation von Gewächsen.


Lilach Hadany wollte es wissen. Sind Pflanzen tatsächlich stumm? Wenn ja, was hatte sich die Evolution bloß dabei gedacht? "Eigentlich könnten gerade im Boden verwurzelte Gewächse davon profitieren, sich bei Schwierigkeiten lauthals zu Wort zu melden", fand die die Pflanzenbiologin von der Universität Tel Aviv. Immerhin setzen Umweltverschmutzung und Trockenstress durch den Klimawandel der Pflanzenwelt auf bedrohliche Weise zu. "Außerdem wächst eine Pflanze selten allein, sondern sie ist umgeben von zahlreichen Organismen, die ihr zu Hilfe kommen könnten", sagt Hadany in einem Forschungsvideo zu ihrer Arbeit.

Zusammen mit ihrem Team am Department für Pflanzenwissenschaften und Ernährungssicherheit der Universität ging sie der These auf den Grund. Ausgangspunkt war der Gedanke, dass man es wüsste, wenn Grüngewächse die Art von Geräusche machten, die der Mensch hören kann. Daher testeten die Forscherinnen, ob sie vielleicht im Ultraschall-Bereich kommunizieren. "In der Tat ist dem so", erklärt Neurowissenschafter Yossi Yovel vom Steinhardt Museum für Naturgeschichte in Tel Aviv. "Pflanzen erzeugen Töne im Ultraschall-Bereich und sie teilen damit etwas mit."

Erstmals Töne aufgezeichnet

Das menschliche Ohr kann Schallwellen zwischen 16 und 20.000 Hertz wahrnehmen. Schallwellen mit einer Frequenz über 20.000 Hertz (20 kHz) werden als Ultraschall bezeichnet. "Um diese hochfrequenten Töne aufzeichnen zu können, brauchten wir spezielle Mikrofone", sagt Yovel.

Die Testpersonen gaben in erster Linie Tomatenpflanzen. Sie spendeten unterschiedliche Abfolgen von Lauten, die an eine Klicksprache erinnern. "Wenn die Tomate sich wohlfühlt, verhält sie sich still. Bei Stress, Durst, Krankheit oder wenn sie geschnitten wird, beginnt sie hingegen, zu klagen. An den Klagerufen lassen sich Pflanzen und die Art ihres Leidens erkennen", erklärt Hadany, und: "Da diese Töne offenbar Information enthalten, ist es naheliegend, dass jemand zuhört, reagiert und hilft."

In einer Aussendung zu der im Fachjournal "Cell" veröffentlichten Studie spricht das Team von einem Durchbruch. Erstmals seien Geräusche aufgezeichnet und analysiert worden, die eindeutig von Pflanzen stammen. Was die Lautstärke betrifft, ist die klickähnliche Sprache im Hochfrequenzbereich vergleichbar mit der jener von Menschen.

"Jede Pflanze und jede Art von Stress ist mit einem bestimmten identifizierbaren Geräusch verbunden. Die von den Pflanzen ausgestoßenen Geräusche sind für das menschliche Ohr zwar nicht wahrnehmbar, können aber wahrscheinlich von verschiedenen Tieren, wie Fledermäusen, Mäusen und Insekten, gehört werden", berichten Hadany und ihre Kollegen. Aus früheren Studien war bekannt, dass an Pflanzen angebrachte Vibrometer Schwingungen aufzeichnen. Ob diese Schwingungen auch zu Luftschallwellen, also zu Geräuschen, werden, wusste man jedoch lange nicht.

In der ersten Phase der Studie platzierten die Forscher Pflanzen in eine Akustikbox in einem ruhigen, isolierten Keller ohne Hintergrundgeräusche. Ultraschallmikrofone, die Frequenzen von 20 bis 250 Kilohertz aufzeichnen, wurden in einem Abstand von etwa zehn Zentimeter zu jeder Pflanze aufgestellt. Aufgenommen wurden die "Wortspenden" von Tomaten- und Tabakpflanzen, Weizen, Mais und Kakteen.

Doch bevor unsere grünen Freunde in die Akustikbox kamen, erhielten sie verschiedenartige Behandlungen: Einige wurden fünf Tage lang nicht gegossen, anderen wurden die Stängel abgeschnitten und wiederum andere blieben unberührt. "Wir wollten testen, ob die Pflanzen Töne aussenden und ob diese Töne in irgendeiner Weise durch ihren Zustand beeinflusst werden", erläutert Hadany. "Unsere Aufzeichnungen ergaben, dass die Pflanzen im Experiment Töne mit Frequenzen von 40 bis 80 Kilohertz aussenden. Unbelastete Pflanzen gaben im Durchschnitt weniger als einen Ton pro Stunde ab, während Gestresste Dutzende von Tönen pro Stunde ausstießen."

Seufzende Grünlinge

Die Aufnahmen wurden von speziell entwickelten Algorithmen für maschinelles Lernen (Künstliche Intelligenz, KI) ausgewertet. Die Algorithmen lernten, zwischen unterschiedlichen Pflanzen und verschiedenen Arten von Geräuschen zu differenzieren, und waren schließlich in der Lage, Gewächsarten und die Art und den Grad des Leidens anhand der Aufnahmen zu erkennen. Schließlich schaffte die KI Identifizierung und Klassifizierung der Pflanzengeräusche auch bei starkem Hintergrundlärm im Gewächshaus.

Das Team beobachtete auch Gewächse, die im Testzeitraum immer weniger gegossen und schließlich ganz ausgetrocknet wurden. Sie gaben immer mehr Geräusche ab bis zu einem bestimmten Höchstwert. Dann kippte es und sie wurden leiser, bis sie schließlich gänzlich verstummten.

"In dieser Studie haben wir eine sehr alte wissenschaftliche Kontroverse gelöst", fasst Hadany zusammen: "Wir konnten nachweisen, dass Pflanzen tatsächlich Töne aussenden." Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Welt voller Pflanzengeräusche ist. Könnte die Menschheit sie hören, könnte sie möglicherweise ein Frühwarnsystem für Wasserknappheit in der Sprache der Pflanzen. Eines scheint aber jedenfalls jetzt schon festzustehen: Obwohl wir die Gespräche in der Botanik nicht ohne Hilfsmittel hören können, ist ein idyllisches Blumenfeld ein ziemlich lauter Ort.