Wenn Pflanzen gestresst sind, geben sie Geräusche in einer Frequenz ab, die Menschen nicht hören können, die aber dem Platzen von Luftpolsterfolie ähneln, die in einer Entfernung von mehr als einem Meter wahrgenommen werden können und in der Lautstärke einer normalen Unterhaltung ähneln.
Forschungen der Universität Tel Aviv, die in der Zeitschrift Cell veröffentlicht wurden, haben diese Geräusche bei Tomaten- und Tabakpflanzen untersucht, die entweder durch Wassermangel oder durch das Abschneiden eines Stängels gestresst wurden. Die Frequenz dieser Töne ist zu hoch, als dass unsere Ohren sie wahrnehmen könnten, aber es gibt Tiere und Pflanzen, die diese Töne hören können, so dass die Möglichkeit besteht, dass es eine starke akustische Interaktion gibt“, so Studienkoordinatorin Lilach Hadany von der Universität Tel Aviv.
Obwohl Ultraschallschwingungen schon früher in Pflanzen aufgezeichnet wurden, ist dies der erste Beweis dafür, dass sie durch die Luft übertragen werden, was sie für andere Organismen in der Umwelt relevanter macht, heißt es in der Veröffentlichung. Pflanzen interagieren mit Insekten und anderen Tieren, von denen viele mit Hilfe von Schall kommunizieren. „Es wäre also sehr suboptimal, wenn Pflanzen überhaupt keinen Schall nutzen würden“, so Hadany.
Die Forscher verwendeten Mikrofone, um gesunde und gestresste Tomaten- und Tabakpflanzen aufzuzeichnen, zunächst in einer schalldichten Akustikkammer und dann in einem lauteren Gewächshaus. Nachdem sie die Pflanzen aufgenommen hatten, trainierten sie einen Algorithmus für maschinelles Lernen, um zwischen gestressten und nicht gestressten Pflanzen sowie zwischen durstigen und geschnittenen Pflanzen zu unterscheiden. Das Team fand heraus, dass gestresste Pflanzen mehr Geräusche von sich geben als ungestresste, und dass diese Geräusche einem „Knacken“ oder „Klicken“ ähneln.
Eine einzelne gestresste Pflanze stößt in scheinbar zufälligen Abständen zwischen 30 und 50 solcher Klicks pro Stunde aus, während gesunde Pflanzen weniger Töne von sich geben. „Wenn Tomatenpflanzen nicht gestresst sind, sind sie sehr, sehr leise“, sagte Hadany.
Der Algorithmus war in der Lage, zwischen Dehydrierung und Schnittstress zu unterscheiden und festzustellen, ob die Geräusche von einer Tomaten- oder einer Tabakpflanze stammten.
Pflanzen, die durch Wassermangel gestresst sind, geben Geräusche ab, bevor sie sichtbar austrocknen, und die Häufigkeit erreicht nach fünf Tagen ohne Bewässerung ihren Höhepunkt, danach nimmt sie ab und die Pflanzen trocknen vollständig aus.
Obwohl sich die Studie auf Tomaten- und Tabakpflanzen konzentrierte, weil diese in einem Standardlabor leicht zu züchten sind, nahm das Team auch eine Vielzahl von Pflanzen anderer Arten auf. „Wir haben festgestellt, dass viele Pflanzen – zum Beispiel Mais, Weizen, Weintrauben und Kakteen – Geräusche machen, wenn sie gestresst sind“, so Hadany.
Der genaue Mechanismus dieser Geräusche ist unklar, aber die Forscher vermuten, dass sie auf die Bildung und das Zerplatzen von Luftblasen im Gefäßsystem der Pflanze zurückzuführen sein könnten, ein Prozess, der Kavitation genannt wird. Es ist auch nicht bekannt, ob sie diese Geräusche erzeugen, um mit anderen Organismen zu kommunizieren, aber die Tatsache, dass sie existieren, hat große ökologische und evolutionäre Auswirkungen. „Es ist möglich, dass sich andere Organismen so entwickelt haben, dass sie diese Geräusche hören und darauf reagieren“, erklärte er, „zum Beispiel könnte eine Motte, die ihre Eier auf einer Pflanze ablegen will, oder ein Tier, das eine Pflanze fressen will, die Geräusche als Entscheidungshilfe nutzen. Auch andere Pflanzen könnten die Geräusche hören und davon profitieren.
Frühere Studien haben gezeigt, dass Pflanzen die Zuckerkonzentration in ihrem Nektar erhöhen, wenn sie Geräusche von Bestäubern „hören“, und dass sie ihre Genexpression als Reaktion auf die Geräusche verändern. „Wenn andere Pflanzen Informationen über den Stress haben, bevor er tatsächlich auftritt, können sie sich möglicherweise darauf vorbereiten“, so Hadany.
Den Autoren zufolge könnten Tonaufnahmen von Pflanzen in landwirtschaftlichen Bewässerungssystemen eingesetzt werden, um den Hydratationszustand der Pflanzen zu überwachen und das Wasser effizienter zu verteilen.
Die Tatsache, dass Pflanzen diese Töne erzeugen, „eröffnet ganz neue Möglichkeiten der Kommunikation, des Zuhörens und der Nutzung dieser Töne“, so ein weiterer Autor der Studie, Yossi Yovel von der Universität Tel Aviv.
Das Team untersucht nun die Reaktionen anderer tierischer und pflanzlicher Organismen auf diese Geräusche und die Fähigkeit der Forscher, die Geräusche in völlig natürlichen Umgebungen zu identifizieren und zu interpretieren.
Quelle: Agenturen
