Es mag den Anschein haben, dass die meisten Pflanzen nur wissen, wie man sich im Wind bewegt und Photosynthese betreibt. Tatsächlich handelt es sich dabei um komplexe Organismen, die sogar in der Lage sind, untereinander zu kommunizieren. Bereits in den 1980er Jahren entdeckten Forscher bei der Untersuchung der Abwehrmechanismen von Pflanzen bei 80 Arten die Fähigkeit, Signale über drohende Gefahr zu übermitteln. Nehmen wir an, wenn ein Insekt auf dem Blatt einer Pflanze landet, wird es seine grünen Artgenossen auf jeden Fall davor warnen. Wissenschaftler wussten bereits, wie diese Informationen übermittelt wurden, aber wie andere Pflanzen auf die Warnungen reagierten, blieb ein Rätsel. Kürzlich ist es den Autoren einer neuen wissenschaftlichen Arbeit gelungen, dieses Rätsel nicht nur zu lösen, sondern es auch auf Video zu filmen.
Pflanzen wissen, wie sie ihre Mitgeschöpfe vor Gefahren warnen können – es wurde sogar gefilmt
Wie kommunizieren Pflanzen?
Es ist wissenschaftlich erwiesen, dass Pflanzen flüchtige Verbindungen in die Umgebung abgeben, wenn Insektenschädlinge auf Blättern oder Stängeln landen – sie werden sowohl zur Abwehr von Insekten als auch zur Warnung anderer Pflanzen vor Gefahren benötigt. Es wird angenommen, dass die Chemikalien aus den Spaltöffnungen oder beschädigten Blättern abgegeben werden.
Bei Gefahr geben Pflanzen „Warn“-Chemikalien in die Luft ab.
Wissenschaftler wissen seit vielen Jahren, dass Gefahrensignale über die Luft übertragen werden. Sie wussten jedoch nicht, wie andere Werke auf diese Warnungen reagierten. Die Biologen Yuri Aratani und Takuya Uemura von der Universität Saitama (Japan) dachten darüber nach, diese Wissenslücke zu schließen. Sie führten ein Experiment durch, dessen Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurden.
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Pflanzenabwehrmechanismen
Im Rahmen der Studie platzierten sie Raupen auf gentechnisch veränderten Tomaten und dem Thalamus, einer kleinen Blütenpflanze, die auf allen Kontinenten außer der Antarktis wächst. Die Pflanzen wurden so verändert, dass in ihren Zellen eingebettete Partikel (Biosensoren) aufleuchteten, wenn sie einen Zustrom von Kalziumionen registrierten. Wie beim Menschen sind Calciumionen in Pflanzenblättern und -stängeln an der Übertragung verschiedener Signale beteiligt.
Интересный факт: в 2022 году ученые использовали этот же метод в рамках научной работы, которая показала, как мимозы двигают листьями после прикосновения к ним — таким образом, они отпугивают от себя вредителей.
Gentechnisch veränderte Pflanzen leuchteten unter einem Fluoreszenzmikroskop
Nachdem die Studienautoren das Insekt auf den Blättern einer Pflanze platziert hatten, gab es die oben genannten Chemikalien in die Luft ab. Laut Wissenschaftlern geschah dies innerhalb weniger Sekunden nach dem Auftreten des Schädlings. Die Forscher filmten diesen gesamten Prozess mit einem Fluoreszenzmikroskop – es konnte Biosensoren erfassen, die in Gegenwart von Kalziumionen leuchten.
Pflanzenkommunikation per Video
Das Video zeigt deutlich, wie von der Raupe unbeschädigte Pflanzen auf Warnungen scharf mit Kalziumionenstößen reagierten – sie liefen sanft über die Blätter. Mithilfe zusätzlicher Sensoren stellten die Wissenschaftler fest, dass die Pflanzen am stärksten auf die chemischen Verbindungen Z-3-HAL und E-2-HAL reagierten. Wissenschaftler erfuhren außerdem, dass bohnenförmige Zellen, aus denen Stomata gebildet werden, zuerst auf Warnsignale reagieren. Auch die Zellen, aus denen das innere Gewebe der Blätter besteht, reagieren auf Bedrohungssignale.
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Schließlich versuchten die Forscher das gleiche Experiment, indem sie die Blätter der Pflanze mit Substanzen behandelten, die die Spaltöffnungen verschließen. Erfahrungen mit neuen Bedingungen haben gezeigt, dass in diesem Fall die „Kommunikation“ der Pflanzen spürbar komplizierter wird. Daher sind diese winzigen Löcher in den Blättern für die Übertragung und Aufnahme von Chemikalien in Pflanzen verantwortlich.
Dieses dem menschlichen Blick verborgene Kommunikationsnetzwerk spiele eine Schlüsselrolle für den rechtzeitigen Schutz benachbarter Anlagen vor drohenden Bedrohungen, so das Fazit der Autoren der wissenschaftlichen Arbeit.
Bemerkenswert ist, dass Pflanzen auch schreien können. Dies geschieht in stressigen Zeiten und Menschen können diese Schreie nicht hören, da ihre Frequenz über 20.000 Hz liegt. Das menschliche Ohr kann solche Wellen nicht wahrnehmen, moderne Audiogeräte jedoch schon. Im Jahr 2023 sprach mein Kollege Andrei Schukow ausführlich über ein Experiment, das bewies, dass Pflanzen unter dem Einfluss unangenehmer Empfindungen schreien können. Wenn Sie interessiert sind, lesen Sie unbedingt den Artikel „Bei Stress „schreien“ Pflanzen mit Ultraschall.“ Sie werden auf jeden Fall etwas Neues für sich lernen!
