Communication of plants by Karma DON‘T EDIT - pmgNaWi/Communication GitHub Wiki

Einleitung

Nicht nur wir Menschen, auch Pflanzen kommunizieren untereinander. Doch gibt es beim Menschen nur eine “Art” , den Homo Sapiens. Unsere Kommunikation untereinander, zumindest verbal, kann jedoch trotzdem durch die Sprachbarriere stark eingeschränkt werden. Wie ist das bei Pflanzen? Haben auch sie verschiedene Sprachen oder Besonderheiten der Kommunikation? Oder abhängig vom Gebiet, in dem sie leben? Denn sie könnten sich ja auch dadurch an einen Lebensraum anpassen. Und welche Formen der Kommunikation gibt es bei ihnen bzw. gibt es so etwas wie eine „Pflanzensprache“ überhaupt? Treten sie auch mit ihrem Umfeld, anderen Lebewesen, in Kontakt? In diesem Blogbeitrag möchten wir u.a. auf diese Fragen eingehen und uns dem aktuellen Stand der Forschung zur Kommunikation von Pflanzen widmen. Denn eins steht mittlerweile fest: auch sie tauschen sich untereinander aus, nur eben ein bisschen anders als Menschen und vielleicht nicht auf den ersten Blick bemerkbar.

Gemeinschaft wird hier großgeschrieben

Hauptteil

BTW animals and plants- Maria

Warum sollten Pflanzen mit Tieren kommunizieren oder umgekehrt? Nur, weil wir es nicht mitbekommen, heißt das nicht, dass es diese Kommunikation nicht gibt. Die Kommunikation, die hier stattfindet, ist sogar überlebensnotwendig. Und das in mehrerlei Hinsicht:

Auf der einen Seite kommunizieren Pflanzen mit Tieren, um nicht durch ungünstige Umstände (zum Beispiel Fressfeinde) ausgelöscht zu werden und brauchen die Hilfe bestimmter Tiere. Auf der anderen Seite kann die Kommunikation auch dazu notwendig sein, sich vor den Tieren zu schützen. Und zuletzt könnten sich so einige Pflanzen gar nicht mehr vermehren ohne die Kommunikation mit ihren Bestäubern oder sie sind ganz und gar abhängig, da sie in Symbiose leben.

Wie die Pflanze es anstellt, dass zu ihrer Verteidigung die Feinde ihrer Feinde zur Hilfe kommen, damit sie nicht gefressen wird, ist erstaunlich. Sie rufen um Hilfe, indem sie Duftstoffe abgeben, die ihre Helfer anlocken. Als Beispiel die Maispflanze: Wenn sie von einer Raupe befallen wird, sondert sie einen Geruch ab, der Schlupfwespen anlockt. Diese gelten als natürlicher Feind der Raupe und beseitigen den Schädling der Maispflanze. Man forscht bereits daran, wie man sich diese Abwehrtricks für die biologische Schädlingsbekämpfung nutzbar machen kann und in Zukunft auf Pestizide verzichten kann.1

Fressfeinde und Schädlinge werden aber auch durch ein abschreckenderes Äußeres (Dornen, Stacheln, Haare, spitze und scharfkantige Blätter sowie beißende Gerüche) ferngehalten. Zum Beispiel wird keiner zweimal eine Brennessel berühren. Auch das äußere Erscheinungsbild von Pflanzen sowie der süße Nektar und der Duft der Blüten senden unmissverständliche Botschaften an bestimmte Tiere. So locken sie die Insekten zur Bestäubung an. Und zwar für genau die Insekten, die sie brauchen. Für andere bleiben sie völlig uninteressant.

Die Gase, die Pflanzen abgeben, nennen wir auch sekundäre Pflanzenstoffe. Als Beispiel Aspirin, das Schädlinge abtötet. Sie produzieren auch Stoffe, die Insektenhormonen ähneln, meist aber um ein Vielfaches effizienter sind und bei Schädlingen in der Regel tödliche Entwicklungsstörungen hervorrufen.2

Die in Symbiose lebenden Organismen sind gegenseitig voneinander abhängig und ziehen Vorteile aus der Gemeinschaft mit ihren Partnern. Solche Beziehungen treten auch zwischen Pflanzen und Tieren auf. Der größere Partner wird dabei als Wirt, der kleinere als Symbiont bezeichnet.3 Zum Beispiel gibt es Pflanzen, die für ihre Bestäubung Ihre Blütenform so weit spezialisiert haben, dass nur noch ganz bestimmte Insekten ins Innere zum Nektar krabbeln können und umgekehrt die Insekten sich dieser Form anpassen wie die Paranussbaum-Blüte und die Prachtbiene. Aber auch die Blattschneider-Ameise und ein Pilz sind eine Symbiose eingegangen. Sie füttert den Pilz mit Blättern in ihrem unterirdischen Bau. Der Pilz dient dann der Ameise als Nahrungsquelle. Auch unter Wasser gibt es Symbiosen zwischen Pflanzen und Tieren. Zum Beispiel die Koralle: Korallen sind Tiere, die mit Algen zusammen leben. Die Algen bekommen Licht und einen sicheren Ort zum Leben und die Korallen bekommen dafür Sauerstoff und Zucker. Ein weiteres Beispiel sind der Clownfisch und die Anemone. Er hält die Tentakel der Seeanemone sauber, dafür bietet sie ihm ein Versteck.4

Nehmen Tiere also die Kommunikation der Pflanzen also nur unbewusst wahr, indem sie zum Beispiel einen Geruch mögen oder nicht? Nein, auch die Tiere können bewusst mit den Pflanzen kommunizieren. Forscher an der Universität in Bristol Großbritannien fanden heraus, dass Insekten in der Lage sind, die unterschiedlichen elektrischen Felder der Pflanzen zu unterscheiden und sich ihren Standort zu merken. Zum Beispiel hatten Bienen kleinste Details der elektrischen Felder der Pflanzen wahrnehmen können und sich so die besonders nektarreichen Standorte gut einprägen können. Da sich das elektrische Feld der Pflanzen nach jedem Bienenbesuch änderte, vermuteten die Forscher auf diesem Weg eine Art Kommunikation zwischen Pflanzen und Insekten. Wie die Tiere die elektrischen Felder wahrnehmen können, bleibt ein Rätsel.5

1 https://www.weltderwunder.de/geheimsprache-der-pflanzen/ 2 https://www.mein-schoener-garten.de/lifestyle/natur-tiere/die-kommunikation-der-pflanzen-33036 3 https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/biologie/artikel/symbiose 4 https://www.abenteuer-regenwald.de/wissen/regenwald/symbiosen-im-regenwald 5 https://www.abendblatt.de/ratgeber/wissen/article113821659/Pflanzen-kommunizieren-mit-Insekten-ueber-elektrische-Felder.html

Communication of plants: intraspecific (innerartlich) - Rike

Buch: das geheime Leben der Bäume, Peter Wohlleben, Ludwig Verlag 2015

Auch wenn man es im ersten Moment beim Spaziergang durch den Wald nicht unbedingt mitbekommt, auch Pflanzen (ich fokussiere mich in meinem Beitrag hauptsächlich auf Bäume) betreiben eine rege Kommunikation, welche teilweise erstaunliche Ähnlichkeiten zu denen der Menschen aufweist. Auch wenn es in der Forstwirtschaft oft anders gepredigt wird, herrscht bei Bäumen (innerhalb einer Art) selten ein starker Konkurrenzkampf (wenn sie in natürlichen Wäldern wachsen) nach dem Prinzip: nur der Stärkste überlebt. Dies hat einen ganz simplen Grund: Bäume sind als Einzelgänger viel empfindlicher. Das gilt nicht nur für den Schädlingsbefall, sondern beginnt schon bei der Anpassung an abiotische Faktoren, welche z.T. großen Schaden anrichten können. Wenn z.B. ein starker Wind kommt, so kann er einzeln stehende Bäume viel leichter umreißen als einen ganzen Wald, in welchem er durch viele Bäume ausgebremst wird. Deshalb werden auch kränkliche Exemplare nicht im Stich gelassen und von kräftigeren unterstützt. Aber wie unterstützen Bäume sich gegenseitig?

Alleine ist nicht immer sicher

I. Wurzeln

Ein Großteil der Kommunikation findet tatsächlich über die Wurzeln der Pflanzen statt, wobei diese durchaus unterscheiden können, welche davon zu ihren Artgenossen gehören und welche nicht. Mit den Wurzeln können sie nicht nur elektrische Signale mit einer ungefähren Geschwindigkeit von 1 cm/s versenden (ähnlich wie tierische Nervenzellen, allerdings viel langsamer und nicht nur innerhalb einer Pflanze; Pilze dienen hier als Bechleuniger, auch ein Grund für Symbiose), sondern auch Schallwellen, welche durch Knacken der Wurzeln verursacht wird. Dies wurde an Getreide im Labor ausprobiert und dabei Frequenzen von bis zu 220 Hertz gemessen (als Vergleich: Frauenstimme ca. 200 Hertz). Man könnte natürlich behaupten, dass dieses Knacken nicht zwingend eine Form der Kommunikation sein muss, jedoch reagierten in besagtem Versuch die Wurzeln der anderen Pflanzen (derselben Art) auf das Knacken. Sie nutzen es, um sich gegenseitig vor Feinden zu warnen. Wenn ein Baum also isoliert von den anderen ist (keine Wurzelverbindung), so wird er auch nicht über drohende Gefahren informiert und kann sich nicht vor ihnen wappnen, im Umkehrschluss dann allerdings auch andere nicht warnen, wenn er selbst angegriffen wird. Wie stark ausgeprägt die Bindung zwischen verschiedenen Bäumen ist, kann sehr variabel sein, ebenso wie bei uns Menschen. Manche Bäume sollen sogar so innige "Beziehungen" haben, dass sie zusammen sterben oder Rücksicht auf den Nachbarn bei der Ausbreitung der Krone nehmen. Des Weiteren können Pflanzen über ihre Wurzeln auch Nährstoffe teilen. So wird gewährleistet, dass auch schwächere Exemplare versorgt werden, wenn sie es in diesem Moment nur unzureichend selbst können (auf die Gründe bin ich weiter oben schon mal eingegangen). Diese Unterstützung und rege Kommunikation kommt in naturbelassenen Wäldern/Landschaften deutlich häufiger vor als bei z.B. Kulturpflanzen, da ihnen durch die gezielte Züchtung auf bestimmte Eigenschaften bzw. Merkmale oft sowohl die Fähigkeit(en) zur unterirdischen, als auch zur oberirdischen Kommunikation abhanden kamen. Dies ist auch einer der Gründe dafür, weshalb auf Feldern häufig viele Pestizide eingesetzt werden müssen, um Schädlinge von den Pflanzen fernzuhalten.

Intelligenz der Pflanzen
Massimo Maffei, MaxPlanckForschung (3/2007, S. 65)
Gagliano, Monica, et al.: Towards understanding plant bioacoustics, in: Trends in plants science, Vol. 954, S. 1-3

II. Duftstoffe

Zu diesem Thema möchte ich mit einer kurzen Erzählung einsteigen: Ende des 20. Jahrhunderts kam es in Südafrika zu Todesfällen bei Antilopen, welche in Gehegen gehalten wurden. Forscher waren zuerst sehr verwirrt, denn bis auf den Zaun gab es zu der Lebensweise der in Freiheit lebenden Antilopen keine großen Unterschiede. Sie fraßen sogar, wie ihre freien Artgenossen, die Blätter von Akazienbäumen. Doch sollte sich später herausstellen: genau diese waren der Grund für das Tiersterben! Fressen die Tiere die Blätter ab, so steigt die Konzentration des Bitterstoffes Tannin stark an. Dadurch werden sie unverdaulich für die Tiere. Um aber nicht nur sich selbst zu schützen, sondern auch seine eigenen Artgenossen zu warnen, setzt der betroffene Baum das Gas Ethylen frei, welches vom Wind zu weiteren Akazien getragen wird. Diese können reagieren und ebenfalls Tannin anlagern. Die in Freiheit lebenden Antilopen ziehen einfach zum nächsten Baum entgegen der Windrichtung weiter, doch den eingezäunten blieb diese Möglichkeit verwehrt, weshalb sie gezwungen waren, Blätter mit Tannin zu fressen, woran sie in einigen Fällen dann starben. (Dieses Thema gehört auch teilweise zu Kommunikation zwischen Tieren und Pflanzen)

ZDF Mediathek: Terra X- Rätselhafte Phänomene

III. Synchronisation

Laubbäume stimmen sich über die Blütejahre ab, d.h. sie tragen nur alle paar Jahre Blüten, dafür aber alle gleichzeitig. Das ist ein Schutz vor Waldtieren, welche sonst viele Samen fressen würden und die Vermehrung extrem schmälern würden. Indem die Bäume nicht jedes Jahr tragen, reduzieren sich in diesen Jahren die Artbestände, da sie nicht so viel nährstoffreiche Nahrung finden und können dann in den Blütenjahren nicht ganz so viel Schaden anrichten, da sie ja weniger sind.

IV. Alte und junge Bäume

Ist ein Samen erfolgreich angegangen und ein neuer kleiner Baum daraus entstanden, beginnt die Zeit der Unterstützung und Erziehung durch große und ältere Bäume. Einerseits entziehen sie ihnen bewusst Sonnenlicht, damit sie nicht zu schnell wachsen, dafür aber stabiler werden können. Andererseits versorgen sie die Kleinen mit Nährstoffen und ganz alte Bäume (mind. 500 Jahre, welche Moos auf ihren Ästen wachsen haben, auf denen sich wiederum Blaualgen ansammeln können, welche Stickstoff so umwandeln können, dass er als Dünger dient) versorgen auch jüngere Bäume mit diesem Dünger, wenn es regnet und er so auf den Boden kommt.

Peter Wohlleben, das geheime Leben der Bäume, S.35 ff

V. Rivalitäten zwischen verschiedenen Arten

Es gibt im Pflanzenreich, wie eigentlich überall, natürlich nicht nur Friede,( Freude, Eierkuchen,) sondern auch ständigen Konkurrenzkampf zwischen verschiedenen Arten. So hat z.B. die Buche ein ziemlich perfides System, Eichen zu verdrängen und sich an ihrer Stelle breit zu machen: zu beginn wächst sie neben einem großen Eichenbaum, später beginnt sie, ihre eigenen zwischen die Wurzeln der Eiche zu drängen und so an Mineralstoffe und Wasser zu kommen, welche der große Baum vorher für sich allein nutzte. Wenn sie dann mit ihren Kronen auf einer Höhe sind, drängt sich die Buche langsam in die Krone der Eiche, bis diese irgendwann nicht mehr genug Licht bekommt und eingeht (Buchen besitzen, im Gegensatz zu Eichen, die Fähigkeit, ihre Kronen ein Leben lang auszubauen). Dieses Beispiel zeigt, dass Pflanzen, um für ihre eigene Art neuen Lebensraum zu bekommen, anderen Arten auch sehr gut latent und defensiv, aber dennoch bestimmt klar machen können: hier ist jetzt mein neuer Bereich, nicht mehr deiner.

Peter Wohlleben, das geheime Leben der Bäume, S. 66 f

Innerhalb einer Pflanze - Katie

Die Pflanze leitet im Inneren Informationen über elektrische, chemische und hydraulische Signale weiter. So besitzt sie drei verschiedene Systeme, die unabhängig voneinander, sowie komplementär funktionieren und für kleine und große Distanzen geeignet sind. 1.System: Da Pflanzen keine Nerven und somit keine speziellen Gewebe besitzen, die zu Nervenimpulsen führen können, nutzen sie sogenannte Plasmodesmen, kleine Öffnungen in der Zellwand. So können sie über kleine Distanzen elektrische Signale von einer zur nächsten Zelle über diese Plasmabrücken senden. Für größere Distanzen nutzen sie das Gefäßsystem. Anders als wir Menschen, haben Pflanzen kein Herz, sondern ein hydraulisches System, welches ähnlich arbeitet. In einem Kreislaufsystem innerhalb der Pflanze werden mit Hilfe von zwei verschiedenen Gewebearten Flüssigkeiten transportiert. Es gibt die Xyleme, welche für den Transport von Mineralstoffen aus den Wurzeln nach oben in die Pflanze verantwortlich sind und die Phloeme, die den bei der Fotosynthese entstandenen Zucker abwärts in die Früchte und Wurzeln transportieren. Dieser Kreislauf hat eine spezielle Eigenschaft. Das durch die Wurzeln aufgenommene Wasser verdunstet und muss immer wieder neu aus dem Boden entnommen werden. Um dies zu ermöglichen, existieren in der Pflanze zwei verschiedene Funktionen. Der Transpirationssog und die Kapillarität. Das Gefäßsystem wird nicht nur genutzt, um wichtige Stoffe in der Pflanze, sondern auch um wichtige Informationen über elektrische Signale weiterzuleiten. In den Blättern der Pflanze gibt es die Stomata, eine Spaltöffnung, die der Kommunikation mit der Außenwelt und der Aufnahme von für die Fotosynthese bedeutendem Kohlenstoffdioxid dient. Allerdings gibt es dabei ein Problem, denn wenn die Stomata über einen zu langen Zeitraum geöffnet ist, verdunstet zu viel Wasser, ist sie nicht geöffnet, kann sie keine Fotosynthese betreiben, da ihr das nötige CO2 dafür fehlt. Das heißt, es muss ein Kompromiss gewährt werden. Die Blätter müssen ständig über den Wasserbestand in den Wurzeln aufgeklärt werden und das funktioniert nur über die elektrischen Signale, denn so muss die Pflanze kommunizieren. 2.System: Um genau zu erfahren, wie zum Beispiel der Wasserstand in den Wurzeln ist, reichen die schnellen elektrischen Signale meist nicht aus. Daher werden chemisch-hormonelle Signale ausgesendet, die detaillierte Informationen an die Blätter weitergeben. Allerdings ist die Aussendung der Signale deutlich langsamer und manchmal mehrere Tage in der Pflanze unterwegs, geben aber genauere Auskunft. 3.System: Wie registriert es die Pflanze überhaupt, wenn sie verletzt wird? Über hydraulische Signale, diese tragen ebenfalls der Nachrichtenübertragung bei. Reißt man einer Pflanze ein Blatt oder eine Blüte raus, werden Signale ausgesendet und es tritt Saft aus der geschädigten Stelle aus. Wird Gewebe geschädigt und das hydraulische System gestört, werden Signale an die Pflanze übertragen und dieser wird damit signalisiert, dass sie Wasser verliert. Dabei reagiert sie mit einer Heilung, indem sie Narben bildet. Zusammengefasst lässt sich entnehmen, dass sich die Intelligenz bei Pflanzen also nicht wie beim Menschen in einem Gehirn befindet, sondern im ganzen Organismus verteilt ist und alle drei internen Signalsysteme komplementär arbeiten und Informationen über große und kleine Distanzen transportieren , um die Pflanze am Leben zu erhalten.

Intelligenz der Pflanzen

Lernhelfer- Bestandteile der Pflanze

Bäume und Pilze- nicht nur oberirdisch in enger Verbindung

WDR Plants communication

Fotos: Rike Beyersdorfer

Fazit

Nachdem wir uns mit den einzelnen Teilgebieten der Pflanzenkommunikation beschäftigt haben, können wir schlussfolgern, dass es tatsächlich eine „Pflanzensprache“ gibt. Nicht nur über die chemischen Botenstoffe in der Rizosphäre, sondern auch über eine gewisse Gestik können Pflanzen untereinander, in ihrem Inneren, als auch mit anderen Lebewesen kommunizieren. Allerdings haben wir festgestellt, dass es sich hierbei um ein relativ neues und noch eher unerforschtes Thema handelt, mit dem sich die Forschung erst seit einigen Jahren intensiver auseinandersetzt. Abgesehen davon wurden Pflanzen immer eher als passive Organismen bezeichnet, aber in ihnen steckt viel mehr Technik und ein wahnsinnig ausgeprägtes System, mit dem sie sich anderen bemerkbar machen kann.