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Zeitfragen | Beitrag vom 05.12.2019

SchädlingsabwehrPflanzen reagieren auf Knabbergeräusche

Von Christine Westerhaus

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Virginischer Tabak, Nicotiana tabacum (imago/CHROMORANGE)
Tabakpflanzen produzieren mehr Nikotin in ihren Blättern, sobald sie die Fraßgeräusche ihrer Schädlinge wahrnehmen. (imago/CHROMORANGE)

Pflanzen nehmen ihre Umwelt sehr genau wahr. In Reaktion auf das Kauen von Raupen aktivieren sie ihre Schädlingsabwehr. Und sie können sogar vorausschauend handeln, fanden Forscher heraus.

Es klingt ein bisschen wie das Krümelmonster aus der Sesamstraße. Doch was hier gerade verspeist wird, sind keine Kekse, sondern Blätter. Sie werden abgenagt von grünen, fetten Raupen. Später verpuppen sie sich und werden zu weißen Schmetterlingen - den kleinen Kohlweißlingen.

Heidi Appel von der University of Toledo und ihre Kollegen hatten schon in früheren Studien beobachtet, dass Pflanzen Geräusche wahrnehmen können. Jetzt fragten sie sich, ob die Gewächse darauf chemisch reagieren.

"Wir wollten herausfinden, ob die Pflanzen als Reaktion auf die Fraßgeräusche Duftstoffe absondern und ob es andere Veränderungen gibt. Und wir konnten zeigen, dass sie bestimmte flüchtige und lösliche Verbindungen in anderen Konzentrationen produzieren, wenn sie die Kaugeräusche der Raupen wahrnehmen."

Und tatsächlich zeigte sich: die Pflanzen produzieren vermehrt sogenannte Senföle in ihren Blättern. Das sind Verbindungen, mit denen viele Gewächse Schädlinge abschrecken. Die Pflanzen hatten also als Reaktion auf die Fraßgeräusche ihre Feindabwehr aktiviert. Das stellten die Forscher fest, als sie den Pflanzen die Töne knabbernder Raupen vorspielten.

Pflanzen können Raupen von Grillen unterscheiden

Dazu entwickelten sie Mini-Lautsprecher, die sie auf den Blättern platzierten. Dann beschallten sie die Pflanze 24 Stunden lang mit diesem Geräusch.

So konnten Appel und ihre Kollegen ausschließen, dass die Pflanzen auf andere Stimuli reagierten. Wie zum Beispiel auf mechanische Bewegungen, die Raupen beim Fressen produzierten. Später wollten es die Forscherinnen und Forscher noch genauer wissen: Sie spielten den Pflanzen zuerst leichte Windgeräusche, später dann Grillenzirpen vor. Doch auf beides reagierten die Pflanzen nicht.

"Es hat mich sehr überrascht, dass Pflanzen Vibrationen wahrnehmen können und sogar zwischen verschiedenen Geräuschen unterscheiden können. Denn wir haben gesehen, dass die Pflanzen selektiv auf die Fressgeräusche von Raupen reagieren, nicht aber auf Töne, die Grillen von sich geben. Obwohl diese in einer ähnlichen Höhenfrequenz liegen, aber ein anderes rhythmisches Muster haben", sagt Heidi Appel.

Wie die Pflanzen Geräusche wahrnehmen, ist noch unklar. Möglicherweise erzeugen die Schallwellen Veränderungen in der Flüssigkeit der Blattadern. Klar aber ist: Die Ackerschmalwand, die Heidi Appel und ihr Team untersuchten, ist nicht die einzige Pflanze, die das kann.

Auch Tabakpflanzen produzieren mehr Nikotin in ihren Blättern, sobald sie die Fraßgeräusche ihrer Schädlinge wahrnehmen. Nikotin ist ebenfalls eine Verbindung, die Insekten nicht mögen. Beide Beispiele zeigen: dass Pflanzen die Geräusche ihrer Schädlinge belauschen, um ihre Abwehr zu aktivieren. Eine erstaunliche Leistung – findet nicht nur Heidi Appel.

"Wir unterschätzen wirklich, was Pflanzen alles können. Und ich glaube, das liegt daran, dass ihnen die typischen Organe fehlen, mit denen wir unsere Umwelt wahrnehmen. Augen, Ohren, Nasen, Münder, das alles haben Pflanzen nicht. Und trotzdem spüren sie Vibrationen, die Wellenlänge des Lichts, Berührungen und Duftstoffe. Pflanzen können das alles genauso wahrnehmen, wie wir. Aber eben auf anderen Wegen."

Vorausschauendes Handeln der Pflanzen

Die Biologin hält es deshalb auch nicht für völlig absurd, dass Pflanzen etwa auch auf Musik reagieren.

"Ob Pflanzen auf bestimmte Musikrichtungen reagieren und dann besser wachsen, wurde bisher nicht wissenschaftlich untersucht. Es gibt bestimmte Töne, die Veränderungen in den Genen und der Keimung von Samen hervorrufen. Ob Musikrichtungen denselben Effekt haben, weiß ich nicht. Ich denke aber, dass alles, was Menschen dazu bringt, sich intensiver um ihre Pflanzen zu kümmern, eine gute Sache ist."

Geräusche erkennen zu können, ist aber nicht die einzige Fähigkeit von Pflanzen, die kürzlich entdeckt wurde. Sie können auch vorausschauend handeln, wie ein Forscherteam herausfand. Norbert Bittner von der Freien Universität Berlin und sein Team haben im Labor beobachtet, dass Kiefern die Eier ihre Fraßfeinde besser abtöten können, wenn sie vorher mit deren Sexuallockstoffen bedampft wurden. Also die Duftstoffe, mit denen die Weibchen Männchen für die Paarung anlocken.

"In unseren Experimenten konnten wir eben zeigen, wenn die vorher nicht mit Sexualpheromonen bedampft wurden, dann können sie ungefähr 40 Prozent der Eier abtöten. Hatten die aber vorher Kontakt mit den Sexualpheromonen, können sie um die 60 Prozent der Eier abtöten."

Ausgeklügelte Strategien

In Messungen zeigte sich: Die mit Sexualpheromonen bedampften Kiefern produzierten vermehrt Wasserstoffperoxid in ihren Nadeln. Und zwar genau dort, wo die Schädlinge ihre Eier ablegten. Wasserstoffperoxid bleicht nicht nur menschliche Haare, es tötet auch Bakterien und bringt Insekteneier zum Absterben. Die Kiefern hatten also die Sexuallockstoffe ihrer Fraßfeinde als Warnsignal genutzt und sich vorbereitet. Auf den bevorstehenden Angriff durch die gefräßigen Larven, die sich über ihre Nadeln hermachen.

"Also kann der Baum sehr spezifisch schon erkennen: ‚Ah ok. Das Sexualpheromon ist in der Luft, das heißt, bald sollten Eier abgelegt werden‘ und er bereitet sich eigentlich auch schon darauf vor. Indem er eben bestimmte Abwehrstoffe, also an der Eiablagestelle, da wird mehr Wasserstoffperoxid produziert, wenn die vorher mit den Sexual Pheromon in Kontakt waren, als bei Pflanzen, die das vorher nicht erfahren haben."

Die Bäume sparen durch diese ausgeklügelte Strategie Energie. Denn Wasserstoffperoxid in den Nadeln zu produzieren ist aufwändig und lohnt sich nur dann, wenn die Kiefer wirklich von Schädlingen angegriffen wird. Auch dieses Beispiel zeigt: Pflanzen kennen viele Wege, ihre Umwelt zu erkennen und zu beeinflussen.

"Es ist generell faszinierend, wie genau Pflanzen ihre Umwelt wahrnehmen können. Also sie nehmen eigentlich so wie wir eigentlich unsere Umwelt sehr genau war und reagieren sehr genau. Und dass sie sich auch darauf vorbereiten können, auf ein späteres Ereignis. Das ist dann schon eben um eine Facette reicher und schon sehr faszinierend", sagt Norbert Bittner.

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