Tiere in Gefahr fahren ihre Krallen aus, verstecken sich oder laufen davon – Pflanzen können nichts davon, sollte man meinen. Doch weit gefehlt: Sie wehren und warnen sich, und wenn sie nicht mehr weiterwissen, rufen sie um Hilfe. Könnten Pflanzen sprechen, wäre es laut auf den Wiesen und in den Wäldern. Jahr um Jahr entdecken Wissenschaftler neue Tricks und raffinierte Strategien der Pflanzenwelt.

Pflanzen sprechen chemisch

Käfer, Heuschrecken und Raupen lieben die Blätter der Limabohne (Phaseolus lunatus) – könnten sie, wie sie wollten, würden sie ständig ihre Kiefer ins saftige Grün der Pflanze schlagen. Doch die weiß sich zu wehren und lockt durch Nektar Bodentruppen an: Ameisen kommen geeilt und werfen die lästigen Angreifer von den Blättern. Nur gegen Eulenfalterraupen (Noctuidae) können die Helfer nichts ausrichten. Für diesen Fall fährt die Limabohne ganz andere Geschütze auf – und setzt auf Unterstützung aus der Luft: Sie kurbelt die Duftproduktion in den Pflanzenzellen an und gibt ein ganzes Bukett von Duftstoffen frei. Die sind das Locksignal für Schlupfwespen, die in die Raupen ihre Eier ablegen, aus denen später Larven schlüpfen, die den Raupenkörper von innen auffressen.

Raupe
© Martin Heil
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Schlupfwespen legen ihre Eier in Raupen, die sich an der Limabohne zu schaffen machen.
Nicht nur die Alliierten der Fauna reagieren auf die Duftbotschaft der Bohnen, sondern auch die Nachbarpflanzen. Sie nehmen den Hilferuf als Warnung und aktivieren die Stoffwechselwege für die Verteidigung. Doch weshalb sollten die Pflanzen ihre konkurrierenden Nachbarn alarmieren, mit denen sie sich Nährstoffe und Sonnenlicht teilen müssen? "Wahrscheinlich dienen diese Duftstoffe als Hormone für andere Teile derselben Pflanze", erklärt Martin Heil vom Guanajuato Campus of Cinvestav in Mexiko. "Da die Wege innerhalb einer Pflanze lang und langsam sind, erreichen Duftstoffe die Blätter an anderen Ästen viel schneller als jedes interne Signal." Und andere Pflanzen, so der Forscher, lauschen einfach nur.

Ganz ähnlich wie die Limabohne hält es auch der Wilde Tabak (Nicotiana attenuata), Gemüsekohl (Brassica oleracea), die Akazie (Acacia collinsii) und Mais (Zea mays) – sie alle kommunizieren. Doch ihre Sprache ist chemischer Natur: Pflanzen setzen Duftbotschaften ein, um sich mit den Nachbarn und ihren Verbündeten aus dem Tierreich zu verständigen. Sie nutzen chemische Stoffe nicht nur für die interne Kommunikation, sondern auch dafür, sich ihrer Umwelt mitzuteilen.

Mehr als nur einen guten Riecher

Pflanzen sind auch in der Lage, Mitbewerber zu erkennen – und noch weit mehr: Sie können sie von ihren eigenen Geschwistern unterscheiden. Die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) findet anhand des Wurzelsekrets heraus, wer zur Familie gehört und wer nicht. Zählt der Nachbar nicht zur Verwandtschaft, werden ihm durch erhöhtes Wurzelwachstum möglichst viel Wasser und Nährstoffe abspenstig gemacht. Ist die Nebenpflanze dagegen aus einem Samen der eigenen Mutter gekeimt, breitet die Ackerschmalwand ihre Wurzel nur so weit aus, dass der Nächste auch noch genügend Platz hat. "Nicht nur Tiere, sondern auch Pflanzen bevorzugen ihre Verwandten. Da sie teilweise die gleichen Gene haben, fördert ein solches Verhalten den genetischen Erfolg", erklärt Susan Dudley von der McMaster University Hamilton in Kanada.

Mimose
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Die Mimose ist ein Musterbeispiel dafür, dass Pflanzen auf Berührung reagieren.
Düfte wahrzunehmen und sie zu verströmen ist wahrscheinlich die wichtigste Kommunikationsform der Pflanzen. Obwohl sie im Gegensatz zu Tieren keine zentralisierten Sinnesorgane haben, können sie unterschiedlichste Reize aus ihrer Umwelt wahrnehmen – und auf sie reagieren. Zum Beispiel auf Licht: Pflanzen können nicht nur dessen Richtung und die Intensität des Lichts erkennen, sondern auch seine Qualität, also die Spektralfarben messen und sich so über die Position ihrer Nachbarn informieren. Denn die schlucken sowohl rotes als auch blaues Licht. Daher unterscheidet sich das von ihnen reflektierte Licht von der direkten Sonneneinstrahlung. Und pflanzliche Lichtrezeptoren erkennen den Unterschied, so dass die Pflanze dem Nachbarn ausweichen kann, bevor der sie in den Schatten stellt.

Fleisch fressende Pflanzen und Mimosen sind ein Musterbeispiel für eine weitere Sinneswahrnehmung der Pflanzen: Sie reagieren auf Berührung. Bereits zehn Jahre ist es her, dass Forscher um Janet Braam von der Rice University in Houston "Touch-Gene", so genannte Berührungsgene, entdeckten. Werden diese Gene aktiviert, ändert die Pflanze ihre Wachstumsrichtung. Heranwachsende Pflänzchen, die regelmäßig gestreichelt werden, wachsen klein und buschig, während vernachlässigte Sprösslinge in die Höhe schießen. Diese Reaktion kann mitunter sehr nützlich sein: "Wächst eine Pflanze an einem windigen Standort, sind ihre Überlebenschancen größer, wenn sie ihre Gestalt dieser Umwelt anpasst", so Braam.

Wurzel mit Raffinesse

Das sensible Grün kann aber nicht nur riechen, schmecken, sehen, fühlen und sich orientieren, sondern auch hören. Pflanzen haben zwar weder Augen noch Ohren, doch die Membran jeder ihrer Zellen ist auf ihre Art empfindlicher als das menschliche Gehör. Der Biologe Stefano Mancuso von der Università degli Studi di Firenze will in einem toskanischen Weinberg gezeigt haben, dass Reben, denen regelmäßig klassische Musik vorgespielt wird, nicht nur seltener von Schadinsekten heimgesucht werden, sondern auch größere und süßere Früchte tragen als nicht beschallter Wein. Und im Labor wies Mancuso nach, dass Wurzeln in die Richtung der Tonquelle wachsen – warum, ist noch nicht ganz klar. Trotzdem werden Pflanzen wohl nie eine Sinfonie von Beethoven genießen können, denn für eine bewusste Wahrnehmung fehlt ihnen ein entscheidendes Organ: das Gehirn. Oder?

Arabidopsis thaliana
© Dereth Phillips/Janet Braam, Rice University
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Während Pflanzen, die regelmäßig gestreichelt werden, kurz und buschig wachsen (rechts), schießen vernachlässigte Sprösslinge in die Höhe.
Pflanzen haben weder Neurone noch Synapsen – das steht fest. Dennoch gibt es eine Gruppe von Wissenschaftlern, die den Vergleich von pflanzlicher mit tierischer Sinnesleistung nicht scheuen. "Wir behaupten nicht, dass Pflanzen so etwas wie Nerven oder ein Gehirn haben", sagt Dieter Volkmann, emeritierter Wissenschaftler der Universität Bonn. "Doch es muss so was wie ein dezentrales, integrierendes System geben, das weiß, was in der Umgebung der Pflanze passiert." Und dieses System vermuten Volkmann und Kollegen im unterirdischen Teil der Pflanzen, in ihren Wurzeln – ein Gedanke, mit dem sich übrigens schon Charles Darwin vor 125 Jahren beschäftige.

Laut Volkmann ist die Kommunikation der Pflanzen unter der Erde noch bunter als in den oberirdischen Teilen. Im Wurzelbereich gebe es Regionen, die speziell dafür ausgestattet seien, Umweltreize aufzunehmen. Und das sieht nicht nur er so: Vor fünf Jahren gründeten Mancuso und Frantisek Baluska von der Universität Bonn die Gesellschaft für Pflanzenneurobiologie. Mit über 120 Fachkollegen aus Europa, Asien und Amerika treffen sie sich regelmäßig auf Symposien, um ihre aktuellen Forschungsergebnisse auszutauschen.

Wurzeln
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Pflanzenneurobiologen vermuten, dass die Wurzel ein dezentrales System ist, das weiß, was in der Pflanze passiert.
Die experimentierfreudigen Forscher fanden heraus, dass spezialisierte Zellen der Wurzelspitze ähnlich wie Nerven arbeiten und die Verständigung zwischen Pflanzenzellen etwa wie die zwischen Nervenzellen erfolgt – über synapsenähnliche Strukturen. Dass es neben den gut erforschten Phytohormonen auch Aktionspotentiale in Pflanzen gibt, ist in Expertenkreisen mittlerweile unumstritten. Wozu sie dienen, ist dagegen bislang wenig erforscht. Volkmann geht davon aus, dass sie ähnlich wie in tierischen Organismen Botschaften von Zelle zu Zelle weitertragen.

"Hauptsache, die Story ist gut"

"Die Pflanzenneurobiologen sind keine ernsthaften Wissenschaftler. Es ist alles Esoterik und schädlich für die Pflanzenbiologie", ärgert sich David Robinson von der Universität Heidelberg. Kritiker unter den Pflanzenbiologen sagen, dass es zwischen Tier- und Pflanzenreich zwar durchaus Gemeinsamkeiten auf molekularer Ebene gibt: Es bestehen etwa Hinweise auf pflanzliche Substanzen, die wie Neurotransmitter wirken. Auch werden in beiden Welten Signale über größere Distanzen gesendet und empfangen. Ihr Einwand besteht darin, dass die Ereignisse in Nerven und an den Synapsen nicht zu sorglos mit pflanzlicher Physiologie vermischt werden sollten.

"Pflanzenneurobiologen sind keine ernsthaften Wissenschaftler"
(David Robinson)
"Der Begriff Pflanzenneurobiologie ist eher eine Metapher, und Metaphern können sehr nützlich sein, weil sie neue Denkansätze ermöglichen", verteidigt sich Volkmann und sieht sich einer dogmatischen Wissenschaftsgemeinde gegenübergestellt. "Man muss es ja mit den Begriffen und mit den Experimenten nicht so genau nehmen. Hauptsache, die Story ist gut", entgegnet Gerhard Thiel von der Technischen Universität Darmstadt ironisch. "Ich bin überzeugt, dass man auch bald ein 'Gewissen' oder 'Freude an der Musik' oder sogar Creutzfeldt-Jakob-Erkrankungen in Pflanzen finden wird." Und Robinson setzt noch eins drauf: "Ich kann ehrlich gesagt diesen Mist kaum mehr ertragen."

Immerhin behauptete Volkmann bereits vor 20 Jahren, dass Pflanzen sprechen, riechen und fühlen können. Damals wurde er dafür von seinen Kollegen belächelt und kritisiert. Doch viele seiner früheren Vermutungen sind inzwischen experimentell belegt. Anthony Trewavas von der University of Edinburgh geht sogar so weit, Pflanzen im Sinne der Leistung, Probleme zu lösen, Intelligenz zuzusprechen. Die Forschungsergebnisse der letzten Jahre zeigen jedenfalls, dass die Fähigkeiten von Tabak, Limabohne und Co vielleicht zu lange unterschätzt wurden. Pflanzen sind keine passiven Wachstumsroboter, sondern kommunikativ und ziemlich sensibel.