Blumen hören das Summen der Bienen

„Ich möchte, dass die Leute verstehen, dass man nicht nur mit den Ohren hören kann.“

Mittwoch, 11. Dezember 2019,
Von Michelle Z. Donahue
Nachtkerze
Die schüsselförmigen Blüten der Nachtkerze könnten für ihre akustische Wahrnehmung eine Schlüsselrolle spielen.
Bild Dennis Frates/ Alamy

Selbst an den ruhigsten Tagen ist unsere Welt von Geräuschen erfüllt: das Zwitschern der Vögel, der Wind, der durch die Bäume rauscht, und Insekten, die summend umherfliegen. Das Gehör von Raub- und Beutetiere ist für die Geräusche des jeweils anderen sensibilisiert.

Klänge sind für das Leben und Überleben auf der Erde so unerlässlich, dass die Forscherin Lilach Hadany von der Universität Tel Aviv sich fragte: Was, wenn nicht nur Tiere Geräusche wahrnehmen könnten – sondern auch Pflanzen? Die ersten Experimente zum Testen dieser Hypothese veröffentlichte sie auf dem Preprint-Server BioRxiv. Sie lassen vermuten, dass Pflanzen zumindest in einem Fall durchaus hören können, was einen echten evolutionären Vorteil darstellt.

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Hadanys Team untersuchte die Nachtkerze Oenothera drummondii und entdeckte, dass die Pflanzen die Vibrationen von den Flügeln ihrer Bestäuber wahrnehmen und daraufhin binnen Minuten die Zuckerkonzentration in ihrem Blütennektar erhöhen. Die Blüten selbst fungieren dabei gewissermaßen als Ohren: Sie machen die speziellen Frequenzen der Bienenflügel aus und ignorieren irrelevante Geräusche wie den Wind.

Oh süße Klänge!

Die Evolutionstheoretikerin Hadany erzählt, ihr sei der Gedanke gekommen, als sie erkannte, dass Geräusche eine allgegenwärtige natürliche Ressource sind – eine, die Pflanzen verschwenden würden, wenn sie sie nicht für sich nutzten. Wenn Pflanzen aber eine Möglichkeit hätten, Geräusche wahrzunehmen und darauf zu reagieren, könnte ihnen das dabei helfen, zu überleben und ihre Gene weiterzugeben.

Da die Bestäubung eine Schlüsselrolle bei der Vermehrung von Pflanzen spielt, begann ihr Team mit der Untersuchung von Blumen. Nachtkerzen, die an den Stränden und in den Parks rund um Tel Aviv wild wachsen, stellten sich dafür als gute Kandidaten heraus, da sie eine lange Blütezeit haben und messbare Mengen an Nektar produzieren.

Eine braungelbe Schwebfliege sitzt auf einer taubedeckten Nachtkerzenblüte im Vereinigten Königreich.
Bild MichaelGrantWildlife/ Alamy

Um die Nachtkerzen im Labor zu testen, setzte das Team die Pflanzen verschiedenen Tönen aus: Eine Kontrollgruppe erlebte nur Stille, während die anderen aus zehn Zentimetern Entfernung die zuvor aufgenommenen Töne einer Honigbiene und computergenerierte Töne in hoher, mittlerer und niedriger Frequenz vernahmen. Die Kontrollgruppe wurde unter Glasglocken platziert, die Vibrationen abblocken. Bei ihnen zeigte sich kein signifikanter Anstieg der Zuckerkonzentration im Nektar. Gleiches galt für die Pflanzen, die hochfrequente (158 bis 160 Kilohertz) und mittelfrequente (34 bis 35 Kilohertz) Töne vernahmen.

Aber jene Pflanzen, die die Klänge der Honigbienen (0,2 bis 0,5 Kilohertz) und die ähnlichen niederfrequenten Töne (0,05 bis 1 Kilohertz) hörten, zeigten eindeutig eine Reaktion. Binnen drei Minuten nach der Beschallung stieg die Zuckerkonzentration in ihrem Nektar von 12 bis 17 auf 20 Prozent.

Hadanys Theorie zufolge könnte ein süßerer Tropfen mehr Insekten anlocken und so die Chance auf eine erfolgreiche Fremdbestäubung erhöhen. Bei Feldbeobachtungen stellten die Forscher dann tatsächlich auch fest, dass sich Bestäuber neunmal häufiger in der Nähe von Pflanzen aufhielten, die in den vergangenen sechs Minuten von einem Insekt aufgesucht wurden.

„Wir waren ziemlich überrascht, als wir feststellten, dass das tatsächlich funktionierte“, sagt Hadany. „Aber nachdem wir das in anderen Situationen, zu unterschiedlichen Jahreszeiten und sowohl mit Zimmerpflanzen als auch mit Pflanzen im Freien wiederholt haben, sind wir von unseren Ergebnissen überzeugt.“

Blütenohren

Als das Team darüber nachdachte, wie genau Töne eigentlich funktionierten – nämlich durch die Übertragung und Interpretation von Schwingungen –, wurde die Rolle der Blüten umso interessanter. Obwohl die Blüten verschiedener Pflanzen eine große Bandbreite an Formen und Größe abdecken, sind etliche von ihnen konkav, also schüsselförmig. Diese Form eignet sich ideal zum Empfang und zur Verstärkung von Schallwellen.

Um die Schwingungseffekte der einzelnen Frequenzgruppen zu testen, stellten Hadany und ihre Co-Autorin Marine Veits die Nachtkerzen unter ein Vibrometer, das selbst kleinste Bewegungen misst. Dann verglich das Team die Schwingungen der Blumen mit denen der Töne aus den Frequenzgruppen.

„Diese spezielle Blüte ist schüsselförmig, akustisch gesehen ist also davon auszugehen, dass diese Struktur ebenfalls schwingen und die aufgenommenen Schwingungen verstärken würde“, sagt Veits.

Und tatsächlich passierte genau das, zumindest bei den Frequenzen der Bestäuber. Hadany erzählt, wie spannend sie es fand, dass die Schwingungen der Blüte mit den Wellenlängen der Bienenaufnahmen zusammenpassten.

„Man sieht sofort, dass das funktioniert“, sagt sie.

Um zu bestätigen, dass die Blüte das dafür verantwortliche Pflanzenteil war, führte das Team auch Tests mit Blumen durch, denen man die Blüten oder mindestens ein Blütenblatt pro Blüte entfernt hatte. Diese Blumen schwangen weder mit hochfrequenten noch mit den niederfrequenten Tönen mit.

Was können Pflanzen sonst noch hören?

Hadany gibt zu, dass es noch sehr viele offene Fragen zu dieser neu entdeckten Fähigkeit der Pflanzen gibt. Sind manche „Ohren“ für gewisse Frequenzen besser geeignet als für andere? Und warum versüßt die Nachtkerze ihren Nektar gleich so stark, obwohl Bienen erwiesenermaßen schon ein- bis dreiprozentige Veränderungen in der Zuckerkonzentration wahrnehmen können?

Könnte diese Fähigkeit eventuell auch noch andere Vorteile jenseits der Nektarproduktion und der Bestäubung mit sich bringen? Hadany postuliert, dass die Pflanzen einander womöglich warnen, wenn sie in ihrer Umgebung Pflanzenfresser „hören“, die sich durch die Vegetation fressen. Vielleicht können sie sogar selbst Laute erzeugen, die jene Tiere anlocken, welche zur Verteilung der Pflanzensamen beitragen.

„Wir müssen berücksichtigen, dass sich Pflanzen schon seit langer Zeit Seite an Seite mit Bestäubern entwickeln“, sagt Hadany. „Sie sind lebendig und auch sie müssen in dieser Welt überleben. Es ist wichtig für sie, dass sie ihre Umgebung wahrnehmen – insbesondere, da sie nicht einfach irgendwo anders hingehen können.“

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Diese einzelne Studie hat ein ganz neues Forschungsgebiet eröffnet, das Hadany als Phytoakustik bezeichnet.

Veits möchte gern mehr über jene Mechanismen erfahren, die den beobachteten Phänomenen zugrunde liegen. Welche molekularen oder mechanischen Prozesse stehen beispielsweise hinter den Schwingungen und der Nektarreaktion? Außerdem hofft sie, dass diese Forschungen eine wichtige Erkenntnis bestätigen werden: Man braucht keine klassischen Sinnesorgane, um die Welt wahrzunehmen.

„Manche Leute fragen sich vielleicht, wie [Pflanzen] überhaupt etwas riechen oder hören können“, so Veits.  „Ich möchte, dass die Leute verstehen, dass man nicht nur mit den Ohren hören kann.“

Richard Karban ist ein Experte für die Interaktionen zwischen Pflanzen und Insekten an der University of California in Davis. Er hat seine ganz eigenen Fragen zu diesem Thema, insbesondere über die evolutionären Vorteile der pflanzlichen Reaktionen auf Geräusche.

„Es könnte möglich sein, dass Pflanzen ihre Nachbarn über biochemischen Prozesse wahrnehmen und einschätzen können, ob andere Pflanzen befruchtet wurden oder nicht“, sagt er. „Für sowas gibt es aktuell noch keine Beweise, aber [diese Studie] hat den ersten Schritt gemacht.“

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.

 

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