Eine bahnbrechende Studie der Universität Tel Aviv hat eine der zentralen Annahmen der modernen Biologie erschüttert: Pflanzen sind keineswegs lautlose Lebewesen. Unter der Leitung von Prof. Yossi Yovel und Prof. Lilach Hadany konnte ein interdisziplinäres Forscherteam nachweisen, dass Pflanzen unter Stress Ultraschallgeräusche erzeugen, die von Tieren wie Insekten wahrgenommen und interpretiert werden. Diese Entdeckung, veröffentlicht in der renommierten Fachzeitschrift eLife (doi: 10.7554/eLife.104700.1), markiert einen Paradigmenwechsel in unserem Verständnis der Kommunikation zwischen Pflanzen und Tieren und könnte weitreichende Auswirkungen auf Biologie, Ökologie und Landwirtschaft haben.
Hintergrund: Pflanzen als aktive Kommunikatoren
Bisher konzentrierte sich die Forschung zur Interaktion zwischen Organismen vorwiegend auf chemische, visuelle oder taktile Signale. Pflanzen galten lange als passive Organismen, die zwar über chemische Botenstoffe oder das sogenannte „Wood Wide Web“ – ein unterirdisches Netzwerk aus Mykorrhiza-Pilzen – kommunizieren, jedoch keine akustischen Signale nutzen. Schon seit Jahren ist bekannt, dass Pflanzen unter Stress, etwa bei Trockenheit oder physischer Beschädigung, chemische Signale aussenden, um beispielsweise Raubinsekten anzulocken, die Schädlinge fressen. Doch die Erkenntnis, dass Pflanzen aktiv Geräusche erzeugen, die das Verhalten von Tieren beeinflussen, eröffnet eine völlig neue Dimension der Biokommunikation.
Die Tel Aviver Studie zeigt, dass Pflanzen wie Tomaten oder Tabak unter Stressbedingungen, etwa Wassermangel, Ultraschall-Klickgeräusche im Frequenzbereich von 20 bis 60 kHz produzieren. Diese Laute, für das menschliche Ohr unhörbar, liegen im Wahrnehmungsbereich bestimmter Insekten, wie des Ägyptischen Baumwollblattwurms (Spodoptera littoralis), einer nachtaktiven Motte mit empfindlichem Ultraschallgehör.
Experimenteller Nachweis: Insekten reagieren gezielt auf Pflanzengeräusche
Das Forschungsteam führte mehrere raffinierte Experimente durch, um die akustische Kommunikation zu belegen. In einer kontrollierten Umgebung setzten sie weibliche Motten zwei Kammern aus: In der einen wurde ein Lautsprecher mit Aufnahmen von Stressgeräuschen gestresster Tomatenpflanzen platziert, in der anderen herrschte Stille. Die Ergebnisse waren eindeutig: Die Motten bevorzugten die stille Kammer für die Eiablage und mieden die Bereiche mit den Stresssignalen. Wurden die Hörorgane der Motten deaktiviert, verschwand diese Präferenz, was beweist, dass die akustischen Signale der Pflanzen das Verhalten der Insekten steuern.
In einem weiteren Versuch wurden echte, gesunde Tomatenpflanzen verwendet, wobei in einer Kammer zusätzlich die Stressgeräusche abgespielt wurden. Auch hier vermieden die Motten die Pflanzen, die mit den Stresssignalen assoziiert waren, was zeigt, dass sie die Geräusche als Warnsignal für potenziell ungeeignete Nahrungsquellen für ihren Nachwuchs interpretieren. „Dies ist der erste wissenschaftliche Beweis, dass Tiere auf die akustischen Signale von Pflanzen reagieren und ihr Verhalten entsprechend anpassen“, erklärt Prof. Lilach Hadany.
Ökologische und evolutionäre Bedeutung
Die Entdeckung deutet auf ein komplexes evolutionäres Kommunikationssystem hin, das weit über die bisher bekannten Mechanismen hinausgeht. Die Forscher vermuten, dass die Ultraschallgeräusche, die vermutlich durch Wasserstress oder mechanische Prozesse wie die Kavitation in den Leitungsbahnen der Pflanzen entstehen, eine sekundäre ökologische Funktion entwickelt haben. Sie könnten Pflanzen dazu dienen, ihre Umgebung über ihren Zustand zu informieren – etwa um Schädlinge abzuschrecken oder nützliche Tiere wie Fledermäuse oder Raubinsekten anzulocken.
Interessanterweise funktioniert die Kommunikation auch in die andere Richtung: Frühere Studien der Universität Tel Aviv zeigten, dass Pflanzen auf die Geräusche von anfliegenden Bienen reagieren, indem sie den Zuckergehalt ihres Nektars erhöhen, um Bestäuber anzulocken. Die Blütenblätter fungieren dabei als „Ohren“, die durch Vibrationen akustische Signale wahrnehmen. Diese bidirektionale akustische Interaktion unterstreicht die Komplexität des ökologischen Netzwerks, in dem Pflanzen und Tiere eingebettet sind.
Ausblick: Neue Perspektiven für Wissenschaft und Praxis
Die Ergebnisse der Studie eröffnen ein neues Forschungsfeld, das noch weitgehend unerforscht ist. „Wir sind überzeugt, dass dies nur der Anfang ist“, betont das Forschungsteam. Zukünftige Projekte sollen untersuchen, ob auch andere Tierarten wie Nagetiere oder Fledermäuse auf pflanzliche Ultraschallsignale reagieren und ob Pflanzen ihre akustischen Emissionen gezielt modulieren können, um bestimmte Interaktionen zu fördern.
Die praktischen Anwendungen dieser Entdeckung sind vielversprechend. In der Landwirtschaft könnten akustische Frühwarnsysteme entwickelt werden, die den Stresszustand von Pflanzen überwachen, um Bewässerung oder Schädlingsbekämpfung zu optimieren. In der Umweltüberwachung könnten solche Systeme helfen, die Gesundheit von Ökosystemen zu bewerten. Darüber hinaus könnten die Erkenntnisse in der Robotik genutzt werden, etwa zur Entwicklung von Sensoren, die pflanzliche Signale erkennen.
Ein neues Bild der Natur
Die Studie revolutioniert nicht nur unser Verständnis von Pflanzen als aktive Kommunikatoren, sondern stellt auch unsere Beziehung zur natürlichen Welt infrage. „Die Biologie steht vor einer kopernikanischen Wende“, wie der Botaniker Stefano Mancuso es formuliert, der bereits früher auf die komplexen Fähigkeiten von Pflanzen hinwies. Pflanzen sind keine passiven Organismen, sondern aktive Akteure in einem dynamischen Netzwerk von Interaktionen. Diese Erkenntnis könnte dazu beitragen, nachhaltigere und respektvollere Ansätze im Umgang mit der Natur zu entwickeln.
Quelle: eLife, 2025; doi: 10.7554/eLife.104700.1
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