Pflanzen sind empfindlicher als sie scheinen. Obwohl sie an einem Ort bleiben, überwachen und reagieren sie auf die Welt um sie herum; In einigen Fällen erinnern sie sich sogar an die Belastungen und Reize der Vergangenheit. Sie sind sich auch der Gemeinschaft der Pflanzen um sie herum bewusst, und in einem neuen Artikel, der in PLOS ONE veröffentlicht wurde, zeigt ein Team von Wissenschaftlern, wie Pflanzen unterirdische Signale überwachen und auf die Belastungen reagieren, die auch ihre Nachbarn erfahren. Wie reagieren Pflanzen, fragten sie sich, wenn sie wissen, dass eine nahe gelegene Pflanze berührt wurde?
Auf einer sehr grundlegenden Ebene teilen Pflanzen ihre Energien auf, indem sie über der Erde wachsen, um die Ressourcen der Sonne zu ernten, und unter der Erde, um die Ressourcen der Erde zu ernten. Sie können jedoch ändern, wie diese Ressourcen zugewiesen werden, je nachdem, in welcher Situation sie sich befinden. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Blätter einer Pflanze, wenn sie mit einer anderen Pflanze in Kontakt kommen, mehr Ressourcen für das Wachstum über dem Boden als unter dem Boden bereitstellen. Alle Pflanzen schlagen Wurzeln, aber wie tief? Ihr Verhalten kann sich ändern, wenn ihre Nachbarschaft überfüllt ist.
In der PLOS ONE-Arbeit interessierte sich das Team dafür, wie sich diese Art von Verhalten in einer Pflanze auf das Verhalten anderer auswirken könnte. „Da die Pflanzen oberirdisch mehr Ressourcen bereitstellen, sollte dies die Entwicklung der Wurzelsysteme verändern, und das wird wahrscheinlich auch die Emission von Wurzelexsudaten und die Qualität von Wurzelexsudaten verändern“, sagt der Hauptautor Velemir Ninkovic, Dozent an der Schwedischen Universität für Agrarwissenschaften. In ihren Experimenten untersuchten Ninkovic und seine Kollegen, wie diese unterirdischen Signale das Wachstum benachbarter Pflanzen veränderten.
Zu Beginn stimulierten sie bestimmte Pflanzen und berührten die Blätter sanft „von der Basis bis zur Spitze … mit einer weichen Eichhörnchenhaar-Gesichtsbürste.“ Sie ließen diese berührten Pflanzen dann in einer hydroponischen Lösung wachsen, die auch alle chemischen Signale von den Wurzeln der Pflanzen einfangen würde.
Mit dieser Wachstumslösung testeten die Wissenschaftler die Reaktionen anderer Pflanzen auf Signale, die die Wurzeln der berührten Pflanzen freigesetzt hatten. In einem Test stellten sie unberührte Pflanzen in einem Y-förmigen Rohr auf, wobei sich die Wachstumslösung der berührten Pflanzen in einem Zweig und eine neue Wachstumslösung in dem anderen Zweig befanden, sodass die Pflanzen die Wahl zwischen zwei verschiedenen Umgebungen für ihre Wurzeln hatten. In einem anderen Experiment testeten sie die Reaktionen der Pflanzen auf diese Signale, indem sie ihre Wurzeln in die Lösung einer zuvor berührten Pflanze eintauchten. In einem dritten Experiment beobachteten sie, wie Pflanzen reagierten, wenn sie neben einer Pflanze angebaut wurden, die berührt wurde.
In allen drei Experimenten änderten die Pflanzen ihre Wachstumsstrategie als Reaktion auf die Wurzelsignale der Pflanzen. Wenn die Pflanzen die Wahl hatten, bevorzugten sie die neue Lösung gegenüber der Lösung anderer Pflanzen. (Manchmal wechselten sie sogar den Kurs, weg von der berührten Lösung. Wenn sie auf den plötzlichen Kontakt mit der gerührten Lösung reagieren, investieren sie mehr Ressourcen in das Wachstum ihrer Blätter und Stängel als in ihre Wurzeln. Wenn sie neben anderen Pflanzen angebaut wurden, wurden sie insgesamt größer und erhöhten ihre gesamte Biomasseproduktion.
Es ist klar, dass ein Stress auf eine Pflanze — diese leichte Berührung — das Verhalten der Pflanzen um sie herum beeinflussen kann. In dem Papier schreiben die Wissenschaftler, dass mehr Arbeit getan werden muss, um die ökologischen Implikationen dieser Ergebnisse zu verstehen. Man könnte es sich wie Klatsch vorstellen: Eine Pflanze warnt die anderen, dass sie berührt wurde und dass es Konkurrenz in ihrer Richtung gibt. Aber Ninkovic sagt, er neigt dazu zu denken, dass die richtige Analogie das Zuhören ist. „Wahrscheinlich möchten die Pflanzen keine Hinweise abgeben, die benachbarte Pflanzen erkennen können“, sagt er. Es könnte besser sein, keine Informationen an potenzielle Wettbewerber zu senden. Aber es gibt einen Vorteil, Informationen über Nachbarn zu sammeln, so dass die Pflanzen alle Signale absorbieren, die ihnen in den Weg kommen.
Als Ninkovic anfing, auf diesem Gebiet zu arbeiten, war er skeptisch gegenüber der Idee der Pflanzen-Pflanzen-Kommunikation. Aber in den letzten Jahren hat eine wachsende Zahl von Beweisen gezeigt, dass Pflanzen der Welt um sie herum auf ihre besondere Pflanzenart viel mehr Aufmerksamkeit schenken, als wir jemals realisiert haben. Ninkovic ist nun daran interessiert, die komplexen Signale zu verstehen, denen Pflanzen ausgesetzt sind, und wie Pflanzen sie analysieren: Welche Signale sind wann am wichtigsten? Wie nehmen Pflanzen alle ihnen zur Verfügung stehenden Informationen auf und ändern ihr Verhalten entsprechend? Die Welt, sogar zu einer Pflanze, kann ein komplizierter Ort zum Navigieren sein.