Psst … hören Sie, welche kleinen Geheimnisse die Pflanzen flüstern?

Abbildung 1 zeigt die baumartige Form von Calligonum mongolicum. Um Hitze und Trockenheit zu widerstehen, verformen sich die Blätter der baumartigen Calligonum mongolica und die Funktion der Photosynthese wird auf die neuen Zweige des Jahres übertragen, die auch „Nährstoffzweige“ oder „Assimilationszweige“ genannt werden.

Abbildung 2 zeigt das blass verzweigte Calligonum. Die Blasszweig-Jujube ist relativ kälteresistent und kann selbst bei extremen Temperaturen unter -40°C den Winter ohne erfrorene Spitzen sicher überstehen. Das Clevere daran ist, dass es eine Sandvergrabung verträgt. Wenn der untere Teil seiner Äste im Sand vergraben ist, wächst er tatsächlich schneller und kann dort rasch neue Äste bilden. Foto von Duan Shimin

Wie das Sprichwort sagt: Es gibt nichts Seltsames auf der Welt. Wenn Wissenschaftler weitere technologische Mittel bereitstellen würden, könnten noch unglaublichere Dinge geschehen, die jenseits unserer Vorstellungskraft liegen. Mitte dieses Monats tauchten zwei äußerst „Science-Fiction“-Neuigkeiten auf: Wissenschaftler haben zum ersten Mal mit Buckelwalen „gesprochen“; und Pflanzen können zur Kommunikation „Geräusche“ erzeugen.

Ersterer berichtete, dass es einem US-amerikanischen Forscherteam vor kurzem gelungen sei, mithilfe eines Unterwasserlautsprechers mit einem Buckelwal zu „sprechen“, und dass es den Ruf des Buckelwals aufgezeichnet habe, als dieser mit dem Lautsprecher „Kontakt aufnahm“. Diese „Kommunikation“ soll ein komplexes Maß an Verständnis und Interaktion demonstrieren, das wichtige Auswirkungen auf die zukünftige Suche der Menschheit nach außerirdischem Leben hat.

Letzterer zitierte aus einem in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichten Artikel eines israelischen Forscherteams, der eine unerwartete Seite scheinbar ruhiger Pflanzen enthüllte: Tomaten und Tabak geben Ultraschall-„Schreie“ von sich, wenn sie getrocknet oder ihre Stängel abgeschnitten werden; und in anderen früheren Forschungsberichten wurde festgestellt, dass Pilze die Muster der von ihnen ausgesendeten elektrischen Signale ändern, wenn sie Licht oder Chemikalien ausgesetzt sind, und dass Pflanzenwurzeln Signale aussenden, wenn sie in Symbiose stehen. Bedeuten diese Phänomene, dass es bei Pflanzen zu Interaktionen kommt, die „Gesprächen“ ähneln? Wenn wir die „Geräusche“ der Pflanzen „verstehen“, wie etwa Wassermangel, wäre es dann nicht möglich, eine präzise Bewässerung in der Landwirtschaft zu erreichen?

Das Thema wurde erweitert und war sehr interessant.

Darwin, ein britischer Biologe und Begründer der Evolutionstheorie, schrieb einmal: „In der Landschaft der Lebewesen lobe ich immer gerne die Pflanzen.“ Wenn wir auf die Evolution der Pflanzen zurückblicken, so hat die Überlebensweisheit der Pflanzen allein im Hinblick auf die „Kunst der Fortpflanzung“, von „asexuell“ zu „sexuell“, von „bisexuell“ durch Auskreuzung bis hin zur „Selbstversorgung“ durch Selbstbestäubung, unsere Vorstellungskraft übertroffen. Betrachten wir es noch einmal: Das Auftauchen von Wurzeln löste das Problem der Wasserversorgung und ermöglichte es den Pflanzen, das Wasser zu verlassen. Die Leitbündel sind ineinander verschlungen und miteinander verbunden, wodurch der Pflanzenkörper Wasser, anorganische Salze und organische Stoffe transportieren kann und die Pflanzen so vom „primären“ zum „fortgeschrittenen“ Zustand gelangen.

Man könnte argumentieren, dass Pflanzen eine weiter entwickelte, besser angepasste und „intelligentere“ Spezies sind, als wir immer gedacht haben, obwohl der Begriff „Pflanzenintelligenz“ umstritten ist. Tatsächlich untersuchten Wissenschaftler bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts die Reaktionen von Pflanzen auf verschiedene Reize und wiesen darauf hin, dass Pflanzen ihre Umgebung aktiv erkunden, lernen und ihr Verhalten entsprechend ihren Zielen anpassen. Jüngste Entwicklungen in der Pflanzenphysiologie haben es uns außerdem ermöglicht, Pflanzen als Organismen zu untersuchen, die die Fähigkeit besitzen, Informationen aus ihrer Umgebung aufzunehmen, zu speichern, weiterzugeben, zu verarbeiten und zu nutzen. Ein Wissenschaftler meinte sogar, wenn man „Intelligenz“ als die Fähigkeit zur Lösung von Überlebensproblemen definiere, könne man nicht leugnen, dass Pflanzen tatsächlich über diese Fähigkeiten verfügten.

Studien haben gezeigt, dass Pflanzen auch ohne Neuronen ihre eigenen Wahrnehmungs- und Reaktionssysteme nutzen können, um Informationen hervorragend zu verarbeiten und zu integrieren und so ihre eigene Physiologie, ihr Wachstum und ihre Entwicklung sowie ihren morphologischen Aufbau zu regulieren. Obwohl Pflanzen Widrigkeiten nicht wie Menschen und Tiere durch Bewegung entgehen können, können sie sich aktiv an Umweltveränderungen anpassen, indem sie Umweltinformationen und ihre eigenen physiologischen Aktivitäten integrieren.

In der Wüste ist Wasser eine knappe Ressource. Wüstenpflanzen haben im Allgemeinen verschiedene Strategien entwickelt, um mit wasserarmen Bedingungen klarzukommen. Bei extremer Wasserknappheit verfallen viele Pflanzen in den Ruhezustand. Sobald sie durch Regen und Tau genährt sind, können sie den gesamten Prozess der Keimung, des Wachstums, der Blüte und der Fruchtbildung oft schnell abschließen. Was die Morphologie betrifft, ist die Blattoberfläche von Wüstenpflanzen im Allgemeinen reduziert oder degeneriert oder hat im Laufe der Evolution eine „Metamorphose“ durchlaufen und ist schuppig, dornig oder blattlos geworden, was sich sehr positiv auf die Verringerung der Transpirationsrate der Pflanzen auswirkt.

Ich habe in Xinjiang eine wichtige Wüstenvegetationsgemeinschaft und einen „Wächter“ des Windschutzes und der Sandfixierung gesehen – die Mongolica-Jujube. Seine Blätter sind zu Nebenblättern geschrumpft und um die Internodien der Zweige gewickelt, was zu sehr kurzen Internodien der Zweige führt. Die Zweige verdrehen und winden sich beim Wachsen, was diesem „Pionier der Wüstenbekämpfung“ auch den Namen „Jujube“ einbringt. Besonders erstaunlich ist, dass die assimilierten grünen Triebe nicht nur die Blätter bei der Photosynthese ersetzen können, sondern dass sich auf den Zweigen auch eine Wachsschicht bildet, die Verbrennungen durch zu hohe Temperaturen und Wasserverlust vorbeugt.

Tatsächlich sind der reiche Polymorphismus und die Plastizität der Calligonum-Pflanzen ein Ausdruck der Mikroevolution und der Evolution mit der Umwelt. Dies macht es in den Augen der Biologen auch zu einem „guten Material“ für die wissenschaftliche Grundlagenforschung zur Klassifizierung und Evolution. Es ist erstaunlich, dass mehrere Disziplinen wie klassische Taxonomie, Phänologie, Reproduktionsbiologie, Zytologie, Anatomie und Molekularbiologie beteiligt sind! Was ist das für eine Fähigkeit?

Autor: Yin Chuanhong