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Erstaunliche Wahrnehmung von Pflanzen

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In Korea kann man in der Zeitung manchmal den Ausdruck „Die Nationalversammlung im vegetativen Zustand“ lesen. Dies ist ein sarkastischer Ausdruck für die Nationalversammlung, die hohe soziale Kosten verursacht, ohne ihre Pflichten zu erfüllen. Ein Patient, der im Koma liegt und dessen Gehirn nicht funktioniert, wird ebenfalls als „im vegetativen Zustand“ bezeichnet. Auf diese Weise wird etwas oder jemand, der die Fähigkeit verloren hat, Funktionen auszuführen, mit einem Gemüse verglichen. Haben Pflanzen also wirklich keine Fähigkeit, etwas wahrzunehmen, wie wir annehmen?

Mimosa pudica, die auch als „sensible Pflanze“ bezeichnet wird, stellt unser Vorurteil in Frage. Die Blätter der Mimosa pudica falten sich bei Berührung schnell zusammen; es scheint, dass sie auf Berührung reagieren. Das Geheimnis dieser Bewegung liegt in den Pulvinus an der Basis des Blattstiels. Da die Zellen in den Pulvinus eine große Menge an Feuchtigkeit enthalten, werden die Zellwände unter Druck gesetzt, was dazu führt, dass sich die Blätter gerade ausbreiten. Wenn die Blätter jedoch eine plötzliche Berührung spüren, entweicht das Zellwasser und die Blätter klappen ein. Diese Reaktion der Mimosa pudica ist ein Abwehrverhalten gegen den Angriff von Insekten.

Die tanzende Pflanze, die 1999 auf der Blumenausstellung in Kunming, China, für großes Aufsehen sorgte, hat eine besondere Fähigkeit. Sie sieht weder besonders schön aus noch duftet sie besonders gut, und es ist sehr schwierig, sie zu züchten. Ihren wahren Wert zeigt sie jedoch, wenn Musik ertönt. Ihre kleinen Blätter bewegen sich geschmeidig, als ob eine Ballerina tanzt. Die Bewegung der Blätter ist so offensichtlich, dass wir sie sofort bemerken können. Die Tanzpflanze tanzt aktiver in einer sonnigen, warmen und feuchten Umgebung, und sie reagiert empfindlicher auf ein Lied in hoher Tonlage, das von einem Kind oder einer Frau gesungen wird. Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich tanzende Pflanzen bewegen, weil ihr Pulvinus auf die Schallwellen reagiert, so wie bei Mimosa pudica.

Obwohl nicht alle Pflanzen sofortige Reaktionen zeigen wie Mimosa pudica und Tanzpflanzen, nehmen die meisten von ihnen ständig Reize auf und bewegen sich. Pflanzen, die sich mit dem Sonnenlicht bewegen, wie die Sonnenblume, bewegen ihre Köpfe in Richtung Sonne. Wenn die Sonne untergeht, bewegen sie ihre Köpfe in die Richtung, in der die Sonne am nächsten Tag aufgehen wird. Wenn man eine Pflanze in die andere Richtung dreht, bewegt sie sich wieder in Richtung Licht. Ohne Licht können die Pflanzen keine Fotosynthese betreiben. Deshalb spüren sie die Richtung, aus der das Licht kommt, und bewegen sich fleißig, um so viel Sonnenlicht wie möglich zu erhalten.

Die Wanderpalme, die wild in den Regenwäldern des tropischen Mittel- und Südamerikas wächst, kann sich sogar bewegen, wie der Name schon sagt. Gehende Palmen bewegen sich in Richtung Sonnenlicht, indem sie sich an einem sonnigen Ort verwurzeln und die Wurzeln auf der anderen Seite wegfaulen lassen und abschneiden. Im Gegensatz zu anderen Bäumen liegen die meisten ihrer Wurzeln an der Bodenoberfläche frei, da sie nicht tief wurzeln, und sie können sich pro Jahr zwischen 4 ㎝ und 20 ㎝ bewegen.

Wie können Pflanzen dann das Sonnenlicht wahrnehmen, obwohl sie keine Augen haben? Die Eigenschaft von Pflanzen, auf einen Lichtreiz hin zu wachsen, wird Fototropismus genannt. Im Allgemeinen wird das Wachstum von Stängeln und Blättern in Richtung einer Lichtquelle als positiver Fototropismus bezeichnet, während das Wachstum weg vom Licht als negativer Fototropismus bezeichnet wird.

Fototropismus ist ein Phänomen, das durch die Hormone Auxine ausgelöst wird, die bei der Koordinierung der Wachstumsprozesse eine Rolle spielen. Auxine haben die Eigenschaft, sich vom Licht weg und zur Schwerkraft hin zu bewegen. Auxine in hoher Konzentration beschleunigen das Wachstum von Stängeln und Blättern. In Stängeln und Blättern sind die Auxine auf der anderen Seite des Lichts konzentriert, und diese Seite wächst stärker, wodurch sich die Seite, die das Licht empfängt, zum Licht hin neigt. Und da sich die Auxine in Richtung der Schwerkraft konzentrieren, wachsen die Stängel und Blätter nach oben.

Sie haben wahrscheinlich schon einmal eine Zwiebel gesehen, die in einem Kühlschrank gekeimt ist. Obwohl es im Kühlschrank kein Licht gibt, sprießen die Zwiebeln trotzdem irgendwie. Der grüne Spross einer Zwiebel wächst nach oben, wenn er sich biegt. Auch ein Baum, der auf einer Klippe wächst, wächst nicht gerade aus der Oberfläche, sondern in Richtung Himmel. Das bedeutet, dass sogar Pflanzen die Schwerkraft spüren.

Das Phänomen, dass die Stängel von Pflanzen nach oben und die Wurzeln nach unten wachsen, weil sie die Schwerkraft spüren, wird Gravitropismus genannt. Der Gravitropismus von Pflanzen scheint einfach zu sein, aber sein biologisches System ist sehr kompliziert, was den Wissenschaftlern Kopfzerbrechen bereitet.

Wenn wir unseren Kopf neigen, können wir leicht spüren, dass unser Kopf geneigt ist. Das liegt daran, dass das Vestibulum im Innenohr kleine Kalziumkarbonatkristalle enthält, die Otolithen genannt werden. Wenn wir unseren Kopf neigen, bewegen sich die Otolithen entsprechend der Schwerkraft und stimulieren Haarzellen, die Signale an das Nervensystem senden, die vom Gehirn als Bewegung interpretiert werden. Festkörper wie Otolithen werden auch Statolithen genannt.

Vor etwa hundert Jahren entdeckten Botaniker in einer bestimmten Zelle am Ende der Wurzel kleine Körnchen aus Stärke, die den Statolithen ähnlich sahen. Heute geht man davon aus, dass Pflanzen die Schwerkraft spüren, da sich diese Körner entsprechend der Schwerkraft bewegen. Chara globularis, gemeinhin als Steinkraut bekannt, bildet schnell ein Rhizoid von einigen Zentimetern Länge, wenn ein Teil seiner Wurzel abgebrochen wird. Betrachtet man das Rhizoid, das aus einer glasartigen, durchsichtigen Zelle besteht, unter dem Mikroskop, kann man viele Partikel sehen, die sich im Inneren der Zelle bewegen, sowie zwölf Statolithen, die umherrollen.

Wenn das Rhizoid von Chara globularis horizontal gedreht wird, bewegen sich die Statolithen im Inneren der Zelle langsam in Richtung der Schwerkraft. Sie bewegen sich genau in Richtung der Zellwand am Boden. Etwa drei Minuten später befinden sich die Statolithen alle am Boden, und sobald sie auf die Zellwand treffen, beginnt das Rhizoid mit großer Geschwindigkeit zu wirbeln. Innerhalb von zwei Stunden machen die Rhizoidzellen eine vollständige vertikale Drehung. Die Pflanzen ändern also ihre Richtung, je nachdem, wo sich die Statolithen befinden, genau wie die Tiere. Der Mechanismus, wie die Statolithen die Anhäufung von Auxinen bewirken, die sich weit entfernt im Körper befinden, ist jedoch noch nicht bewiesen. Es wird lediglich vermutet, dass dies über das strukturelle Gerüst im Inneren der Zelle geschieht.

Es gibt viele Dinge über die Wahrnehmung von Pflanzen, die noch nicht bewiesen sind. Sicher ist jedoch, dass Pflanzen, die trivial aussehen, ihre Umgebung erkennen. Sie spüren, wo Licht ist, spüren die Schwerkraft, reagieren auf äußere Einflüsse und bewegen sich, indem sie ihre Form verändern. Wie können Pflanzen über diese erstaunlichen Fähigkeiten verfügen?

Literaturquelle
Daniel Chamovitz, Was eine Pflanze weiß, Scientific American / Farrar, Straus and Giroux, 2012
Volker Arzt, Intelligente Pflanzen (auf Deutsch), Goldmann, 2011
Lee Wan-ju, Green Music Farming Methods (auf Koreanisch), Deulnyeok, 2011
Kim Yeon-hee, Pflanzen reagieren auf äußere Reize und bewegen sich (auf Koreanisch), Science Times, August 30, 2010