davX
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 Verfasst am: 03.06.2015 03:12 Titel: Re: Pflanzen "hören" Frassfeinde |
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Der erste Link ist natürlich nicht so viel wert. Ich bin auf das Thema gestossen über Google Plus und wollte da nochmals etwas nachrecherchieren, was auf dem Handy nicht so einfach geht... daher hatte ich das damals hier in knappen Worten gepostet. Nun habe ich mir die Sache genauer angeschaut und es ist wirklich ein spannendes Thema  .
Sehr anschaulich scheint mir der Beitrag bei Decode Science:
http://decodingscience.missouri.edu/2014/07/01/hearing-danger-appel-cocroft/
Als Versuchspflanze diente eine Ackerschmalwand (Arabidopsis), das ist die Drosophila-Fliege unter den Pflanzen, also ein relativ einfacher Organismus, der als Modell für zahlreiche Untersuchungen genutzt wird.
Das Spezielle an diesen Experimenten ist, dass die Universität Missouri das erste Mal (gemäss eigenen Angaben) zeigen konnte, dass Pflanzen auf Töne (eigentlich Vibrationen) reagieren können, die für sie wichtig sind, in diesem Falle waren es Vibrationen, welche von Raupen verursacht werden, die ihre Blätter fressen. Die Pflanze reagierte darauf mit der Produktion von mehr chemischen Abwehrstoffen, während sie bei anderen Geräuschen/Vibrationen gar nicht reagierte:
| Zitat: |
University of Missouri experiments mark the first time scientists have shown that a plant responds to an ecologically relevant sound in its environment.
“What is surprising and cool is that these plants only create defense responses to feeding vibrations and not to wind or other vibrations in the same frequency as the chewing caterpillar,” said Heidi Appel, an investigator at MU’s Bond Life Sciences Center and senior research scientist in the Division of Plant Sciences in the College of Agriculture, Food and Natural Resources.
Quelle: http://decodingscience.missouri.edu/2014/07/01/hearing-danger-appel-cocroft/
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Für diese Versuche arbeitete Heidi Appel mit Rex Cocroft, einem Tierkommunikationsexperte der Universität von Missouri zusammen. Er entwickelte die Technik, um die Pflanzen zu belauschen. Diese Zusammenarbeit entstand beim Austausch, als die beiden merkten, dass sie einen Bereich haben, in dem sich ihre Themen überschneiden:
| Zitat: |
“It is an ideal collaboration, that grew out of conversations between two people working in different fields that turned out to have an important area of overlap,” said Cocroft, a professor of Biological Sciences in MU’s College of Arts and Science. “At one point we began to wonder whether plants might be able to monitor the mechanical vibrations produced by their herbivores.”
Quelle: Ebenda
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Positiv ist, dass in relativ einfachen Worten auch das Studiendesign erklärt wird, denn das ist wirklich interessant:
| Zitat: |
[...] Cocroft worked to capture inaudible caterpillar chewing vibrations, analyze them and play them back to plants in experiments that mimic the acoustic signature of insect feeding, but without any other cues such as leaf damage.
Cocroft used specialized lasers to listen to and record what the plant hears.
“Most methods of detecting vibrations use a contact microphone, but that wasn’t possible with these tiny leaves because the weight of the sensor would change the signal completely,” said Cocroft.
The laser beam reflects off a small piece of reflective tape on the leaf’s surface to measure its deflection, minimizing contact with the plant. The laser’s output can also be played back through an audio speaker, allowing human ears to hear the vibrations produced by the caterpillar.
[...]
You can’t put headphones on a leaf, so tiny piezoelectric actuators – essentially a tiny speaker that plays back vibrations instead of airborne sound – is required.
“It’s a delicate process to vibrate leaves the way a caterpillar does while feeding, because the leaf surface is only vibrated up and down by about 1/10,000 of an inch,” Cocroft said. “But we can attach an actuator to the leaf with wax and very precisely play back a segment of caterpillar feeding to recreate a typical 2-hour feeding session.”
Quelle: Ebenda
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Kurz auf Deutsch:
- Der Schall wird mit Lasertechnik aufgezeichnet, nämlich die Vibrationen an den Blättern, die von der fressenden Raupe erzeugt werden, da andere Aufnahmetechniken, mit Mikrofonen zu wenig präzise sind.
- Für die Wiedergabe der Aufnahmen funktioniert analog dazu natürlich die Beschallung über die Luft (mit einem Lautsprecher) natürlich ebenso wenig. Der Pflanze wurde daher ein piezoelektrisches Element, das die zuvor aufgenommenen Vibrationen wieder an die Pflanze weitergibt.
Daraus ergibt sich dann ein interessantes Experiment:
Es werden Raupen auf die Blätter der Pflanze angesetzt, das Laser-"Mikrofon" misst dabei die von der Raupe erzeugten Vibrationen. Zusätzlich werden andere Sorten von Vibrationen noch aufgenommen, zum Beispiel Blätter, die sich im Winde bewegen.
Nun gibt es einen Versuch, bei dem die Pflanze die Vibrationen abgespielt bekommt, die von Pflanzen aufgenommen wurden, auf denen Raupen ihre Blätter anknabberten und in einem anderen Versuch bekamen die Pflanzen die Vibrationen von Blätter im Wind zu "hören". In beiden Fällen wurden danach die Pflanze eingeäschert (bzw. Teile davon) und es wurde mit chemischen Methoden der Gehalt an sekundären Pflanzenstoffen bestimmt, die der Pflanze zur chemischen Abwehr dienen.
Das Resultat war: die Vibrationen von Blätter, die sich im Wind bewegten, beeindruckten die Pflanzen nicht. Ihr Gehalt an chemischen Abwehrstoffen wurde dadurch nicht beeinflusst. Wurden hingegen die Vibrationen der fressenden Raupen "abgespielt", so reagierten sie darauf mit einer erhöhten Produktion der Abwehrstoffe.
Und zum Abschluss stellt sich natürlich noch die Frage nach der Originalpublikation. Die ist bei Springer erschienen und glücklicherweise Open Access:
http://link.springer.com/article/10.1007/s00442-014-2995-6/fulltext.html
Appel, H.M. Cocroft, R.B. (2014): Plants respond to leaf vibrations caused by insect herbivore chewing. Oecologia, Online Vorabdruck vom 2. Juli.
[Der Artikel soll in der August-Ausgabe publiziert werden]
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Und ja, das Themengebiet ist nicht neu, aber doch sehr spannend.
Pflanzen können offenbar auch Schmerz spüren:
https://www.youtube.com/watch?v=fGLABm7jJ-Y
(gefunden habe ich das Video via Cropwatch)
Verletzt man sie, indem man Blätter abschneidet oder sie mit einer Flamme (Hitze) reizt, reagieren sie darauf mit Signalen, die man messen und darstellen kann, ähnlich wie unser Nervensystem funktioniert das. Und man kann sogar mit Ether ihre Reflexe ausschalten, zum Beispiel, wenn man Mimosen damit behandelt, reagieren ihre Blätter nicht mehr auf Berührung... also sehr ähnlich, wie das bei Menschen auch der Fall ist, kann man also offenbar auch Pflanzen betäuben.
Das alles sagt natürlich noch nichts darüber aus, ob Pflanzen ein Bewusst sein haben und ob sie den "Schmerz" auch wahrnehmen können. Aber dass sie ihn spüren können, kann man also nachweisen und es ist eigentlich nicht verwunderlich. So wie ein Mensch oder Tier merken muss, wenn es verletzt wird und etwas an seinem Körper nicht stimmt, so dass es angemessen darauf reagieren kann, so ist das auch bei der Pflanze sinnvoll. Während ein Mensch eine Wunde durch Schonung, durch nicht bewegen usw. bei der Heilung unterstützen kann, ist es bei der Pflanze halt eher so, dass sie zum Beispiel durch die Produktion von mehr Frassschutzstoffen sich beispielsweise gegen Frasschädlinge wehren kann, die ihr Schaden zugefügt haben und so weiteren Schaden eindämmen. Es ist natürlich auch denkbar, dass die Pflanze noch andere Reaktionen kenn auf Verletzungen, eventuell reagiert auch der Wuchs von neuen Trieben auf die starken Reize, die durch abgeknickte Stängel/Äste und Ähnliches verursacht werden.
Das oben verlinkte Video erinnert mich übrigens stark an das Buch "Kluge Pflanzen" von Volker Arzt (C. Bertelsmann, München, 2. Auflage 2009), dem eine DVD beiliegt, welche die im Buch behandelten Themen auch nochmals aufgreift in Form einer WDR/Arte-Doku und dort kommt eben auch die Betäubung einer Mimose vor und wie Pflanzen auf "Schmerz" reagieren.
Pflanzen können zudem tierische Helfer zur Hilfe holen, wenn sie angegriffen werden:
Da wäre einerseits der Tabak, der von den Raupen des Tabakschwärmers... das sind winzige Raupen, immun gegen das Tabakgift, die aus einem Ei schlüpfen, welche der Schwärmer auf die Tabakpflanzen ablegt und die dann in wenigen Tagen sehr schnell wachsen und dementsprechend unersättlich viel fressen und damit einen entsprechend grossen Schaden anrichten. Der Tabak reagiert bei dieser Gefahr entsprechend früh, wenn die Raupe zu ihren ersten Bissen ansetzt, erkennt der Tabak am Speichel, dass es kein gewöhnlicher Fressfeind ist und reagiert entsprechend:
"Er fährt die aufwendige Nikotinproduktion herunter, die bei diesem Gegner sowieso nichts mehr bringt, und mischt als erste Sofortmassnahme einen Verdauungshemmer in das Blattgewebe. So wird das rasante Wachstum der Raupe gedrosselt, und der Tabak gewinnt Zeit. Zeit fr den entscheidenden Gegenschlag. Zehn Stunden hat ihn die Vorbereitung gekostet. Jetzt ist er so weit: Er sendet Hilferufe aus. Der Tabak schickt SOS-Signale in die Wüste. Weithin ziehen sie durch die Luft." (Arzt 2009, S. 162)
An dieser Stelle kürze ich ein bisschen ab, es handelt sich um chemische Signale, die der Tabak aussendet und die letztlich winzige Raubwanzen anlockt, Geocoris pallens oder schlicht "big eyed bugs" (Käfer mit grossen Augen) werden sie von den Wissenschaftlern genannt. Diese kommen, spüren die Raupen auf, wozu ihnen offenbar eben die grossen Augen helfen sollen und saugen die Raupen aus.
Ein anderes Beispiel von tierischen Helfern finden wir ebenfalls auf dem nordamerikanischen Kontinenten und zwar bei den Akazien in Mexiko. Martin Heil erforscht auf einer Kuhweide am Stadtrand von Puerto Escondido im Bundesstaat Oaxaca. Die Akazien werden beschützt von Satansameisen, Pseudomyrmex satanicus, die von der Akazie gefüttert werden, und in ihren hohlen, riesigen Dornen wohnen. Die Ameisen wehren tierische Besucher vehement ab, ihr Name lässt vermuten, dass ihre Bisse und ihr Gift sehr schmerzhaft sein soll (sie sollen einen Giftstachel besitzen). Aber sie wehren sich auch ebenso vehement gegen Pflanzen:
"Martin hat uns eine junge Bohnenpflanze im Topf besorgt. (...) Wir bringen die Topfbohne auf unsere Viehweide, positionieren sie neben einem Akazienzweig und richten die Kamerea ein. Schon mit blossem Auge lässt sich verfolgen, wie der Bohnenspross näher und näher rückt. Nur noch ein paar Millimeter. Aber bereits jetzt, als könne sie es nicht erwarten, überspringt eine Ameise die Kluft. Aufgeregt rennt sie über den Stängel und beginnt einen verbissenen Kampf gegen die Schlingpflanze. Sie nagt sich tief in das Bohnengewebe - bis sie auf die Leitungsbahnen trifft. Saft quillt heraus; die Pflanze ist verletzt. Und ohne sich eine Pause zu gönnen, setzt die Ameise an neuer Stelle an. Aber jetzt ist sie nicht mehr allein, andere Wächter sind hinzugekommen und gehen ähnlich verletzend vor: Vielfach aufgeschlitzt blutet die Bohne regelrecht aus, binnen Minuten hängt sie schlaff wie ein nasser Bindfaden herab." (Arzt 2009, S. 84)
Was die Akazienart angeht, bin ich mir nicht ganz sicher, welche es ist, aber ich meinte, es ist die gleiche, welche im botanischen Garten Zürich gezeigt wird. Bei dieser wird gewarnt von den tierischen Bewohnern, welche auf der Akazie leben. Die Art müsste ich also beim nächsten Besuch nur notieren... oder vielleicht würde auch eine einfache Internetsuche helfen oder eventuell habe ich sogar noch Fotos von der Pflanze. Jedenfalls ist es nicht nur spannend, wenn man solche Bücher liest, manchmal genügt schon ein Besuch im botanischen Garten und manchmal ergänzt sich das auch prima. Auf jeden Fall ist es nochmals was anderes, wenn man die Pflanze vor sich sieht und nicht nur Fotos und sie sogar (in diesem Falle sehr vorsichtig) berühren kann.
Diese Ameisen-Bewachung ist für die Akazie recht teuer, denn etwa 10% ihrer Energie muss sie investieren in die Produktion von Futterkörpern (extraflorale Nektarien - Nektarquellen ausserhalb der Blüten).
Ein weiteres Beispiel ist die Limabohne, die sich Hilfe von Ameisen und Schlupfwespen holt, wenn sie angegriffen wird. Auch sie sendet, wie der Tabak, chemische Signale, Jasmonsure, aus und sie produziert für die Ameisen in vierundzwanzig Stunden mit Drüsen, die auf ihren Nebenblättern sitzen, einen Nektar. Der Schlupfwespe dagegen genügt es, dass sie die tierischen Angreifer als Opfer und Nahrungsquelle für ihre Eier nutzen kann. (Arzt 2009, ab S. 221)
Auch die nakrotisierte Mimose findet man, auf Seite 246 ("Mimose in Narkose").
edit:
Da wäre noch ein Link, phys.org berichtete ebenfalls über die Pflanzenexperimente der Ackerschmalwand:
http://phys.org/news/2014-07-leaf-vibrations-insects.html
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Es preciso conocer el nombre de las plantas para que podamos salutarlas y ellas nos saluden a nosotros. GOETHE
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