Pflanzen rufen mithilfe molekularer Codes um Hilfe, vertreiben Insekten und retten sich gegenseitig.
Der Entomologe Richard Karban weiß, wie man Wermut zum Reden bringt. Um ein Gespräch zu beginnen, gibt er vor, eine Heuschrecke oder ein Käfer zu sein - schneidet mit einer Schere Blätter an einem der Büsche. Darüber hinaus kann das Abschneiden der gesamten Buschblätter nicht getäuscht werden. Deshalb schneidet er viele Stücke entlang der Kante des Blattes - "viele kleine Bissen".
Einige Monate später kehrt Carban, Professor an der University of California in Davis, der Pflanzenschutzkommunikation studiert, in den Busch zurück und untersucht seine Blätter, von denen viele durch echte Heuschrecken oder Käfer beschädigt werden. In einem Abstand von 50-60 cm von den von ihnen abgeschnittenen Zweigen waren die Blätter jedoch nicht von den Bissen hungriger Insekten betroffen. Dies liegt daran, dass Karban-Schnitte die beschädigten Blätter davon überzeugt haben, dass sie angegriffen wurden, und dass sie chemische Alarme in die Luft schickten. Die benachbarten Blätter fingen die Code-Nachrichten ab und entschlüsselten sie und begannen, ihre Verteidigung gegen die Käfer vorzubereiten.
Wenn uns die Pflanzen still erscheinen, liegt dies daran, dass wir nicht auf ihre Gespräche achten - wir fangen gerade erst an, ihre Kryptogramme zu entschlüsseln. Pflanzen geben ständig Codes in die Luft ab, die ihnen helfen, sich vor Insekten und anderen Bedrohungen zu schützen, und in einigen Fällen als Warnung an ihre Nachbarn dienen. Darüber hinaus können Pflanzen SOS-Signale zur Hilfe senden und Raubtiere anrufen, die sich von Insekten ernähren.
Pflanzen sprechen mit chemischen Codes - kohlenstoffhaltigen Molekülen,
flüchtigen organischen Substanzen (VOC). VOCs zeichnen sich durch die Leichtigkeit aus, mit der sie in die Luft steigen, und sind sehr vielfältig: Nur Pflanzen produzieren sie über 30.000 Arten. Einige VOCs riechen bekanntermaßen nach Blumen oder Pflanzen. Andere werden nur als Reaktion auf einen bestimmten Effekt ausgesendet. Nur wenige Sekunden nach dem Schaden setzen die Pflanzen flüchtige Blattstoffe frei, die wir auch reparieren können - zum Beispiel den Geruch eines frisch geschnittenen Rasens.
Menschen erhalten keine besonderen Informationen von Menschen mit Behinderungen. Die von der Pflanze erzeugten Wellen von Molekülen übertragen jedoch Pakete verschlüsselter Nachrichten. Und wie bei allen gesendeten Signalen können „Listogramme“ empfangen, entschlüsselt, abgehört und sogar verzerrt werden.
Pflanzen senden VOC als Reaktion auf physische Schäden oder auf Chemikalien aus Speichel, Erbrechen oder Flüssigkeit, die Insekteneier umgeben. Insektenstiche können Pflanzenhormone wie
Jasmonsäure , Ethylen oder
Salicylsäure aktivieren, die die Aktivität von Pflanzenschutzgenen erhöhen. Diese Hormone können auch als VOC freigesetzt werden, um andere Blätter und Zweige der Pflanze sowie Nachbarn in der Pflanzengemeinschaft zu verhindern. Insbesondere, sagt Carban, scheint
Methylmamsonat - die flüchtige Form von Jasmonsäure - "ziemlich stark" zu sein. Er fand auch heraus, dass eine solche Kommunikation für genetisch identische Pflanzen effektiver ist - solche, die aus denselben Elternbüschen wachsen. Und als Karban Plastiktüten auf die geschnittenen Wermutblätter legte und sie band, damit die VOC nicht wegfliegen konnten, erhöhten die Blätter und benachbarten Pflanzen in ihrer Nähe ihren Schutzgrad nicht.
VOC-Nachrichten können für sich selbst oder für Verwandte sein, aber Pflanzen anderer Arten können sie manchmal abfangen. Wermutangst kann bei Tomaten und Tabak eine Schutzreaktion auslösen, obwohl nicht bekannt ist, wie viele Pflanzen Signale anderer Arten knacken können.
Darüber hinaus sagen Wissenschaftler, dass Pflanzen nicht immer wollen, dass ihre Schreie gehört werden. "Es ist nicht im besten Interesse der Anlage, ihrem Nachbarn mitzuteilen, dass sie angegriffen wird", sagt Emmy Trowbridge, Postdoc von der Indiana University in Bloomington. Benachbarte Pflanzen konkurrieren miteinander, und einen Nachbarn zu warnen bedeutet, ihm zu helfen, zu überleben, während der
barmherzige Samariter selbst von Insekten befallen werden kann. Warum schreien Pflanzen immer noch? Ein Teil der Tatsache ist, dass es unvermeidlich ist: Die „chemischen Waffen“, mit denen Pflanzen Insekten abschrecken, werden unweigerlich in die Luft gelangen, weil sie flüchtig sind. Daher haben andere Pflanzen aufgrund der Evolution gelernt, sie zu belauschen. Wie Raubtierinsekten stimmen sie ihre Empfänger so ab, dass sie zum Abendessen anrufen. Apfelbäume, die Spinnmilben kauen, senden Nachrichten, die andere Milben anziehen, die Insekten fressen, die die Pflanze angreifen. Wenn Fliegen mit sitzendem Bauch ihre Eier in Tannennadeln legen, ziehen VOCs von Bäumen Wespenparasiten an, die Eier töten. Tabak, den Motten kauen, verursacht Rotschwanzwespen, Parasiten, die Eier in die Körper von Raupen legen, die dann von den Larven von innen gefressen werden.
Und obwohl sich Pflanzen und Insekten entwickelt haben, um diese chemischen Botschaften auszutauschen, fangen die Menschen gerade erst an, ihren Code zu knacken. "Wir wissen nicht, wie diese Chemikalien wahrgenommen werden", sagt Trowbridge. Die Forscher verstehen nicht, wie Pflanzen VOC aus der Luft sammeln und wie hoch ihre erkennbare Konzentration sein sollte. Sie wissen nicht, ob Moleküle von der Oberfläche des Blattes oder durch die Poren
Stomata absorbiert werden. Sie wissen jedoch, dass „hörende“ Pflanzen die Nachricht nicht nur empfangen, sondern auch entschlüsseln müssen, um eine schützende chemische Reaktion auszulösen. "Allein die Tatsache, dass eine Pflanze eine Chemikalie aufnehmen kann, bedeutet nichts", sagt Trowbridge. Wenn das abgefangene Signal nicht decodiert werden kann, hilft es nicht.
Darüber hinaus können Nachrichten in einer Kombination mehrerer Moleküle codiert werden. „Das durch Schneiden des Wermuts erzeugte Bouquet enthält Hunderte von Chemikalien, die gemessen werden können“, sagt Karban. Er sammelt VOCs in Plastiktüten, die mit saugfähigen Fasern gefüllt sind, und analysiert sie in einem Gaschromatographen. Aber, sagt er, "die Definition der Wirkstoffe ist sehr schwierig." Chris Jeffrey, Spezialist für organische Chemie und Umweltchemie an der Universität von Nevada, glaubt, dass Wissenschaftler die Chemie ganzer Ökosysteme entschlüsseln müssen, um in die Pflanzenkryptographie einzudringen. "Sie finden eine sehr komplexe Mischung von Molekülen", sagt er und vergleicht dieses Phänomen mit unserem Geruchssinn. "Nicht dass ein Molekül eine Reaktion hervorruft."
Warum müssen wir Pflanzencodes knacken? Zum Beispiel helfen sie uns zu verstehen, wie Pflanzen auf den Klimawandel reagieren. Wissenschaftler warnen davor, dass diese Veränderungen die Kommunikation stören und Ökosysteme destabilisieren können. Einige Signale werden verstärkt, während andere gedämpft oder nicht erkannt werden.
"Die Volatilität hängt von der Temperatur ab", sagt Trowbridge. Auf einem sich erwärmenden Planeten können sich VOCs leichter in der Luft befinden. Hohe Temperaturen können auch die Aktivität von Enzymen erhöhen, die VOC produzieren. Andererseits komprimieren Pflanzen, die versuchen, in einer Dürre zu überleben, die Stomata, um keine Flüssigkeit zu verlieren. Geschlossene Stomata-Blätter absorbieren weniger Kohlendioxid, das zur Erzeugung von VOC benötigt wird. Aufgrund der reduzierten VOC-Kommunikation erkennen Pflanzen möglicherweise keine Alarme und werden anfälliger für Insekten oder erliegen ihnen vollständig, argumentiert Trowbridge. Aber mit einem Überschuss an VOCs können sich Pflanzenpopulationen zu gut schützen, und Insekten werden nach anderen Nahrungsquellen suchen und andere Pflanzenarten zerstören, was die Ökosysteme verändern wird.
Wenn Sie das nächste Mal die Stille des Gartens alleine genießen, denken Sie daran, dass diese Stille illusorisch ist. Es gibt einen ganzen Chor von Schreien - wenn man sie nur hören könnte.