Pflanzenkommunikation


Von Karl Sumereder

Im ersten Augenblick ein kurios anmutender Titel. Sind doch Pflanzen im Unterschied zu Tieren im Wesentlichen Organismen, denen eine eher passive Rolle in ihrer Existenz zukommt. Sie sind sesshaft und lassen in der Regel keine anderen Reaktionen als Wachstum und osmotischen Druck erkennen (der Vorgang der Osmose ist bei der Regulation des Wasserhaushalts von Zellen von großer Wichtigkeit). Dass Pflanzen weit unter den Tieren rangieren, ist tief in unserer Geistesgeschichte verwurzelt. Pflanzen sind aber, wie sich immer mehr herausstellt, keine simplen, passiven Organismen. Pflanzen verfügen trotz ihrer scheinbaren Unbeweglichkeit über erstaunliche Fähigkeiten. Sie sind empfindsame Organismen. Sie verfügen über weitere Sinnesorgane als wir, mit denen sie zum Beispiel elektromagnetische Felder erspüren, die Schwerkraft erfassen und chemische Stoffe in ihrer Umwelt analysieren. Sie sind in der Lage, sich gegenseitig mit Duftstoffen vor Fressfeinden zu warnen oder Insekten anzulocken oder abzuschrecken. Sie bilden Netzwerke mittels ihrer Wurzeln zum Austausch von Informationen über den Zustand ihrer Umwelt.

Ob es bei Pflanzen einen einem niederen Bewusstsein ähnlichen Zustand und Eigenschaften als eine Art Vorläufer zum echten Bewusstsein gibt, ist nicht eindeutig zu beantworten. Hans-Joachim Schönknecht, ein Genius-Lesestücke-Mitautor meint in einer Korrespondenz, was die mögliche Existenz von Bewusstsein „unterhalb“ der Ebene des Menschen, also unterhalb des Ich-Bewusstseins anbelangt, dass schon der griechische Naturforscher und Philosoph Aristoteles (384 bis 322 v. u. Z), bei dem Bewusstsein noch „Seele“ hieß, den Pflanzen ein solches zusprach. Er nannte dieses „Nährseele“ beziehungsweise „Nährvermögen“. Hätte er das Großmolekül DNA gekannt, hätte er wohl auch für diese Art von Belebtheit einen entsprechenden Ausdruck gefunden, vielleicht „Stoffseele“ oder dergleichen.

Kommunikation in philosophischer Sicht

Die Frage, was unter dem Begriff Kommunikation eigentlich zu verstehen ist, kann nicht eindeutig beantwortet werden. Kommunizieren, vom lateinischen „communicare“, teilen, mitteilen, teilnehmen lassen, ist gemeinhin der Austausch oder die Übertragung von Informationen unter Lebewesen, aber in gewissem Sinne auch unter Maschinen und technischen Apparaten. Eine allgemein anerkannte Definition des Begriffes Kommunikation gibt es nämlich nicht. Dies liegt daran, dass bei der Definition unterschiedliche Voraussetzungen und Perspektiven gewählt werden.

Die Art von Kommunikation, wie sie heute zum Alltagsvokabular gehört, fand erst Anfang der 1970er-Jahre Eingang in den deutschen Sprachgebrauch. In der zuständigen Kommunikations-Wissenschaft wird aber darauf hingewiesen, dass es sich bei diesem Begriff um ein semantisches Gewirr handelt. Kommunikation als ein verschachtelter, rückgekoppelter, auf einander aufbauender plastischer Prozess. Ein Prinzip, das alles Sein durchzieht. Stets sind mehrere Faktoren beteiligt, wenn auch nicht immer in unserem engen menschlichen Sinn.

Kommunikation ist kein Monopol des Menschen, ganz allgemein auch kein Monopol des Lebendigen. Weltraumkörper beeinflussen einander durch Gravitation, chemische Elemente durch Bindungsenergien. Biologische Systeme in Flora und Fauna kooperieren mit ihren jeweils sehr differenzierten Möglichkeiten. Das so Dargestellte bedeutet aber keine Vermenschlichung der kosmischen Strukturen, der Kometen, Planeten, Sterne, Galaxien und der chemischen Elemente.

Die Pflanzen und das Zellgeflüster

Im Reich der Pflanzen werden mit modernen Methoden deren erstaunliche Erfindungen vorgeführt: Blütenheizungen, Saugfallen, Fallschirme und Samenschleudern. Auch die Taktik bestimmter Pflanzen, auf Tiere zu setzen, um die eigenen Grenzen zu überwinden, ist sehr bestechend.

Es war lange unvorstellbar, wie deren Konstruktionen und Leistungen ohne Konstrukteur oder schöpferischen Geist hätten entstehen können. Erst seit dem britischen Naturforscher Charles Darwin (1809 bis 1882) wurde klar, dass die Prozesse der Evolution zu ähnlichen Ergebnissen führen können, wie die ganz anders gearteten Prozesse in den Nervennetzen unseres Gehirns.

Den Zellstrukturen, aus denen alle Pflanzen und Tiere aufgebaut sind, steht eine Palette verschiedener Signalmoleküle zur Verfügung: Proteine, Zuckermoleküle, Phosphorradikale, Fettmoleküle, geladene Atome oder gelöste Gase. Proteine beispielsweise bestehen aus Aminosäureketten, die zu noch kleineren komplexen dreidimensionalen Gebilden gefaltet sind. Die Aminosäuren wiederum sind im Wesentlichen aus Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Schwefelatomen – eine Wunderwelt im extrem Kleinen – aufgebaut. Jede Änderung der Umgebung eines Proteins durch Temperatur, pH-Wert oder Salzkonzentration einer Lösung, in der es sich befindet, verändert seine Form und Verhalten. Die chemisch-physikalischen Affinitäten zwischen Molekülen sind deren Kommunikationsmittel.

Alle Zellen haben eine Zellmembran, eine Art Haut. An ihr ist eine Menge von Signalproteinen angelagert, 500 bis 1000 pro Zelle. Das obere Ende eines Signalproteins ragt aus der Zellmembran heraus und empfängt Signale von Nachbarzellen, die in das Zellinnere weitergeleitet werden. Informationen erreichen jene Signalmoleküle, welche die Gene regulieren. Es werden bestimmte Gene aktiviert und andere stillgelegt.

Eine mögliche Erklärung für die allgemein große Ähnlichkeit der Lebewesen auf der zellulären Ebene könnte gemäß Florianne Koechlin: „Zellgeflüster, Streifzüge durch wissenschaftliches Neuland“, Lenos Verlag, Basel, 2010, im Evolutionsprozess liegen.

Die Kommunikation unter den als Pflanzen und Tieren herausgebildeten biologischen Strukturen ist aus erdgeschichtlicher Sicht sehr jung. Diese Gebilde entstanden „erst“ vor etwa 500 Millionen Jahren. In den etwa drei Milliarden Jahren zuvor existierten nur einzellige Lebewesen, so genannte Prokaryoten, die noch keinen echten Zellkern besitzen. Der Unterschied zwischen Prokaryoten und den (vielzelligen) Eukaryoten mit echtem Zellkern ist grundlegender als jener zwischen Pflanzen und Tieren! In der Zeitperiode der einzelligen Strukturen bildeten sich gemäß der Biologiewissenschaft die elementaren Grundformen der späteren Ernährungs- und Stoffwechselvorgänge in Fauna und Flora heraus. Die Herausbildung der eukaryotischen Zellen, vor etwa 1,5 Milliarden Jahren, war jedenfalls ein entscheidender Durchbruch in der Geschichte des Lebendigen und führte zu einer enormen Zunahme der Biodiversität.

Neue Erkenntnisse über die Kommunikation der Zellstrukturen

Bahnbrechende erweiterte Einsichten, Erkenntnisse über Gene, Proteine und andere biologische Moleküle sind der Molekularbiologie, Computertechnologie, neuen bildgebenden Verfahren wie dem konfokalen Mikroskop zur Beobachtung von Ministrukturen, den DNA- Sequenzen und so weiter, zu verdanken. Lebende Zellen arbeiten kontinuierlich zusammen und verstärken die Kommunikationsbande zwischen ihnen so stark, dass sie sich spezialisieren können.

Gemäß Michael Vogler: „Kommunikation ist der ursprüngliche Zeugungsakt“, Studienverlag Innsbruck-Wien 1998, sind alle Individuen als kommunizierende Systeme zu definieren. Das gelte für einen Baum ebenso wie für die Gemeinschaft der Bäume, einen Wald. Der Wald, die ganze lebendige Natur, ist ein komplexes System. Dies gilt erweitert, aber auch für einen rollenden Kiesel und einen Bach oder ein Erdbeben und eine Vulkaneruption.

Eine Studie des Department of Entomology der University of California zeigt ebenso eingehend, dass hirnlose Pflanzen sehr wohl zur Kommunikation in der Lage sind. Die Kommunikationsfähigkeit der Pflanzen ist mittlerweile zu einem wichtigen Forschungsgebiet geworden.

Mittels Computersimulationen wird heute von einfachen Grundmustern ausgegangen, aus denen mit der Zeit komplexe Strukturen entwickelt werden. Aus gigantischen Datenmengen, deren Einzelteile längst noch nicht alle verstanden sind, wird nach sich herausbildenden Ordnungen und Strukturen, nach Anzeichen von Selbstorganisation gesucht.

Das Gemurmel in Fauna und Flora

Durch die heutige Forschung wird offengelegt, dass Pflanzen verschiedene Umweltvariablen, beispielsweise chemische Duftstoffe, wahrnehmen können. Mit Licht regulieren sie wichtige Stoffwechselvorgänge wie Keimung, Sprossenentwicklung, Blätterentfaltung, Vibrationen und Berührungen. Sie reagieren auf Schwerkraft, Temperatur und Wassergehalt. Pflanzenzellen kommunizieren mit den gleichen Botenstoffen und auf beinahe gleiche Weise wie Tierzellen. Zellen verfügen über eine Vielzahl von chemischen Botenstoffen und über elektrische Potenziale für Signalzwecke. Tomaten beispielsweise, die von Raupen befallen werden, bilden Abwehrstoffe. Durch den Duftstoff Methyljasmonat werden benachbarte Tomatenpflanzen gewarnt oder es werden Nützlinge angelockt.

Wir haben mit unseren Sinnesorganen kaum eine Empfindung für die Kommunikation zwischen Pflanzen auf chemischer Ebene oder deren elektrischen Botenstoffen. Heutige Ökologen und Pflanzenforscher meinen, dass es weniger eine Frage ist, ob Pflanzen intelligent sind als vielmehr, ob wir intelligent genug sind, sie zu verstehen!

Pflanzen kommunizieren ja nicht mit akustischen Lauten. Sie tun dies mit optischen, chemischen oder Elektrosignalen, die andere Pflanzen und auch Tiere wahrnehmen. Die Signale können zum Schutz vor Fressfeinden dienen oder zur Fortpflanzung und Orientierung. Saftmale, minimale Farbunterschiede oder bestimmte Muster auf Blättern zeigen Insekten, welche Teile einer Pflanze für sie nützlich sind.

Gemäß Dieter Volkmann vom Institut für zelluläre und molekulare Botanik der Universität Bonn, besitzen Pflanzen mehr Sensoren als wir Menschen. Ihm gemäß können Pflanzen „sehen“, „hören“, „sprechen“, „riechen“, „schmecken“, „fühlen“ und eben auch kommunizieren. Im Pressetext Deutschland vom 18. Februar 2009 werden dazu folgende Beispiele zitiert:

Ein sanftes Streicheln mit einer Baumwollfaser genügt, damit ein Sonnenblumenkeimling beim Wachsen seine Richtung ändert (Pflanzen fühlen). Die Blume Portulaca kann direkte Sonnenstrahlen von reflektiertem Licht unterscheiden, weil dieses andere Rot- und Blaulichtanteile hat (Pflanzen sehen). Landpflanzen können ihre Wurzeln zielgerichtet zu nahegelegenen Mineralien wachsen lassen (Pflanzen schmecken). Mais kann ein Insektengift produzieren, wenn Käferlarven ihn anknabbern. Seinen Abwehrstoff gibt er auch an seine Umgebung ab (Pflanzen kommunizieren). Benachbarte Maispflanzen können diesen vorsorglich zur eigenen Giftproduktion aktivieren (Pflanzen können riechen).

Chinesischen Wissenschaftern gelang der Nachweis, dass niederfrequente Klänge die Aktivität von Enzymen erhöhen und die Zellmembranflüssigkeit stimulieren.

Viele chemische Signalmoleküle zur Zellkommunikation sind bei Pflanzen und Tieren gleich. Zu solchen gehören Peptide, Aminosäuren, Ionen oder Stickstoffoxyde.

Es gibt auch raffinierte Dreiecksbeziehungen beispielsweise zwischen Insekten, Giraffen und Akazienbäumen, die weit über die menschliche Vorstellungswelt hinausgehen. Akazien kommunizieren, wenn sie sich gegenseitig durch Pheromone koordinieren und Fressfeinden gemeinschaftlich den Garaus machen können. Ein Beispiel sei auch für eine Kommunikation zwischen Pflanzen und Tieren gegeben: Bestimmte Orchideen können sich nur in Zusammenarbeit mit einer Glanzbienenart vermehren, indem sie deren Sexuallockstoff imitieren.

Ein lebhafter Kommunikationszwang

Das System Leben, in das auch wir integriert sind, ändert sich permanent. Alles hängt mit allem zusammen. Es gibt keinen Stillstand, es handelt sich um einen natürlichen Prozess beständigen Werdens, Wandelns und Vergehens. Schon der griechische Philosoph Heraklit (um 520 bis 460 v. u. Z.) hatte erkannt, dass man nicht zweimal in denselben Fließzustand eines Gewässers steigen kann. Von der Quantenphysik wissen wir, dass es Bereiche gibt, über die man grundsätzlich mit für die meisten von uns unverständlichen Formeln und Symbolen reden kann.

Was der Sinn von allem Seienden ist, was der Energiekomplex in allen seinen Formen ist, dieser das Um und Auf allen Geschehens begründende Komplex, was also die als Universum sich manifestierende Energie letztlich ist, sind Fragen, die mit unserem Denk-, Sprach- und Vorstellungsvermögen nicht ausreichend beantwortbar sind.

Alles Lebendige, wir selbst, sind Teile in einem Untersystem. Wir haben keine Übersicht bezüglich des allumfassenden Ganzen. Warum auch sollte die Komplexität und die Faszination, die von dem ausgeht, was wir als Materie und Nichtmaterie benennen, auf etwas reduziert werden, was für unsere Ratio voll erfassbar ist? Unsere Gehirne sind nicht geschaffen, die Operationsweisen in der Natur, das Ganze, das Allumfassende völlig zu begreifen, sondern sind geschaffen zum Überleben in der Natur.

 
 
Anmerkung der Redaktion: Die EXPO MAILAND 2015 von Mai bis Ende Oktober steht u. a. im Zeichen biologischer Phänomene. Schon ihr Motto: FEEDING THE PLANET – ENERGY FOR LIFE deutet auf die Verantwortung des Menschen für alle Ressourcen des Lebens hin. Der Österreich-Pavillon beispielsweise betont die Qualität der Atemluft. Da spielt die Pflanzenwelt in all ihren Facetten eine wesentliche Rolle.

Bearbeitungsstand: Mittwoch, 29. Juli 2015
 
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