Science Blog

Hier folgen wissenschaftliche Artikel und Studien zu Pflanzen und ihrer Wahrnehmung

Ein Artikel veröffentlicht auf DLf Nova zur Sendung Lauschangriff auf Korallenriff vom 19. April 2023

Lauschangriff auf Korallenriff

„Mein Team und ich haben rausgefunden, dass man von der Geräuschkulisse eines Riffs auf die Biodiversität schließen kann. Auf Lebewesen, die tief im Riff leben. Aber wir haben zu viele Aufnahmen, als das wir das alleine schaffen könnten. Und da kommt ihr ins Spiel…“

Ein Artikel veröffentlicht auf Treehugger von Dr. David M. Kuchta

Do Plants Have Feelings? - A Science Explainer

One of the main distinctions between plants and animals is how they respond to stimuli. Humans have brains, where stimuli are understood and responses formed. “Emotional” responses are merely complex responses to complex social stimuli.

Plants lack a central nervous system but are still capable of processing information from external sources and responding to them. While plants don’t have the same “feelings” that we do, they often remember stimuli and communicate with other plants about them.

Plant vs. Animal Feelings

Animals have neurons that transmit sensory feelings to a central nervous system (the brain). In humans, if your brain determines that those feelings are negative and dangerous, it sends a message back to their point of origin, causing you to react to avoid the continuation of that pain.

Animals like us have memories that allow us to avoid future pain. Memories of previous injuries don’t trigger our bodies to produce adrenaline when the memory of that event returns.

Without a central nervous system, plants don’t process sensations that way. But plants do react to negative or unpleasant sensations. Touch the leaves of the aptly named sensitive plant, Mimosa pudica, and it will close them. Prune a shrub, and the shrub will produce a callous around the wound, and likely stimulate new growth below the cut.

Plants retain memories of these events—not in a centralized brain, but distributed throughout the plant, closer to where the memory is needed. This is not merely a biophysical response to stimuli. Touch the leaves of a sensitive plant repeatedly, and the plant will no longer close its leaves. It has learned that the sensation is not a threat, and will retain that knowledge for up to 40 days.

Likewise, perennial flowering plants remember when to begin growing again in spring. Blooming before pollinators have re-emerged from winter will be unproductive. Blooming while it’s still too cold could cause injury, even death. 

So many plants produce proteins that allow them to remember how many days it has been since they were last exposed to the cold, and only begin growing against when they deem it safe.

Interspecies Communication

One of the most important and frequent inter-species relationships on Earth is the mycorrhizal association between fungi and plant roots—a relationship common to some 90% of plant species.

Through these networks, plants communicate with fungi and other plants, transferring nutrients and sending stress signals. Plants share important chemicals like nitrogen, carbon, and phosphorus through fungal networks. Aloe plants, tomatoes, and other plants notify each other with electrical signals as well—the plant equivalent of electronic communication—in order to induce plant growth, improve wound healing, among other reasons. This vast neural network underground puts the Internet to shame.

Plants also signal stress chemically through their leaves. When a herbivore nibbles on a sagebrush plant or an acacia tree, the plant emits toxins not only to ward off the nibbler but to signal to neighbor plants, who also begin emitting toxins.

Plants Listen to Each Other

Like many animals, some plants also communicate using sound. Sound is nothing more than vibrations in airwaves, something plant cells can evolve to produce and plant fibers to detect.

Recent studies of plant communication show that some plants emit high-frequency sound waves.

Article Sources

  • Mancuso, Stefano. The Revolutionary Genius of Plants: A New Understanding of Plant Intelligence and Behavior. New York: Atria Books, 2018, 18.
  • Fu-Yu Hung, et al. “ WRKY63 transcriptional activation of COOLAIR and COLDAIR regulates vernalization-induced flowering.” Plant Physiology kiac295 (June 16 2022). https://doi.org/10.1093/plphys/kiac295.
  • Nguyen, Nhu H. et al. “FUNGuild: An open annotation tool for parsing fungal community datasets by ecological guild” Fungal Ecology 29 (2016), 241–248. https://doi.org/10.1016/j.funeco.2015.06.006.
  • Boyno, Gökhan, and Semra Demir. “Plant‑mycorrhiza communication and mycorrhizae in inter‑plant communication.” Symbiosis 86 (2022), 155–168. https://doi.org/10.1007/s13199-022-00837-0.
  • Song, Yuan Yuan, et al. “Hijacking common mycorrhizal networks for herbivore-induced defence signal transfer between tomato plants.” Scientific Reports 4:3915 (January 31, 2014) 1–9. DOI: 10.1038/srep03915.
  • Volkov, Alexander G., and Yuri B. Shtessel. “Electrotonic signal transduction between Aloe vera plants using underground pathways in soil: Experimental and analytical study.” Biophysics 4:4 (17 October 2017), 576–595. DOI: 10.3934/biophy.2017.4.576; Volkov, Alexander G., and Yuri B. Shtessel. “Electrical signal propagation within and between tomato plants.” Bioelectrochemistry 124 (2018) 195–205. https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2018.08.001.
  • Karban, Richard, Patrick Grof-Tisza, and Charline Couchoux. “Consistent individual variation in plant communication: do plants have personalities?” Oecologia 199 (2022),129–137. https://doi.org/10.1007/s00442-022-05173-0; Bonato, Bianca, et al. “Cracking the code: a comparative approach to plant communication.” Communicative & Integrative Biology, 14:1 (2021), 176–185, doi: : 10.1080/19420889.2021.1956719; Wohlleben, Peter. The Hidden Life of Trees: What They Feel, How They Communicate. Berkeley, CA: Greystone Books, 2015, 15.
  • Bhandawat, Abhishek, and Kuldip Jayaswall. “Biological relevance of sound in plants.” Environmental and Experimental Botany 200 (August 2022), 104919. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2022.104919.
  • Khait, I., et al. “Plants emit Plants airborne sounds under stress.” BioRxiv 507590 (December 2019), doi: https://doi.org/10.1101/507590.
  • Gagliano, Monica, et al. “Tuned in: plant roots use sound to locate water.” Oecologia 184 (2017), 151–160. DOI 10.1007/s00442-017-3862-z.
  • Veits, Marine, et al. “Flowers respond to pollinator sound within minutes by increasing nectar sugar concentration.” Ecology Letters 22 (2019), 1483–1492. di: 10.1111/ele.13331.
  • Mancuso, op, cit., 56.
  • Allmann, Silke, and Ian T. Baldwin. “Insects Betray Themselves in Nature to Predators by Rapid Isomerization of Green Leaf Volatiles” Science 329:5995 (27 August 2010), 1075–1078. doi: 10.1126/science.1191634.

Ein kurze Zusammenfassung in Deutsch

Pflanzen hören sich gegenseitig zu

Wie viele Tiere kommunizieren auch einige Pflanzen mit Hilfe von Schall. Schall ist nichts anderes als Schwingungen in der Luft, die von Pflanzenzellen erzeugt und von Pflanzenfasern wahrgenommen werden können.

Jüngste Studien zur Pflanzenkommunikation zeigen, dass einige Pflanzen hochfrequente Schallwellen aussenden. 

Tomaten- und Tabakpflanzen erzeugen Geräusche bei Trockenheit oder wenn ihre Blätter abgeschnitten werden.

Pflanzen können gute Zuhörer sein. Erbsenpflanzen senden ihre Wurzeln in Richtung des Geräuschs von sich bewegendem Wasser – selbst wenn das Geräusch aufgezeichnet wird und kein Wasser vorhanden ist.

 

Leben unter der Erde

Der größte Teil des Lebens einer Pflanze findet unterirdisch statt. Hier denken die Pflanzen in einem dezentralisierten Netzwerk von Sinnes- und Gedächtniszellen – ein Nervensystem, das mehr als eine Billion Zellen umfassen kann, etwa so viele wie im menschlichen Gehirn.

Leider schätzen die Menschen die Pflanzen in erster Linie wegen ihrer Fortpflanzungsorgane – ihrer Blüten, Früchte und Samen – und weniger wegen ihrer denkenden und fühlenden Teile. Doch genau wie wir brauchen sie beides, um zu überleben.

Wenn Pflanzen ein Gedächtnis haben, sind sie dann bewusst?

Bewusstsein ist das Produkt komplexer neuronaler Interaktionen in einem zentralen Nervensystem, das Pflanzen nicht haben. Aber verwechseln Sie nicht Gedächtnis mit bewusstem Denken. Selbst beim Menschen muss das Gedächtnis nicht bewusst sein. Unsere Gedächtnis-T-Zellen lernen, infektiöse Organismen zu erkennen und abzuwehren, ohne dass der Mensch bewusst eingreift. Impfungen würden nicht funktionieren, wenn unsere Zellen nicht über eine Gedächtnisfunktion verfügten. Bei Pflanzen und Menschen kann das Gedächtnis auf zellulärer Ebene stattfinden, unabhängig vom Bewusstsein.

Empfinden Pflanzen Gefühle?

Pflanzen verfügen nicht über ein limbisches System, die Funktion des menschlichen Gehirns, die aus sensorischen Erfahrungen Emotionen und Erinnerungen erzeugt. Wenn Sie den Rasen mähen, werden die Pflanzen nicht wütend auf Sie, aber sie produzieren den Geruch von gemähtem Gras, eine flüchtige Verbindung, die freigesetzt wird, wenn das Gras von Pflanzenfressern angegriffen wird. Diese Verbindung lockt Fleischfresser an, die wiederum Pflanzenfresser angreifen. Das Gras wird also nicht wütend, sondern es rächt sich.

 

Quellen:

Gagliano, Monica, et al. „Eingestimmt: Pflanzenwurzeln nutzen Geräusche, um Wasser zu orten“.

Bhandawat, Abhishek, and Kuldip Jayaswall. “Biological relevance of sound in plants.” Environmental and Experimental Botany 200 (August 2022), 104919. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2022.104919.

Khait, I., et al. “Plants emit Plants airborne sounds under stress.” BioRxiv 507590 (December 2019), doi: https://doi.org/10.1101/507590.

Gagliano, Monica, et al. “Tuned in: plant roots use sound to locate water.” Oecologia 184 (2017), 151–160. DOI 10.1007/s00442-017-3862-z.