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Umwelt+Natur

Risikobewusste Pflanzen

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In welchen Topf wird die Erbsenpflanze mehr Wurzelwachstum investieren? (Foto: Hagai Shemesh)
Für uns Menschen ist es normal, das Risiko unseres Handelns abzuschätzen: Lohnt sich eine Investition, wenn der Ertrag stark schwankt? Oder ist vielleicht doch die stabile, aber weniger einträgliche Alternative besser? Jetzt zeigt sich, dass sogar Pflanzen solche Risikoeinschätzungen betreiben: Sie passen ihre Investition ins Wurzelwachstum flexibel an die Umstände und deren Risiken an – erstaunlich für ein Lebewesen ohne Nerven und Gehirn.

Im Gegensatz zu Tieren gelten Pflanzen gemeinhin nicht als empfindungsfähig oder intelligent, schließlich besitzen sie kein Nervensystem oder Gehirn. Dennoch weiß man inzwischen, dass auch Blume, Moos und Co auf äußere Reize dynamisch reagieren können. Sie sondern beispielsweise bei Befall mit Schädlingen Giftstoffe ab, warnen ihre Nachbarn durch Pheromone und rufen mit solchen Botenstoffen sogar Hilfe herbei. Zudem scheinen auch Pflanzen eine Art Gedächtnis zu besitzen: Sie merken sich beispielsweise vergangene Kälteperioden und richten ihren Blühzeitpunkt danach. Wie Forscher erst kürzlich entdeckten, kann die fleischfressende Venusfliegenfalle sogar zählen und sich das Ergebnis merken. Efrat Dener von der Ben-Gurion Universität in Israel und seine Kollegen haben nun einen anderen Aspekt fühlenden Handelns beim Grünzeug untersucht: Sie wollten wissen, ob Pflanzen Risiken abschätzen. „Von Tieren ist bekannt, dass ihre Präferenz für bestimmte Nahrungsquellen stark davon abhängt, wie reichhaltig und wie variabel das Angebot dort ist“, erklären die Forscher. Ist das Angebot an einer Stelle zwar stabil, aber sehr karg, entscheidet sich das Tier möglicherweise eher für eine Futterquelle mit stärker schwankenden, aber dafür zeitweise reichlichen Vorräten.

Welcher Topf ist besser?

Um zu testen, ob auch Pflanzen eine solche Risikoabschätzung betreiben, haben sich Dener und seine Kollegen ein simples, aber raffiniertes Experiment ausgedacht. Sie stellten Erbsenpflanzen (Pisum sativum) vor die Wahl, unter welche Umständen sie mehr in ihr Wurzelwachstum investieren. Dafür teilten sie den Wurzelballen der Pflanzen und pflanzten die Hälften in zwei nebeneinanderstehende Töpfe ein. Nun konnten sie den Nährstoffgehalt der Böden in beiden Töpfen unterschiedlich verändern und beobachten, wie sich die Pflanze verhält. Sagt ihr ein Boden mehr zu, wird sie dort mehr in das Wurzelwachstum investieren. Ist ein Nährstoffregime nicht nach ihrem Gusto, müsste die Pflanzenwurzel dort klein bleiben. In einem ersten Versuchsdurchgang testen die Forscher zunächst, ob diese Hypothese generell zutrifft. Sie stellen die Nährstoffe in einem Topf optimal ein, während sie im zweiten bewusst zu wenig Dünger zugaben. Und tatsächlich: Im Laufe der nächsten Wochen wuchs nur die Wurzel im nährstoffreichen Topf und bildete zahlreiche neue Verzweigungen.

Interessant aber wurde es im nächsten Versuch: Jetzt gaben die Forscher ihren Erbsenpflanzen die Wahl zwischen einer gleichbleibenden Nährstoffversorgung und einer im Laufe der Zeit stark wechselnden. Einige Pflanzen konnten sich dabei zwischen guter und stabiler Versorgung einerseits und schwankenden Werten andererseits entscheiden, andere hatten die Wahl zwischen karger, stabiler Versorgung und den variablen Bedingungen. Im Mittel erhielten die Erbsen in beiden Töpfen die gleiche Nährstoffmenge – einmal in beiden niedrig, einmal in beiden optimal.  Wie sich zeigte, fiel die Wahl der Erbsenpflanzen unterschiedlich aus:  War der Nährstoffgehalt im Durchschnitt hoch, wählten sie den stabilen Topf, ihre Wurzeln wuchsen dort deutlich stärker. Sie reagierten risikoscheu, wie die Forscher erklären. War dagegen das Angebot karg, entschieden sich die Erbsen für den Topf mit den schwankenden Werten – und damit für das Risiko unvorhersehbarer Bedingungen.

Überraschend flexibel

Nach Ansicht der Forscher demonstriert dies, dass sogar Pflanzen Risiken abschätzen und ihr Verhalten je nach Situation flexibel umstellen können. Herrscht Nährstoffmangel, gehen sie größere Risiken ein und setzen darauf, dass unter variablen Bedingungen eher einmal „fette“ Zeiten kommen können. „Unseres Wissens nach ist dies der erste Beleg für eine adaptive Reaktion auf Risiko bei einem Organismus, der kein Nervensystem besitzt“, sagt Koautor Alex Kacelnik von der University of Oxford. „Wir sagen damit nicht, dass Pflanzen intelligent sind in dem Sinne, wie dies beim Menschen oder anderen Tieren der Fall ist.“ Aber das Experiment demonstriere, dass auch Pflanzen Verhaltensweisen entwickelt haben, mit denen sie die Bedingungen ihrer Umwelt optimal ausnutzen können. „Unsere Ergebnisse enthüllen die Erbsenpflanzen als dynamische Strategen“, so Kacelnik.

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Noch wissen die Forscher nicht, wie die Pflanzen feststellen können, ob ein Boden variabel ist oder nicht – immerhin fehlt ihnen ein Nervensystem. Unklar ist auch, ob ihre Physiologie spezifisch daran angepasst ist, auf solche Risiken zu reagieren. Doch ähnlich wie es schon frühere Studien nahelegten, scheinen Pflanzen auf ihre ganz eigene Art auf Reize zu reagieren und sich sogar Dinge merken zu können. „Bakterien, Pilze und Pflanzen erzeugen flexible und eindrucksvoll komplexe Reaktionen, indem Entscheidungsprozess in ihrer physiologischen Architektur verankert sind“, erklären die Forscher. Pflanzen seien weitaus flexibler und aktiver als lange angenommen. „Wie die meisten Menschen habe ich Pflanzen bisher eher als passive Empfänger der Umstände gesehen“, sagt Dener. „Unsere Experimente habe gezeigt, wie falsch das ist.“

Quelle:

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar
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