Wissenschaftler entdecken, dass Pflanzen „schreien“ – wir konnten es bisher nicht hören

Man verletzt eine Pflanze, und sie „schreit“. Nicht auf

Es klingt wie etwas aus einer düsteren Kindergeschichte. Man verletzt eine Pflanze, und sie „schreit“.

Das bedeutet, dass die Welt um uns herum mit Pflanzengeräuschen gefüllt sein könnte, die völlig unbemerkt bleiben.

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Versteckte Geräusche in einer stillen Welt „Selbst in einem ruhigen Feld gibt es tatsächlich Geräusche, die wir nicht hören, und diese Geräusche tragen Informationen“, sagt der leitende Autor Lilach Hadany, ein Evolutionsbiologe und Theoretiker an der Tel Aviv University.

„Es gibt Tiere, die diese Geräusche hören können, daher besteht die Möglichkeit, dass eine große akustische Interaktion stattfindet.“ Wissenschaftler haben zuvor ultraschallartige Vibrationen in Pflanzen nachgewiesen, aber diese Studie ist die erste, die zeigt, dass die Geräusche durch die Luft reisen.

Das macht sie relevanter für andere Organismen in der Umwelt. „Pflanzen interagieren ständig mit Insekten und anderen Tieren, und viele dieser Organismen nutzen Geräusche zur Kommunikation, daher wäre es sehr suboptimal für Pflanzen, überhaupt keine Geräusche zu nutzen“, sagt Hadany.

Dies ist eine Tonaufnahme äuschen.

Dies ist eine Tonaufnahme äuschen. Die Frequenz wurde gesenkt, damit sie für das menschliche Ohr hörbar ist.

Quelle: Khait et al. Um zu untersuchen, zeichneten die Forscher sowohl gesunde als auch gestresste Tomaten- und Tablspflanzen mit Mikrofonen auf.

Sie führten Experimente in einer schalldichten Kammer und später in einem Gewächshaus mit Hintergrundgeräuschen durch. Die Pflanzen wurden auf zwei Arten gestresst, indem man ihnen über mehrere Tage lang Wasser vorenthielt und indem man ihre Stängel abschneidete.

Technik und Auswirkungen

Das Team trainierte dann einen maschinellen Lernalgorithmus, um zwischen gesunden Pflanzen, dehydrierten Pflanzen und abgeschnittenen Pflanzen zu unterscheiden. Distinct Signals From Distress Die Ergebnisse zeigten, dass gestresste Pflanzen viel mehr Geräusche produzierten als gesunde.

Diese Geräusche klingen wie Klicks oder Pop-Geräusche, wobei eine einzelne gestresste Pflanze in unregelmäßigen Abständen etwa 30 bis 50 Geräusche pro Stunde aussendete. Im Gegensatz dazu waren gesunde Pflanzen meist stumm.

„Wenn Tomaten überhaupt nicht gestresst sind, sind sie sehr leise“, sagt Hadany. Pflanzen, die Wasserstress erlitten, begannen, Geräusche zu machen, bevor sichtbare Anzeichen.

Die Anzahl der Geräusche erreichte ihren

Die Anzahl der Geräusche erreichte ihren Höhepunkt nach etwa fünf Tagen ohne Wasser und nahm dann ab, als die Pflanzen vollständig ausgetrocknet waren. Auch die Art des Geräusches variierte je nach Ursache des Stresses.

Das maschinelle Lernsystem konnte zwischen Dehydratation und physischen Schäden unterscheiden und konnte sogar feststellen, ob die Geräusche. Obwohl sich die Studie auf Tomaten- und Tabakpflanzen konzentrierte, weil diese unter kontrollierten Bedingungen leicht anzubauen sind, testeten die Forscher auch andere Arten.

„Wir fanden heraus, dass viele Pflanzen, zum Beispiel Mais, Weizen, Trauben und Kakteen, Geräusche emittieren, wenn sie gestresst sind“, sagt Hadany. Die genaue Ursache dieser Geräusche ist noch unklar.

Was die Studie zeigt

Die Forscher vermuten, dass sie durch Kavitation entstehen könnten, ein Prozess, bei dem sich Luftblasen im vaskulären System der Pflanze bilden und platzen. Kommunikation oder Nebenprodukt?

Es ist auch unklar, ob Pflanzen diese Geräusche absichtlich zur Kommunikation erzeugen. Allerdings könnte ihre Existenz wichtige ökologische und evolutionäre Konsequenzen haben.

„Es ist möglich, dass andere Organismen sich entwickelt haben, um auf diese Geräusche zu hören und darauf zu reagieren“, sagt Hadany.

Was die Studie zeigt

„Zum Beispiel könnte eine Motte, die beabsichtigt, Eier auf einer Pflanze abzulegen, oder ein Tier, das beabsichtigt, eine Pflanze zu fressen, die Geräusche nutzen, um bei ihrer Entscheidung zu helfen.“ Andere Pflanzen könnten diese Signale auch detektieren und darauf reagieren. Frühere Studien zeigen, dass Pflanzen auf Schall und Vibration reagieren.

Hadany und ihre Kollegen haben herausgefunden, dass Pflanzen den Zuckergehalt ihres Nektars erhöhen, wenn sie Bestäuber „hören“, und andere Forschungen zeigen, dass Schall die Genexpression ändern kann. „Wenn andere Pflanzen Informationen über Stress haben, bevor er tatsächlich auftritt, könnten sie sich vorbereiten“, sagt Hadany.

Diese Ergebnisse könnten praktische Anwendungen in der Landwirtschaft haben. Die Überwachung äuschen könnte Landwirten helfen, den Hydratationszustand der Ernte zu verfolgen und die Bewässerungseffizienz zu verbessern.

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„Wir wissen, dass es viele Ultraschall gibt; jedes Mal, wenn man ein Mikrofon benutzt, findet man heraus, dass viele Dinge Geräusche erzeugen, die wir Menschen nicht hören können, aber die Tatsache, dass Pflanzen diese Geräusche erzeugen, eröffnet ein ganz neues Feld von Möglichkeiten für Kommunikation, Mithören und Ausnutzung dieser Geräusche“, sagt Co-Autor Yossi Yovel, ein Neuro-Ökologe der Tel Aviv University.

„Angesichts dessen, dass wir nun wissen, dass Pflanzen Geräusche emittieren, lautet die nächste Frage: ‚Wer könnte zuhören?‘“, sagt Hadany.

Wir untersuchen derzeit die Reaktionen anderer Organismen, sowohl Tiere als auch Pflanzen, auf diese Geräusche und erforschen auch unsere Fähigkeit, die Geräusche in völlig natürlichen Umgebungen zu identifizieren und zu interpretieren.

Technik und Auswirkungen

Quelle: „Sounds emitted airborne and informative“, Ohad Lewin-Epstein, Raz Sharon, Kfir Saban, Revital Goldstein, Yehuda Anikster, Yarden Zeron, Chen Agassy, Shaked Nizan, Gayl Sharabi, Ran Perelman, Arjan Boonman, Nir Sade, Yossi Yovel und Lilach Hadany, 30. März 2023, Cell.

DOI: 10.1016/j.cell.2023.03.009 Diese Forschung wurde Bikura Fund, den Manna Center Program for Food Safety and Security fellowships und dem Clore Foundation Scholars Programme unterstützt.