Reich an Sinnen

Von der zerstörerischen Wirkung zeitgenössischer Musik überzeugt, beschallte die US-amerikanische Hobbybiologin Dorothy Retallack Mais, Geranien und Veilchen mit Klassik und mit harter Rockmusik. Ihre Erkenntnis: Harmonische Geigenklänge fördern das Wachstum einer Pflanze, kreischende Gitarrenriffs lassen das Gewächs erschlaffen.

Als Biologen die Versuche wiederholten, konnten sie die Resultate nicht bestätigen. Retallack habe versucht, einen schlechten Einfluss von Jimi Hendrix und Led Zeppelin nachzuweisen, schlossen sie. Das sage mehr über ihre Haltung gegenüber Rockmusik aus als über die Sinne von Pflanzen.

Seit Retallacks Versuchen sind 40 Jahre vergangen. In der Zwischenzeit haben namhafte Biologen untersucht, ob Blumen, Büsche und Bäume riechen, sehen und hören können. Und ob sie besser gedeihen, wenn man mit ihnen spricht.

Die Pflanzenforscher haben dabei faszinierende Erkenntnisse gewonnen. Das Bild, das wir uns von Pflanzen machen, hat sich in den vergangenen Jahrzehnten massiv gewandelt. Auf genetischer Ebene seien sich Menschen, Tiere und Pflanzen viel näher, als die Forschung lange geglaubt habe, schreibt Daniel Chamovitz, Vorsteher des Manna-Zentrums für Pflanzenwissenschaften in Tel Aviv. Heute weiss man: Pflanzen sind sehr viel empfindungsfähiger, als lange angenommen wurde.

Zwar hat bereits Charles Darwin vor 150 Jahren untersucht, wie sich Pflanzen bewegen und Licht wahrnehmen. Doch im Schatten seiner Evolutionstheorie gerieten diese Studien in Vergessenheit. Während die Biologie auf neue Gemeinsamkeiten von Tieren und Menschen stiess, blieben die erstaunlichen Fähigkeiten von Pflanzen lange Zeit im Dunkeln. Eine jüngere Generation von Biologen hat dies erkannt und ist dabei, die Sinne der Pflanzen zu erforschen.

Die wissenschaftlich gestützten Erkenntnisse erreichen ihren vorläufigen Höhepunkt in einem soeben erschienenen Buch von Daniel Chamovitz, einer Koryphäe auf dem Gebiet der Pflanzenforschung. Sein spannendes, populärwissenschaftliches Werk trägt den Titel: «Was Pflanzen wissen». Um das zu verstehen, muss man sich erst einmal die Frage stellen: Was wissen wir eigentlich über Pflanzen?

Die Geruchswahrnehmung von Pflanzen ist extrem gut ausgebildet. Weil fast alle Pflanzen Wurzeln schlagen und deshalb an einem Ort verharren müssen, kommunizieren sie untereinander und mit ihrer Umwelt mittels flüchtiger Aromastoffe. Apfelbäume und andere Blütenpflanzen etwa locken mit wohlriechenden Düften Insekten zur Bestäubung an. Andere Pflanzen benutzen flüchtige Stoffe als Warnsignal. Wird beispielsweise Wilder Tabak von Schädlingen befallen, sendet er chemische Warnstoffe aus. Er alarmiert dadurch Artgenossen in der Umgebung und stimuliert ihr Abwehrsystem zur Bekämpfung seiner Feinde. Nach dem gleichen Prinzip funktioniert auch ein Abwehrsystem der Pappeln.

«Pflanzen haben überraschend komplexe Methoden zu ihrem Schutz entwickelt», sagt Ted Turlings von der Universität Neuenburg. Der Botaniker untersucht das Verhalten von Mais bei einem Befall durch den Westlichen Maiswurzelbohrer (Diabrotica virgifera). Das aus den USA stammende Insekt hat sich in den vergangenen Jahren auch in Europa verbreitet. Knabbern seine Larven an Maiswurzeln, produzieren diese einen Duftstoff, den nur kleine Fadenwürmer riechen können. Das sind die Feinde des Wurzelbohrers. Sie befallen dessen Larven und töten sie. «Dieses Prinzip wenden viele Pflanzen an», sagt Turlings. «Sie produzieren bei Schädlingsbefall einen Lockstoff für Nützlinge.»

Menschen riechen nur einen Bruchteil der pflanzlichen Duft- und Botenstoffe. Nicht immer lösen diese angenehme Reaktionen aus. Blühende Drachenbäume etwa ködern Insekten mit einem süsslich-fauligen Bouquet, das uns abstösst. Und wer den Gestank der Titanwurz einmal in der Nase hatte, vergisst ihn nie mehr. Vergangenen November besuchten 14'000 Menschen den Botanischen Garten der Universität Basel, um mit wohligem Schauer den Aas- und Fäulnisgeruch einzuatmen, mit dem die phallisch anmutende Pflanze im Urwald erfolgreich Bestäuber anlockt.

Wie sehr sich Pflanzen die Fähigkeit zunutze machen, Duftstoffe wahrzunehmen, zeigen auch diejenigen der Gattung Cuscuta (Seide). Die Pflanzen betreiben keine Fotosynthese. Sie benötigen einen Wirt, aus dem sie Nährstoffe saugen. Befindet sich eine Tomatenstaude in der Nähe, identifizieren die Sensoren der Schlingpflanzen deren Aromastoffe und ändern die Wachstumsrichtung. Die Pflanze bewegt sich zur Tomate. Ist keine in Riechweite, wachsen die Triebe der Cuscuta in kreisförmigen Bewegungen aus dem Samen und erhöhen damit die Wahrscheinlichkeit, auf Wirtspflanzen zu treffen. «Pflanzen stehen nicht einfach nur da. Sie können viel mehr, als wir noch vor wenigen Jahren dachten», sagt Turlings.

Wie hoch entwickelt Pflanzen sind, zeigt sich auch darin, dass sie Richtung Licht streben. Die Blütenknospe der Sonnenblume etwa folgt dem Lauf der Sonne auf ihrem Weg von Ost nach West, um für die Fotosynthese möglichst viel Licht zu erhaschen. Diese Bewegung erfolgt durch gezielte Verhärtung beziehungsweise gezieltes Wachstum einzelner Pflanzenzellen.

Fast alle Gewächse orientieren sich mit Hilfe von Lichtrezeptoren und registrieren rotes und blaues Licht, aber auch ultraviolettes und infrarotes, das unserem Auge verborgen bleibt. Zwar erkennen Pflanzen keine Bilder, dazu fehlt ihnen ein zentrales Nervensystem, das mit unserem Gehirn vergleichbar wäre. Aber ihre Lichtempfindlichkeit ist so ausgeprägt wie unentbehrlich. Mit Hilfe von Sonnenlicht wandeln sie Kohlendioxid und Wasser in energiereichen Zucker um, den sie zum Leben benötigen. Nur Pflanzen und einige Mikroben können Gas und Wasser mit Hilfe von Licht zu Nahrung machen.

«Pflanzen sehen auf ihre Weise besser als wir», sagt Ian Baldwin vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena. Er gehört zusammen mit Daniel Chamovitz zur ersten Gilde der Biologen, die Sinnesfähigkeiten von Pflanzen untersuchen.

Bei einem Spaziergang im Wald sieht man, dass Bäume, Büsche und Blütenpflanzen nicht zufällig verteilt sind. Alle versuchen, so viel Licht wie möglich für sich zu gewinnen. Sie reagieren auf Licht und treiben ihre Sprossen Richtung Sonne. Blaues Licht zeigt ihnen an, wo das Licht herkommt und in welche Richtung sie wachsen müssen. Anhand des roten Lichts registrieren sie die Länge der Nacht. Wie Tiere verfügen sie über eine innere Uhr, um den Tag-Nacht-Zyklus abzustimmen. Das Abendlicht ist dunkelrot und bedeutet der Pflanze, ihre Zellaktivitäten abzuschalten. Das hellrote Licht der Dämmerung aktiviert sie am Morgen wieder. Bestrahlt man Pflanzen nachts mit einer künstlichen Lichtquelle, beginnen sie zu blühen. Sie registrieren, wie lange die Dunkelheit dauert, und stellen so die Jahreszeit fest: Werden die Nächte kürzer, naht der Frühling, die Keimung beginnt. Lichtempfindlichkeit ist eine biologische Notwendigkeit.

Aber wie steht es mit dem Gehör? Manche Forscher mutmassen, Pflanzen hätten eines und könnten Geräusche wahrnehmen. So der renommierte Pflanzenphysiologe Stefano Mancuso von der Universität Florenz. Er ist davon überzeugt, dass Pflanzen über noch nicht entdeckte Hörorgane verfügen, und verweist auf Insekten, die ebenfalls keine Ohren haben, aber fähig sind, mit speziellen Fühlern feinste Vibrationen wie Schallwellen zu registrieren.

Von Mancusos Spekulationen über die Hörfähigkeit ist es nicht weit bis zur Musiktherapie für Pflanzen. Der Weinbauer Jean-Marie Zerr beschallt seine Weingärten im Elsass morgens und abends mit Musik von Mozart, Beethoven und Brahms. Zudem brummen tiefe Bassfrequenzen durch seine Rebberge. Mit Erfolg – wie er behauptet. Die Reben bleiben gemäss dem Biowinzer länger vital, verlieren ihre Blätter später und nehmen mehr Sonnenlicht auf. Das wirke sich auf den Wein aus. «Meine Gewürztraminer haben mehr Zucker und Aroma», sagte Zerr französischen Medien.

Auch andernorts setzen Weinbauern auf Musik. In der Toskana beglückt Carlo Cignozzi seine Sangiovese-Trauben mit Klängen aus dem Akkordeon. Er beruft sich ebenfalls auf Stefano Mancuso. Einen höheren Ertrag kann der Winzer aber nicht vorweisen.

Viele Menschen sprechen mit ihren Pflanzen. 50 Prozent aller Deutschen tun es laut einer Umfrage. Unter den Frauen seien es sogar 60 Prozent. Wer mit Pflanzen spricht, vermutet, dass ein empathisches Verhältnis und Zureden Wachstum und Vitalität fördern. Dieser Ansicht ist auch Rolf Zingg von der Arbeitsstelle praktische Biologie in Flawil SG: «Man kann mit Pflanzen laut oder schweigend kommunizieren.» Bauern hätten während der Aussaat schon immer gesungen, um das Wachstum der Nutzpflanzen zu fördern. Wie Retallack glaubt Rolf Zingg zudem, dass Pflanzen über musikalische Vorlieben verfügen: Jazz von Duke Ellington oder Klassik von Bach und Schubert hätten sie besonders gern. Man solle sich nicht scheuen, sagt Zingg, den Pflanzen Musik vorzuspielen.

Charles Darwin beglückte Mimosen mit seinem Fagottspiel. Er dachte, die Musik könnte die Pflanzen dazu bringen, die Blätter zu schliessen. Später bezeichnete er das Experiment als Blödsinn. Auch Pflanzenforscher Ian Baldwin hält nichts von Musik und Zureden: Ein Gespräch mit Pflanzen sei sinnlos. Und wenn es etwas bewirke, dann dies: Der CO2-haltige Atem wirke allenfalls als winzige Düngerdosis.

Wissenschaftlich unumstritten ist die Fähigkeit von Pflanzen, Druck wahrzunehmen. Sie registrieren Berührungen und reagieren darauf wie Menschen und Tiere mit einem elektrischen Signal. Die fleischfressende Venusfliegenfalle ist in dieser Beziehung am besten untersucht. Sie stammt aus den Mooren von North und South Carolina in den USA. Mit ihren halbmondförmigen Blättern lockt sie Insekten ins Verderben (siehe Galerie). Aus der Oberseite der Fangblätter ragen feine Tasthärchen, die bei Berührung ein elektrisches Signal auslösen. Die Blätter schliessen sich schlagartig – aber nur wenn innert rund 20 Sekunden zwei separate Härchen berührt werden. Damit stellt die Pflanze sicher, dass auch wirklich Beute in ihrem Blatt sitzt. Diese Fähigkeit setzt ein Erinnerungsvermögen voraus. Dass dabei Elektrizität im Spiel ist, haben Wissenschaftler bereits Ende des 19. Jahrhunderts vermutet, als sie erstmals elektrische Signale bei Pflanzen messen konnten. Aber erst vor wenigen Jahren konnten Forscher den Nachweis erbringen.

Erstaunliche elektrische Reaktionen bei Pflanzen registrierte auch ein CIA-Agent, als er sich 1966 in New York mit dem Lügendetektor beschäftigte. Cleve Backster kam auf die Idee, seine Zimmerpflanze an das Gerät anzuschliessen. Wenn er die Blätter des Drachenbaums von Hand verletzte oder mit einem Zündholz ansengte, konnte er elektrische Signale messen. Was physikalisch nicht erstaunlich ist. Der Detektor schlug aber auch aus, als Backster sich der Pflanze in der Absicht näherte, sie zu verbrennen. Er vermutete, die Pflanze könne seine Gedanken lesen. Seine Beobachtungen liessen sich nie bestätigen. Sie wurden aber von Esoterikern, die Pflanzen übersinnliche Fähigkeiten zuschreiben, dankbar aufgenommen.

Die elektrischen Impulse von Pflanzen gleichen denen von Mensch und Tier. Das zeigt ein erstaunliches Experiment der Narkoseärztin Monika Birmelin aus Freiburg (D). Sie stoppte mit Äther die Druckempfindlichkeit einer Mimose. Die unter einer Glocke im Ätherdampf stehende Pflanze liess ihre Blätter hängen und ignorierte Berührungen. Ähnlich wie bei Mensch und Tier verändert Äther bei Pflanzen die Leitung elektrischer Reize. Tiere verlieren die Schmerzempfindung, die Mimose ihre Reaktionsfähigkeit.

Pflanzen nehmen also Druck wahr und reagieren darauf mit elektrischen Signalen. Aber empfinden sie bei einer heftigen Berührung oder einer Verletzung so etwas wie Schmerz? Der Biologe Diedrik Menzel von der Universität Bonn winkt ab. Er warnt davor, menschliche Empfindungen auf Pflanzen zu übertragen. «Wenn Pflanzen verletzt werden, bedeutet das nicht, dass sie leiden.»

Die Druckempfindlichkeit von Pflanzen ist wie die Kommunikation mittels Duftstoffen auf die Fixierung an einen Standort zurückzuführen. Pflanzen spüren Druckunterschiede in der Luft, um darauf reagieren zu können. «Sie wappnen sich durch Verfestigung», sagt Menzel. Pflanzen wachsen an einem windigen Standort viel gedrungener als an einem windstillen Ort. Das zeigen vom Wind geformte Bäume oder Sträucher an exponierten Stellen an Küsten oder in den Bergen. Und man kann es zu Hause im Experiment sehen: Fasst man keimende Pflanzen mehrmals am Tag an, werden sie fester und blühen später.

Was Biologen in den letzten Jahren über die Empfindungsfähigkeit von Pflanzen herausgefunden haben, ist frappierend. Die Forschung zeigt, dass Pflanzen hochsensible Organismen sind, die mit ihren Sinnen in komplexer Weise auf die Umgebung reagieren. Höchst umstritten ist, ob man Pflanzen als intelligent bezeichnen kann. Die Schweizer Biologin Florianne Koechlin hat mehrere Bücher über Pflanzen geschrieben. Auf die Frage nach der Intelligenz stellt sie eine Gegenfrage: «Was heisst intelligent?» Wenn man Intelligenz als die Fähigkeit definiere, Umweltreize wahrzunehmen, zu verarbeiten und gezielt darauf zu reagieren, dann seien Pflanzen intelligent.

Die Schweizer Gesetzgebung trägt dieser neuen Sicht auf Pflanzen Rechnung. Die Würde der Pflanzen ist hierzulande per Gesetz geschützt, seit das Volk 1992 den Verfassungsartikel zur Würde der Kreatur – die Pflanzen mit einschliesst – angenommen hat. Der Artikel ist weltweit einzigartig. Ob man daraus auch die Forderung nach einem «neuen Umgang» mit Pflanzen ableiten kann, wie dies Koechlin tut, wird kontrovers diskutiert. Die Gentechkritikerin jedenfalls hält es aus ethischen Gründen für unzulässig, Pflanzen im Labor etwa gentechnisch so zu verändern, dass sie keine keimfähigen Samen liefern.

Viele Botaniker haben mit diesen Folgerungen Mühe. Umstritten ist der Begriff der Würde. «Wir müssen aufhören, Pflanzen zu vermenschlichen», sagt Ian Baldwin. Die Frage nach der Intelligenz bringt ihn in Rage. Alle Organismen, die sich vermehren und in der Natur durchsetzen, könne man als klug bezeichnen. Pflanzen haben als standortgebundene Organismen einfach spezielle Fähigkeiten entwickelt, um mit ihrer Umwelt klarzukommen und ihre Feinde abzuwehren. Das habe mit menschlicher Intelligenz nichts zu tun, deren Definition ja schon für uns selbst umstritten sei.

Pflanzen sind aus ihrem Lebensumfeld zu bewerten. Sie sind lichtempfindlich, weil das überlebensnotwendig ist. Sie nehmen Geruchsstoffe wahr, weil sie sich damit verständigen. Und Berührungen registrieren sie, weil sie daraus einen Überlebensvorteil ziehen. Aber sie benötigen kein Gehör, weil sie nicht über Laute kommunizieren.

Vielleicht waren Dorothy Retallacks Experimente in Wahrheit Versuche zum Druckempfinden. Denn sie setzte ihre Keimlinge mit der dröhnenden Musik von Led Zeppelin und Jimi Hendrix unwissentlich unter Druck. Und das war wohl zu viel für die Veilchen.

Wer sich mit den erstaunlichen Sinnen von Pflanzen beschäftigt, muss sich bewusst sein, dass die Wortwahl viel Raum für Missverständnisse birgt. Nur allzu leicht überhöht man die Eigenschaften der Pflanzen mit Ausdrücken, die für die menschlichen Sinneswahrnehmungen reserviert sind. Wer die Kommunikation mit Duftstoffen als Sprechen und Hören bezeichnet, schreibt Pflanzen Fähigkeiten zu, über die sie nicht verfügen. Wer eine Pflanze mit hängenden Blättern als unglücklich beschreibt, ist in dieselbe Falle getappt. Der Botaniker Daniel Chamovitz warnt deshalb davor, subjektive Befindlichkeiten auf Pflanzen zu projizieren.

Wie schnell man missverstanden und vereinnahmt werden kann, hat Roman Zweifel erfahren, der an der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft forscht. Als er 2008 von Ultraschallgeräuschen berichtete, die Kiefern und Eichen von sich geben, ging das als Beweis für die Hörfähigkeit von Bäumen um die Welt. Dabei handelt es sich bei den vom menschlichen Ohr nicht wahrnehmbaren Tönen nur um eine physikalische Reaktion der Gefässe aufgrund der Verdunstung. Biologen sprechen von Kavitätsgeräuschen. «Ich habe Ordner voll mit Falschmeldungen über sprechende Bäume in den Schweizer Alpen», so Zweifel.