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SENDETERMIN Do, 27.6.2019 | 22:00 Uhr | SWR Fernsehen

Pflanzenphysiologie Sind Pflanzen intelligent?

Können Pflanzen "lernen" und "entscheiden" – oder sind solche Begriffe unangebracht? Grundlagenforscher rätseln noch immer, machen aber auch erstaunliche Beobachtungen.

Will man den Begriff "Intelligenz" von der Menschen- und Tierwelt auf die Pflanzenwelt übertragen, gibt es erstaunliche Parallelen. Zugleich stößt man aber auch schnell an Grenzen. Das betont Pflanzenphysiologe Axel Mithöfer. Pflanzen seien zwar "Meister, der Chemie, Meister der Verteidigung" – und doch ganz anders als wir, betont der Forscher vom Max-Planck-Institut in Jena.

Ungelöstes Rätsel bis heute

Antike Philosophen, Naturphilosophen der Renaissance bis hin zu Evolutionstheoretikern versuchten, die Existenz einer "Pflanzenseele" nachzuweisen oder die Verstandesleistung von Bäumen und anderen Lebewesen der Flora und Fauna zu erforschen. Für Charles Darwin saß das Gehirn einer Pflanze zum Beispiel im Boden: Er war davon überzeugt, "dass die Spitze des Würzelchens gleich dem Gehirn eines niederen Tieres wirkt."

Doch das trügt: Pflanzen besitzen weder Gehirn, noch ein Zentrales Nervensystem, das mit dem von Tieren vergleichbar wäre. Die moderne Forschung kann inzwischen zwar viele erstaunliche Leistungen der Pflanzenwelt aufführen – doch die Frage, wie Pflanzen Signale verarbeiten, Informationen weiterleiten und daraus "Entscheidungen" ableiten, ist immer noch ein Rätsel.

Pflanzen im Gewächshaus

Pflanzen reagieren auf äußere Reize - ob sie deshalb aber "intelligent" sind , bleibt umstritten

Elektrische Signalwege in Pflanzen

Erwiesen ist, dass Pflanzen zum Beispiel bei einer Verwundung chemische Signale aussenden, um andere Pflanzenteile zu warnen. Außerdem gibt es elektrische Signalwege - und somit Parallelen zur Reizweiterleitung in Nervenzellen:

Ab einer gewissen Reizschwelle kommt eine Reaktion. So klappt zum Beispiel die Venusfliegenfalle über ihrer Beute zu. Solche Reaktionen auf einen Reiz von außen gibt es auch bei Tieren und Mensch  - und doch wurden manche Formen elektrischer Signale bisher nur bei Pflanzen gefunden, sagt Pflanzenphysiologe Mithöfer.

So beobachtete sein Kollege in Jena, der Elektrophysiologe Matthias Zimmermann, dass ein Reiz Spannungsveränderungen an der pflanzlichen Zellmembran auslösen kann. Sehr vereinfacht gesagt: Die Membran wird wie eine Feder immer weiter gespannt. Doch sie entspannt sich nicht irgendwann plötzlich wieder, wie es beim Aktionspotential der Fall ist.

Im Gegenteil: Die Spannungszunahme setzt sich systemisch fort - von Zelle zu Zelle, von Blatt zu Blatt. Die Forscher vermuten, dass diese pflanzlichen "Systempotentiale" nicht nur "Alles-oder-Nichts"-Reize transportieren, sondern differenzierte Informationen weiterleiten – zum Beispiel zu Verwundungen und Bedrohungen. Was da auf molekularer Ebene genau geschieht, ist noch unklar. Doch dies wäre eine Art der Signalübermittlung und -bewertung, die völlig anders als bei Mensch und Tier funktioniert.

Urwald auf Tasmanien

Auch Bäume können nachweislich miteinander kommunizieren

Pflanzen lassen sich konditionieren

Auf einer anderen Versuchsebene sollen Verhaltenstests Aufschluss über die Fähigkeiten von Pflanzen geben. Die Biologin Katja Tielbörger testet an der Tübinger Universität, ob bei Pflanzen Pawlowsches Lernen funktioniert - also eine gezielte Konditionierung, wie sie der russische Forscher Iwan Petrowitsch Pawlow bei Hunden nachgewiesen hat: Demnach lernt ein Hund, dass er beim Ertönen eines Glöckchens Futter erhält. Bald beginnt sein Speichelfluss bereits, wenn die Glocke ertönt, ohne dass Futter in der Nähe ist. Er hat gelernt: Die Glocke signalisiert, dass es Futter gibt. Pflanzenforscherin Katja Tielbörger wollte herausfinden, ob sich dieser Effekt auch bei Pflanzen erzielen lässt und testetet das im Labor mit der Mimose. Die Tropenpflanze eignet sich für Experimente besonders gut: Bei Berührungen faltet sie ihre Blätter zusammen.

Das Pawlowsche Lernexperiment in der Pflanzenwelt

Pflanzen nehmen über Rezeptoren Lichtreize wahr und reagieren darauf, weil sie ihre "Nahrung" per Fotosynthese erhalten. Das Licht entspricht also dem Glockenreiz des Pawlowschen Hundes. Das nutzte Katja Tielbörger, indem sie die Mimosen erst im Dunkeln stehen ließ und dann ein Flutlicht anknipste. Dieser Lichtreiz erzielte zunächst keine Reaktion der Pflanze. Im zweiten Schritt piekste Tielbörger mit einer Nadel in die Blätter der Mimosen. Darauf reagierten sie, indem sie ihre Blätter zusammenklappten.

Diesen Ablauf wiederholte die Forscherin mehrmals, nach dem Muster: Licht an – Pieks. Schließlich schaltete sie das Licht ein, ohne die Pflanzen anschließend zu pieksen. Und tatsächlich: Die Mimosen falteten ihre Blätter bereits beim Lichtschein zusammen. Doch auch wenn sich das Pawlowsche Lernexperiment auf diese Pflanzen übertragen lässt, ist unter Biologen umstritten, ob der Begriff "lernen" der Richtige dafür ist.

Ein kleiner Welpe an seinem Futternapf.

Wie Hunde können auch Pflanzen konditioniert werden, auf bestimmte Reize zu reagieren

Wirklich intelligent oder nur mechanisch?

Pflanzen können je nach Umfeld ihre Wachstumsstrategie anpassen und diese optimieren: Sie sind zum einen in der Lage, Fressfeinde derjenigen Insekten anzulocken, die gerade an ihren Blättern knappern. Und ihre Wurzeln wachsen gezielt in die Richtung, in der es Nährstoffe und Wasser gibt. Sie sammeln und bewerten also offenbar Informationen, treffen Entscheidungen, "lernen". Oder vermenschlicht man mit solchen Begriffen die Anpassungsleistungen von reinen Reiz-Reaktions-Mechanismen? Pflanzenphysiologe Mithöfer hält dagegen, es wäre doch eher ein Zeichen von Intelligenz, wenn die Pflanze es langweilig fände, einzig in die Richtung zu wachsen, wo Nährstoffe zu finden sind, anstatt auch mal eine andere Option zu wählen.

Der Streit um Begrifflichkeiten wird weitergehen, während die Pflanzenwelt die Forscher weiter erstaunen wird. Denn Pflanzen handeln in manchen Bereichen wie Menschen oder Tiere, vieles aber funktioniert ganz anders. Die Erforschung der "Pflanzenintelligenz" bleibt für den Menschen daher auch eine Herausforderung für die eigene Intelligenz.

aus der Sendung vom

Do, 27.6.2019 | 22:00 Uhr

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