Tomatenpflanzen, die zu wenig Wasser bekommen, geben dutzende Klicklaute pro Stunde ab. Ungestresste Pflanzen bleiben dagegen fast völlig still, im Mittel unter einem Laut pro Stunde. Hörbar ist davon nichts, denn die Frequenzen liegen weit über der menschlichen Hörschwelle. Ein Lernprogramm konnte allein anhand der Klangmuster unterscheiden, ob eine Pflanze durstig oder verletzt war.
Dass in Pflanzen etwas knackt, ist der Botanik seit Langem bekannt. In den Wasserleitungsbahnen, den Gefäßen des Xylems, steht Wasser unter Zug, weil es aus den Blättern verdunstet und die Säule von oben nachgezogen wird. Reißt diese Säule, weil zu wenig Wasser nachkommt, entsteht schlagartig eine Gasblase. Fachleute nennen den Vorgang Kavitation, und die dabei freiwerdende Energie erzeugt eine Erschütterung im Gewebe. Solche Vibrationen ließen sich bislang nur messen, indem Geräte direkt an den Stängel geklemmt wurden. Offen blieb die entscheidende Frage, ob diese Schwingungen auch die Luft erreichen, also aus einiger Entfernung als Schall aufzuzeichnen sind.
Diese Frage haben Forscher der Universität Tel Aviv beantwortet. Sie stellten Tomaten- und Tabakpflanzen in eine schallisolierte Box in einem stillen Keller und richteten Ultraschallmikrofone darauf, die Frequenzen zwischen 20 und 250 Kilohertz erfassen. Die Pflanzen waren zuvor unterschiedlich behandelt worden: Eine Gruppe hatte fünf Tage kein Wasser erhalten, bei einer zweiten war der Stängel durchtrennt worden, eine dritte blieb unberührt. Zur Kontrolle wurden zusätzlich leere Töpfe, unbehandelte Nachbarpflanzen und dieselben Pflanzen vor der Behandlung aufgezeichnet, damit sich Gerätegeräusche und Umgebungsschall sicher ausschließen ließen.
Das Ergebnis fiel eindeutig aus. Gestresste Pflanzen gaben deutlich mehr Laute ab als alle Kontrollgruppen, im Mittel etwa 35 Klicks pro Stunde bei trockenen Tomaten und rund elf bei trockenem Tabak. Unbehandelte Pflanzen blieben mit weniger als einem Laut pro Stunde praktisch stumm.
Der zeitliche Verlauf ist dabei aufschlussreicher als die reine Zahl. Wie die Universität Tel Aviv zu den Aufnahmen darstellt, begannen die Laute, bevor die Pflanzen sichtbar welkten, erreichten nach etwa fünf Tagen ohne Wasser ihren Höhepunkt und nahmen danach wieder ab, als die Pflanzen vollständig austrockneten. Die Klicks ähneln im Klang dem Aufplatzen von Luftpolsterfolie, ihre Lautstärke entspricht nach Angaben der Forscher ungefähr einem normalen Gespräch, nur eben in einem Frequenzbereich, den niemand hört.
Die Aufnahmen wurden anschließend einem Lernverfahren vorgelegt, das anhand der Klangmuster den Zustand der Pflanze bestimmen sollte. Es gelang, zwischen Wassermangel und Schnittverletzung zu unterscheiden und den Grad der Austrocknung abzuschätzen, und zwar auch dann, wenn die Aufnahmen nicht in der ruhigen Box, sondern in einem Gewächshaus mit Lüftern, Pumpen und Hintergrundgeräuschen entstanden. Damit wird aus einer Kuriosität eine mögliche Messmethode, denn Bewässerung ließe sich künftig danach steuern, wie stark ein Bestand klickt. Interessant ist auch, was der Befund nicht zeigt: Es handelt sich um einen körperlichen Nebeneffekt, nicht um eine Botschaft. Ähnlich unerwartete Lösungen kennt die Botanik auch bei der Nährstoffversorgung, etwa bei jener schwarzen Blume aus Thailand, die sich von Pilzen ernährt.
Die spannendste offene Frage betrifft die Empfänger. Zahlreiche Tiere hören im Ultraschallbereich, darunter Fledermäuse, Mäuse und viele Insekten. Ein Nachtfalter, der seine Eier ablegen will, könnte theoretisch daran erkennen, ob eine Pflanze in gutem Zustand ist, und ein Pflanzenfresser ebenso. Ob Tiere diese Laute tatsächlich auswerten, ist bislang nicht belegt und wird in Folgeuntersuchungen geprüft. Auch die Frage, ob Pflanzen selbst auf Schall reagieren, bleibt offen, wobei frühere Arbeiten derselben Arbeitsgruppe zeigen, dass Nachtkerzen den Zuckergehalt ihres Nektars erhöhen, wenn sie Flügelschlaggeräusche von Bestäubern ausgesetzt sind. Von einem Gespräch zwischen Pflanzen ist das weit entfernt.
Für die Praxis liegt der Reiz in der Zugänglichkeit. Mikrofone lassen sich in einem Bestand aufstellen, ohne eine einzige Pflanze zu berühren, und liefern ein Signal, das schon anschlägt, bevor das Auge etwas erkennt. Für die Grundlagenforschung verschiebt der Befund etwas anderes: Ein Feld voller Blumen, das für menschliche Ohren völlig still ist, gibt tatsächlich laufend Geräusche ab, die Information über den Zustand jeder einzelnen Pflanze tragen. Gehört hat sie nur bislang niemand.
Cell, Sounds emitted by plants under stress are airborne and informative; doi:10.1016/j.cell.2023.03.009