Immobil - aber nicht schutzlos

Wehrhafte Pflanzen

Pflanzen können nicht fortlaufen, fortschwimmen oder fortkriechen, wenn sie bedroht werden. Sie sind an einen festen Ort gebunden. Hilflos ausgeliefert sind sie möglichen Feinden trotzdem nicht.
31.05.2016, 00:00
Lesedauer: 7 Min
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Wehrhafte Pflanzen
Von Jürgen Wendler
Wehrhafte Pflanzen

Berberitzen haben eine besondere Strategie entwickelt, um mit Parasiten fertigzuwerden. Manche Forscher sprechen sogar von vorausschauendem Handeln.

imago stock&people

Pflanzen können nicht fortlaufen, fortschwimmen oder fortkriechen, wenn sie bedroht werden. Sie sind an einen festen Ort gebunden. Hilflos ausgeliefert sind sie möglichen Feinden trotzdem nicht.

Sie haben eine Vielzahl von Strategien entwickelt, um sich zu behaupten. Manche Wissenschaftler, so beispielsweise der Zellbiologe František Baluška von der Universität Bonn, sind in den vergangenen Jahren sogar so weit gegangen, Pflanzen eine gewisse Form von Intelligenz zuzuschreiben. Sie könnten sich so verhalten, dass sie aus einer Situation das Beste für sich herausholten. Baluška verwies in diesem Zusammenhang unter anderem auf das Verhalten von Pflanzenwurzeln, die ihre Umgebung auf Nahrung, Wasser und Salze absuchten und aktiv in Richtung bevorzugter Stellen wüchsen.

Verlockende Düfte

Tiere können für Pflanzen sowohl gefährlich als auch nützlich sein – Letzteres zum Beispiel dann, wenn es gilt, die Fortpflanzung zu sichern. Blüten haben unterschiedliche Farben und Formen und geben unterschiedliche Duftstoffe ab. Die Vielfalt ist in der Entwicklungsgeschichte des Lebens entstanden, weil die Pflanzen verschiedene Bestäuber anlocken müssen, um sich fortzupflanzen, darunter neben Insekten zum Beispiel Vögel und Fledermäuse. Die Tiere werden unter anderem von den Düften angelockt und erhalten als Belohnung für ihre Dienste süßen Nektar.

Insekten haben zwar keine Nase, die mit der von Menschen vergleichbar wäre, können aber dennoch riechen. Sie verdanken diese Fähigkeit ihren Antennen. Dort befinden sich Riechhaare, sogenannte Sensillen. Jedes dieser Haare funktioniert wie eine winzige Nase. Dass Pflanzen ihre Duftstoffe durchaus flexibel einsetzen können, haben Forscher unter anderem beim Kohlrabi beobachtet, einer mit dem Raps verwandten Blütenpflanze. Die Wissenschaftler stellten fest, dass sich die Duftsignale verändern, wenn Raupen an der Pflanze zu fressen beginnen. Statt des Blütendufts gibt diese Duftsignale aus ihren Blättern ab, die Schlupfwespen anlocken. Die Schlupfwespen töten die Raupen, indem sie ihre Eier in ihnen ablegen.

Raupen schaden Pflanzen

Eine Forschergruppe um Danny Kessler vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena hat kürzlich eine Studie veröffentlicht, die belegt, dass die auf dem amerikanischen Kontinent heimischen Tabakschwärmer mithilfe von Riechzellen an der Spitze ihres Saugrüssels am Duft erkennen, ob sich der Besuch einer Blüte lohnt. Der Duft liefert Hinweise auf die Aktivität einer Blüte und damit auch auf die Nektarproduktion. Nur bei duftenden Blüten halten sich die Falter lange auf, um Nektar zu trinken. Dabei bleibt so viel Pollen an ihrem Rüssel haften, dass sie später eine andere, ebenfalls duftende Pflanze bestäuben können. Mit Tabakschwärmern und Tabakpflanzen beschäftigen sich Forscher des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie aus guten Gründen schon seit einigen Jahren: Von ihnen lässt sich einiges über das komplizierte Zusammenspiel von Tieren und Pflanzen lernen.

Tabakschwärmer leisten Pflanzen Dienste, nutzen diese aber auch aus.

Tabakschwärmer leisten Pflanzen Dienste, nutzen diese aber auch aus.

Foto: picture alliance
Tabakschwärmer leisten den Pflanzen nicht nur wertvolle Dienste, sondern nutzen sie auch, indem sie ihre Eier auf ihnen ablegen. Die aus den Eiern geschlüpften Raupen fressen von den Pflanzen und fügen ihnen dabei erheblichen Schaden zu. Schon lange ist bekannt, dass Tabakpflanzen, die von Raupen angefressen werden, bestimmte Duftstoffe freisetzen. Mit ihrem Speichel nehmen die Raupen selbst Einfluss auf die Zusammensetzung der Duftstoffe, das heißt den chemischen Hilferuf der Pflanze. Mit diesen Duftstoffen lockt sie Feinde ihrer Feinde an. Im Falle des wilden Tabaks bedeutet das: Die Pflanze erreicht mit den Verbindungen, die aus verwundeten grünen Blättern abgegeben werden, dass Wanzen der Gattung Geocoris auftauchen. Diese greifen die jungen Raupen an, die die Blätter fressen. Darüber hinaus werden nach den Erkenntnissen von Wissenschaftlern in den Pflanzenblättern bestimmte Stoffe gebildet – sogenannte Protease-Hemmer –, die die Verarbeitung von Blatteiweißen im Körper der Raupen stören. Die Nahrung wird dadurch minderwertig, was zur Schwächung der Raupen führt.

Andere Pflanzen haben andere Wege gefunden, um sich vor gefräßigen Tieren zu schützen. Sie erzeugen Wachsschichten, von denen Insekten abrutschen, oder aber Stacheln, die Tiere fernhalten sollen. Besonders unangenehm kann die Begegnung mit Brennnesseln sein – auch für Menschen. Diese Pflanzen besitzen Brennhaare, die bei Berührung in die Haut eindringen und einen Stoff freisetzen, der einen brennenden Schmerz oder auch Entzündungen verursacht.

Giftiger Cocktail

Die Ackerschmalwand wiederum, eine in den gemäßigten Klimazonen weit verbreitete Pflanze, schützt sich mit einem Cocktail aus Stoffen, den Fachleute als „Senfölbombe“ bezeichnen. Zum Abwehrsystem der Pflanze gehören zum einen Pflanzenstoffe, die Glucosinolate genannt werden, und zum anderen ein Enzym namens Myrosinase. Enzyme sind Eiweißstoffe, die Reaktionen in Gang setzen. Wenn sich eine Raupe oder ein anderer Schädling über ein Blatt hermacht, werden Glucosinolate und Myrosinase, die beide für sich allein ungiftig sind, freigesetzt. In einer chemischen Reaktion zerfallen die Stoffe zu einer Vielzahl giftiger Abbauprodukte. Mit anderen Worten: Die Senfölbombe entfaltet ihre Wirkung.

Die Gewöhnliche Berberitze, die auch als Sauerdorn bezeichnet wird, ist ein in Europa und Asien weit verbreiteter Strauch. Sie ist mit der nordamerikanischen Mahonie (Mahonia aquifolium) verwandt, die sich seit einigen Jahren auch in Europa ausbreitet. 2014 haben deutsche Forscher in einem Fachjournal von Hinweisen berichtet, dass Gewöhnliche Berberitzen äußere und innere Einflüsse unterscheiden und Risiken abschätzen könnten.

Berberitze lässt Samen absterben

Ein Parasit der Berberitze ist die Sauerdorn-Bohrfliege. Sie sticht die Beeren an, um ihre Eier darin abzulegen. Wenn es Larven schaffen, sich zu entwickeln, kann es passieren, dass sie die Samen in der Beere auffressen. Eine Besonderheit der Berberitze besteht darin, dass die Beeren in der Regel zwei Samen enthalten und dass die Pflanze in der Lage ist, die Entwicklung der Beeren zu stoppen, um Energie zu sparen. Dieser Mechanismus wird nach den Erkenntnissen der Wissenschaftler auch zur Bekämpfung des Parasiten eingesetzt. Der Hintergrund: Wenn ein Samen mit dem Parasiten befallen ist und dieser sich entwickelt, wird er am Ende auch den zweiten Samen fressen. Lässt die Pflanze jedoch den befallenen Samen absterben, stirbt auch der Parasit, und der zweite Samen wird gerettet. Bei ihren Untersuchungen einer großen Zahl von Beeren stellten die Forscher fest, dass die Samen in den von Parasiten befallenen Früchten nicht immer abgetötet wurden. Wie sich die Pflanze verhielt, hing davon ab, wie viele Samen sich in der Beere befanden.

Von der Natur lernen

Enthielt die befallene Frucht zwei Samen, dann ließen die Pflanzen in 75 Prozent der Fälle den befallenen Samen absterben und retteten so den zweiten Samen. Enthielt die befallene Frucht hingegen nur einen Samen, dann ließen die Pflanzen diesen befallenen Samen nur in fünf Prozent der Fälle absterben. In diesem Fall spekuliert die Pflanze nach den Angaben der Forscher offenbar darauf, dass die Larve von selbst abstirbt. Dies könne tatsächlich geschehen. Wenn die Pflanze den Samen absterben lassen würde, hätte sie die gesamte Frucht vergebens angelegt. Ihre Ergebnisse werteten die Wissenschaftler als Hinweis auf ein vorausschauendes Handeln der Gewöhnlichen Berberitze. Wie die Informationsverarbeitung in der Pflanze funktioniert, konnten sie allerdings nicht sagen.

Für die Schutzstrategien von Pflanzen interessieren sich Forscher nicht allein aus bloßem Erkenntnisdrang, sondern auch, weil mehr Wissen über den biologischen Pflanzenschutz am Ende auch dem Menschen helfen könnte. In etwas mehr als einem halben Jahrhundert ist die Zahl der Menschen auf der Erde von rund drei auf inzwischen mehr als sieben Milliarden gestiegen. Die pro Kopf verfügbare landwirtschaftliche Fläche hat abgenommen. Um die Menschheit zu ernähren, bedarf es hoher Erträge, und diese können nur erzielt werden, wenn möglichst wenig Schäden an Pflanzen entstehen. Im Bemühen, Pflanzen besser zu schützen, versuchen Experten, von der Natur zu lernen. Sie tun dies nicht zuletzt deshalb, weil die bislang in großen Mengen eingesetzten Pestizide eine ganze Reihe von unerwünschten Auswirkungen haben können. Eine Möglichkeit besteht zum Beispiel darin, natürlichen Feinden von Schädlingen die Möglichkeit zu geben, sich im Bereich der zu schützenden Pflanzen anzusiedeln.

Pestizide töten Amphibien

Pestizide sind chemische Stoffe, die Lebewesen auf unterschiedliche Arten schaden können. Sie können sie vertreiben, schwächen, ihr Wachstum oder ihre Vermehrung hemmen oder sie töten. Hinter dem Sammelbegriff können sich Mittel gegen Unkräuter, die als Herbizide bezeichnet werden, ebenso verbergen wie Mittel gegen Pilze (Fungizide) oder Insekten (Insektizide). Die Zahl der unterschiedlichen Pestizide, die weltweit als Pflanzenschutzmittel eingesetzt werden, geht in die Tausende. Die Nutzung von Pestiziden birgt die Gefahr, dass sie sich im Boden anreichern, in Flüsse und Seen gespült werden und nicht nur die Schädlinge, sondern auch andere Lebewesen schädigen. So haben Forscher zum Beispiel nachgewiesen, dass unter dem Einfluss von Pestiziden Amphibien wie Frösche und Kröten sterben.

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