07.12.2016

Die Pavlov‘schen Pflanzen: Eine neue Studie zeigt, dass Pflanzen aus Erfahrung lernen können

Eine neue Studie zeigt, dass Pflanzen offensichtlich aus ihren Erfahrungen lernen können. Dies wirft interessante Fragen über die kognitive Wahrnehmung von Pflanzen auf, schreibt Prudence Gibson.

Fragestellung: Als ich die australische Evolutionsökologin Monica Gagliano im Jahre 2014 zum ersten Mal traf, trug sie bunte Paisley-Hosen und hielt gerade einen sehr lebhaften Vortrag auf einer Environmental Humanities-Konferenz in Canberra.

Trotz ihrer leidenschaftlichen Präsentation roch es aber im Raum nach Ärger - irgendetwas stimmte nicht: eine Frau auf dem Nebensitz rutschte ständig auf ihrem Stuhl hin und her, der Mann zu meiner Linken hatte seine Arme verschränkt und gab ständig Seufzer von sich, die Bände sprachen.

Weshalb das alles? Weil Gagliano Phrasen wie "Pflanzenkognitive Ökologie", "Lernen und Kommunikation" benutzte. Und weil sie Bereiche des Wissens ansprach und auch jetzt noch anspricht, welche manch einer als Bedrohung der Souveränität des Menschen über die Natur empfindet.

An jenem Tag vor drei Jahren in Canberra wurde Gaglianos Zeitrahmen in Frage gestellt. Die Wiederholungsrate ihrer Experimente wurde kritisch hinterfragt und ihr Instrumentarium untersucht. Doch trotz des Widerstandes glaube ich, dass ihre Arbeit bahnbrechend ist und eine neue Debatte über Pflanzenwahrnehmung und Ethik eröffnen wird.

Sensible Pflanzen
Im bekannte Artikel von Michael Pollan im New Yorker, „Die intelligenten Pflanze“, wurde Gagliano den Lesern als jemand vorgestellt, deren Experimente das Konzept der kognitiven Wahrnehmung auf die Pflanzenwelt überträgt.

Das Problem, das sie dabei anspricht ist, dass sich, wenn Pflanzen Gehirn-ähnliche Funktionen haben und gefühlsmäßige Entscheidungen treffen, unsere vorherrschende Wahrnehmung der Natur und von uns selbst ändern muss.

Diese Auswirkungen bedürfen einer weiteren Analyse, aber vorher müssen noch weitere Experimente durchgeführt werden. Gagliano baute für ihre Mimosa Pudica-Pflanzen, die auch als "sensible" Pflanzen bekannt sind einen Apparat, in dem die Pflanzen in regelmäßigen Abständen plötzlich um etwa einen Fuß fallengelassen werden konnten.

Anfangs zog sich die Pflanze nach dem Fallen zurück und kräuselte ihre Blätter, aber nach einigen Wiederholungen reagierte sie nicht mehr darauf. Sie hat also offenbar nicht nur eine Verhaltensweise „erlernt“ sondern sich auch (ohne Gehirn!) daran erinnert.

Gagliano wiederholte das Experiment in Intervallen und stellte fest, dass auch nach einer Pause von einem Monat oder mehr die Mimosen ihre Blätter zurückzogen, nachdem sie fallen gelassen worden waren.

Wie funktioniert das? Nach Gagliano:

Pflanzen haben zwar kein Gehirn oder neuronales Gewebe, aber sie besitzen ein hochentwickeltes Kalzium-basiertes Signalnetzwerk in ihren Zellen, das den Gedächtnisprozessen bei Tieren ähnelt.

Gagliano hat ihre Erkenntnisse veröffentlicht und verschiedene wissenschaftliche Bücher über Pflanzenforschung, ethische Implikationen und veränderte Wahrnehmungen herausgegeben. Sie hat zusammen mit dem auf Umweltthemen spezialisierten Anwalt Alessandro Pelizzon und anderen über die Sprachprobleme beim Schreiben über die Pflanzenwelt zusammengearbeitet.

Es gibt kein Vokabular zur Beschreibung gehirnähnlicher Pflanzenstrukturen, das über die reinen Gefäßprozesse oder die zum Überleben wichtige Prozesse hinausgeht, und auch keines bezüglich Entscheidungsfindung, Empfindung, Intelligenz, Lernen und Gedächtnis in der Pflanzenwelt.

Viel Arbeit muss noch von Künstlern und Humanforschern geleistet werden, um diese Vokabeln gemeinsam zu entwickeln. Gelehrte wie Michael Marder, Dalia Nassar, Natasha Myers und ich selbst arbeiten auf diesem Gebiet, wo es ein ganzes Gebiet hochentwickelter Aktivität im Pflanzenreich geben kann, welche die Menschen bisher noch nicht ansatzweise verstanden haben.

Gagliano und Kollegen werden in Kürze ein Buch mit dem Titel The Language of Plants herausgeben, das sich mit diesem komplexen und provokativen Problem beschäftigt, dem Nachfolger ihres vorherigen Buches The Green Thread.

Pavlov‘sche Pflanzen
Gagliano und ihre Kollegen haben jüngst einen Artikel in Nature Scientific Reports veröffentlicht, das unser menschliches Selbstverständnis ins Wanken bringen könnte.

Dies ist ein großer Coup für die Pflanzenwissenschaftlerin, deren Artikel von Zeitschriften schon zur Veröffentlichung abgelehnt wurden, weil sie Pflanzenphysiologie in den Bereich der Philosophie zu verlagern versuchte, indem sie Tierstudien zur Erforschung von Empfindungen auf die Pflanzenwelt übertrug. Spiegelt diese Vorsicht der Zeitschriftenredakteure etwa eine Furcht vor dem Status unseres menschliche Seins in der Welt wider?

Der neuerschienene Artikel erklärt ihre jüngsten Experimente, mit welchen sie demonstrieren möchte, dass Pflanzen über klassische Konditionierung "lernen" können, ähnlich wie das klassische Experiment mit dem Pavlov‘schen Hund.

Anstatt Nahrung als Belohnung (der unbedingte Anreiz) und einer Glocke als neutralem Reiz (der konditionierte Anreiz) benutzte sie Licht als Belohnung und Luftströmung als neutralen Reiz.

Gagliano und ihre Kollegen nutzten den Luftstrom eines Ventilators, um der Pflanze die Position und die Zeit des Lichts vorherzusagen. Sie fanden heraus, dass die so vom Ventilator beeinflussten Pflanzen stets in Richtung der Quelle des Luftstroms wuchsen, auch wenn kein Licht vorhanden war, aber nur, wenn sie vorher darauf "trainiert" wurden. Dies ist wie das Klingeln die Glocke durch Pavlov, die bei Hunden die Speichelsekretion anregte, auch wenn es kein Fressen gab.

In einem simulierten Tagesrhythmus (Temperatur- und Licht- / Dunkelheit) entwickelten Gaglianos Erbsen (Pisum sativum) ein Gefühl für die jeweilige Tageszeit, was bekanntermaßen auch Verhaltensweisen bei Tieren wie zum Beispiel das Lernen reguliert.

Dieses Experiment beweist allem Anschein nach assoziatives Lernen in Pflanzen. Gagliano hat demonstriert, dass Pflanzen auf Licht und Nahrung nicht nur reagieren, um zu überleben. Sie treffen auch ganz bewusst Entscheidungen und haben die Fähigkeit zu prognostizieren.

Diese Erkenntnisse werfen unbequeme Fragen auf. Haben Pflanzen genauso wie Tiere ein Bewusstsein? Wenn Pflanzen lernen, auswählen und assoziieren können, was bedeutet das für unsere ethische Beziehung mit ihnen? Können Menschen aus den adaptiven Leistungen von Pflanzen lernen?

Dass sie auf Licht, Ventilatoren und Temperatur auf diese Weise zu reagieren zeigt, dass die Fähigkeiten von Pflanzen weitaus höher entwickelt sind als bisher gedacht. Die philosophischen und ethischen Auswirkungen dieser Erkenntnis sind verblüffend.

Sie werfen auch weitere Fragen über die Pflanzenwelt auf, die wir historisch als passiv und untätig angesehen haben. Wie können Pflanzen kognitive Wahrnehmung haben, da sie kein Gehirn besitzen? Und doch führen sie Funktionen aus, die wir typischerweise mit einem Gehirn verbinden.

Wohin führt uns das alles? Nun, in unruhige Gewässer - darum steigen Sie mit ins Boot und paddeln Sie. Uns steht eine raue philosophische Fahrt bevor!

Prudence Gibson, Kunstschriftstellerin und Tutorin, University of New South Wales (UNSW).