Kunnen planten horen en praten? 

Het bos bruist letterlijk van het leven. Insecten en dieren communiceren met elkaar door middel van trillingen. Zelfs in de wortels van bomen en planten borrelt het geluid van kleine luchtbelletjes. Al deze geluiden zijn echter zo hoog of laag, dat wij het niet kunnen horen.

Er zijn aanwijzingen dat insecten en planten ook elkaars geluiden kunnen “horen”. Bijen zoemen bijvoorbeeld precies op de juiste frequentie om pollen los te maken van tomaten en andere bloeiende planten. En schorskevers kunnen de luchtbellen waarnemen die een plant voortbrengt, een teken dat bomen droogtestress ervaren.

Geluid is zo fundamenteel voor het leven, dat sommige wetenschappers nu denken dat er een kern van waarheid zit in de folklore die stelt dat mensen kunnen communiceren met planten. En dat planten geluid gebruiken om met elkaar te communiceren.

Monica Gagliano is plantfysioloog aan de University of Western Australia in Crawley.

“Als zelfs bacteriën elkaar kunnen signaleren door middel van trillingen, waarom planten dan niet”, vraagt ze zich af. “Geluid is overweldigend, het is overal. Het leven zal dat voordeel zeker in al zijn vormen hebben gebruikt,” vertelt ze OurAmazingPlanet.

Gagliano en haar collega’s toonde onlangs aan dat de zaailingwortels van maïs een spinnend geluid produceren op een sterkte van bijna 220-Hertz, en de wortels zenden klikgeluiden uit van een soortgelijke melodie. Een ander onderzoek onthulde dat zaailingen van chili hun groei versnellen als er vervelende venkelplanten in de omgeving zijn. De chilizaailingen waren voor dit onderzoek geplaatst in een doos die wel geluid doorliet, maar geen geur. De venkel geeft chemische stoffen af waardoor andere planten langzamer groeien. De onderzoekers denken dus dat de chiliplanten sneller groeiden in afwachting van de chemicaliën – maar alleen omdat ze de plant hoorden, niet omdat ze deze roken.

“We hebben vastgesteld dat planten reageren op geluid en ook hun eigen geluiden maken”,  vertelt Gagliano. “Het voor de hand liggende doel van het geluid zou communicatie met anderen kunnen zijn.”

Gagliano stelt zich voor dat deze signalen tussen wortels een organische schakelkast maken van een bos. “Als je bedenkt dat hele bossen met elkaar verbonden zijn door netwerken van schimmels, gebruiken planten deze schimmels misschien wel op de manier waarop wij gebruik maken van het internet, en verzenden ze akoestische signalen via dit web. Wie weet,” zei ze.

Als planten inderdaad berichten versturen via geluid, zoals andere levensvormen ook doen, dan is dat slechts een van de vele communicatiemiddelen. Er is meer onderzoek nodig om Gagliano’s beweringen te ondersteunen, maar er zijn veel manieren waarop het luisteren naar planten al vruchten afwerpt.

Wanneer de bubbel barst

Wetenschappers erkenden in de jaren ’60 van de vorige eeuw voor het eerst dat luisteren naar bladeren de gezondheid van de plant onthult.

Wanneer bladeren hun poriën openen om kooldioxide op te vangen, verliezen ze enorme hoeveelheden water. Om dit vocht te vervangen, zuigen wortels water uit de grond, en sturen dit hemelwaarts door een reeks buisjes, het xyleem. Pitmembranen, in wezen tweewegkleppen, sluiten elk van deze duizenden minuscule buisjes. Hoe droger de bodem, hoe meer spanning zich opbouwt in het xyleem, tot er met een poppend geluid een luchtbel door het membraam wordt getrokken.

Voor sommige planten zijn die embolieën dodelijk – zoals bij menselijke bloedvaten – omdat de gasbellen de doorstroming van water blokkeren. Hoe meer lucht in de buizen, hoe moeilijker het is voor planten om water op te trekken, legt Katherine McCulloh uit. McCulloh is plantecofysiologist aan de Oregon State University.

Maar onderzoekers die naar planten luisterden, ontdekten dat bepaalde soorten, zoals pijnbomen en Douglas sparren, de schade op dagelijkse basis of zelfs ieder uur kunnen repareren.

“Deze cycli van embolievorming en bijvullen zijn gewoon dingen die elke dag gebeuren. De plant is gelukkig, het is gewoon een leven van dag-tot-dag,” aldus McCulloh. “Naar mijn mening is dit revolutionair in termen van de plantenbiologie. Toen ik leerde over de manier waarop planten water verplaatsen, ging het om een passief proces gedreven door verdamping uit bladeren. We beginnen te beseffen dat dat gewoon niet waar is. Het is een volledig dynamisch proces.”

Luisteren naar planten

De technologie om te horen hoe bubbels ploppen in planten is eigenlijk heel simpel. Akoestische sensoren, die zijn ontworpen om scheuren in bruggen en gebouwen op te sporen, vangen de ultrasone plopgeluiden op. Een piëzo-elektrisch element gaat via een versterker naar een oscilloscoop die de golfvorm van elk plop meet. De akoestische sensor is prijzig, maar botanicus Dan Johnson van de Duke University krijgt financiering van de National Science Foundation en het Amerikaanse ministerie van Landbouw om deze zomer een goedkopere versie te bouwen. Hij geeft de emboliedetector aan de leerlingen van de North Carolina School of Science and Mathematics in Durham.

“Ik denk dat planthydrauliek het puzzelstuk zal zijn dat ons vertelt welke soorten bij klimaatverandering zullen overleven en welke soorten zullen sterven”, vertelt Johnson aan OurAmazingPlanet. “Planthydrauliek zal ons vertellen hoe onze toekomstige bossen er over 50 jaar uitzien.”

Twee geologen in Arizona bouwen ook aan een goedkope akoestische detector, gefinancierd door crowdfunding voor een bedrag van ongeveer $1.000.

“We raakten gefascineerd door de gedachte naar de ‘leidingen’ van de saguaro cactus te kunnen luisteren”, zegt Lois Wardell, eigenaar van adviesbureau Arapahoe SciTech. Wardell en geofysicus Charlotte Rowe beginnend met een 3-meter hoge saguaro in een pot. Ze hopen onderscheid te kunnen maken tussen de cactussen die uitdrogen en degenen die andere milieu-stress ervaren. “We proberen om deze twee signalen te onderscheiden: ik heb het koud versus ik heb echt dorst,” legt Wardell uit. “We zijn er al in geslaagd om een ​​paar krijsen te produceren.”

Wat planten zeggen over droogte

Akoestische emissie, of het geluid van barstende luchtbellen, kan ook veronderstellingen verwerpen over de effecten van droogte op planten.

In het droge zuidwesten werd Johnson verrast door de ontdekking dat planten die werden veronderstelt het best tegen droogte te kunnen, zoals jeneverbessen, het slechtst waren in het repareren van embolieën. Breedbladige planten, zoals rododendrons en hazelaars, waren beter in het repareren van schade veroorzaakt door droge ‘leidingen’.

“Tijdens de ongelooflijke droogte van dit moment doen de soorten waarvan we voorspeld hadden dat ze zouden sterven precies het tegenovergestelde,” zegt Johnson. “We zien veel sterfgevallen onder jeneverbessen, en dat zijn de planten die het best tegen droogte kunnen in dat gebied. En dat terwijl de meeste van de breedbladige planten gaan slapen en de embolieën die zich voordoen de volgende lente repareren, wanneer er meer water is.”

Johnson voorspelt dat in toekomstige periodes van ernstige droogte de planten die het moeilijker hebben om van embolieën te herstellen, meer kans hebben om te sterven. “De planten die embolieën kunnen repareren zullen overleven”, zei hij.

Gagliano, die woont in het door droogte getroffen Australië, is ook enthousiast over de mogelijkheid om droogtesignalen te decoderen. “We weten niet of deze emissies ook informatie verstrekken aan planten in de buurt. Planten hebben manieren om zichzelf te beschermen als het water opraakt, en ze zijn echt goed in het delen van informatie over gevaar, zelfs als ze moeten delen dat ze gaan sterven.”

Geluid waarnemen op tast

Critici van Gagliano’s onderzoek wijzen erop dat niemand structuren heeft gevonden, op welke plant dan ook, die lijken op een mond of oren. Ook hebben de onderzoeken niet kunnen aantonen dat planten met elkaar “praten”.

“Dit is vrij provocatief en de moeite van het volgen waard, maar er is niet echt veel bewijs voor akoestische communicatie,” zegt Richard Karban. Karban, werkzaam aan de University of California, is expert in hoe planten via chemische signalen communiceren.

Maar eenvoudiger levensvormen redden zich prima zonder complexe geluidreceptoren en -producenten. Amorpha juglandis-rupsen fluiten door lucht uit gaten in hun zijden te persen. Vliegende insecten doen alsof ze dood zijn wanneer ze een vleermuissonar voelen klikken. Regenwormen ontvluchten de trillingen van tegemoetkomende mollen.

Uiteraard kan er een andere verklaring zijn voor de schijnbare reactie op klank die door Gagliano is vastgesteld. Eén die ook beredeneert hoe talloze onderzoekers en tuiniers (waaronder Charles Darwin) plantengroei manipuleerden met muziek.

Kan het een gevoel van aanraking zijn, waardoor planten lijken te reageren op geluid?

Zelfs de mens kan geluid waarnemen zonder te horen, zegt Frank Telewski, botanicus aan de Michigan State University en expert over hoe bomen reageren op wind.

“Hoe vaak zat je naast iemand die zijn autoradio op volle toeren had staan? Je kunt dat echt voelen kloppen in je borst,” zei hij.

Bomen nemen aanrakingen waar en reageren erop, zoals wind of een dier dat passeert. Net als de wind is geluid een golf die door de lucht reist. In feite heeft een boom wind nodig om te groeien, vertelde Telewski. “Als je een zaailing stekt, doe je het een beetje een slechte dienst, want een boom moet beweging kunnen waarnemen. Het is net als fysiotherapie voor de boom. Als je de zaailing te strak stekt, is het niet mogelijk voor de plant om sterker weefsels te produceren.”

Maar Telewski staat open voor het idee dat planten communiceren door middel van geluid. Hij zei dat in de afgelopen jaren onderzoekers in China hebben bewezen dat ze de plantenopbrengst kunnen verhogen door het uitzenden van geluidsgolven op bepaalde frequenties. Andere groepen hebben onderzocht hoe verschillende frequenties en intensiteiten van geluiden gen-expressie veranderen. Hun onderzoeken concluderen dat akoestische trillingen metabolische processen veranderen in planten. Sommige van de heilzame trillingen verdrijven ook vervelende insecten die het voorzien hebben op de gewassen.

“We zijn er nog niet”, zegt Telewski over de inspanning om plantencommunicatie te bewijzen. “Soms blijkt een fantastische hypothese waar te zijn, maar er moet fantastisch bewijs zijn om dit te ondersteunen.”

Antwoord op de critici

Karban merkt op dat het werkveld op plantgebied niet erg ontvankelijk is voor nieuwe ideeën. Het idee dat planten konden praten via geur of vluchtige chemicaliën, werd ronduit weggehoond in de jaren 1980. Maar Karban en anderen gingen door om te bewijzen dat planten hun buren voor dreigend gevaar kunnen waarschuwen door chemische signalen in de lucht te verspreiden. “Op sommige momenten in mijn carrière heb ik geprobeerd om nieuwe ideeën te promoten, maar dat is heel moeilijk”, vertelde Karban.

Gagliano laat zich niet afschrikken door de scepsis. “Ik werd naar het geluid geleid door de lange traditie van folklore over mensen die praten met en luisteren naar planten en planten die geluiden maken”, aldus Gagliano. “Ik wilde zien of er enige wetenschappelijke basis is voor iets dat zo hardnekkig in stand blijft in onze cultuur.”

Maar het geklik van maïswortels zit aan de onderkant van de menselijke gehoorgrens. “In theorie kunnen we het horen, maar deze klikken worden uitgezonden door wortels in de grond, dus de waarheid is dat we het waarschijnlijk niet zouden horen”,  verklaart ze. En de koolzuurhoudende luchtbellen die barsten in xyleem zijn ultrasoon, ongeveer 300 kilohertz, en alleen detecteerbaar door insecten en enkele andere dieren.

Dit voorjaar zullen Gagliano en haar medewerkers meer planten screenen op communicatieve vaardigheden. “We zullen zien of sommige groepen planten wellicht meer spraakzaam zijn dan anderen, en of sommige planten specifieke eisen hebben voor geluid”, legt ze uit. Ze zijn ook van plan om geluiden op te nemen van planten en deze af te spelen, om te zien wat voor soort reactie ze teweegbrengen in andere planten.

“Sjamanen zeggen dat ze leren van plantgeluiden. Misschien zijn zij afgestemd op dingen waar wij geen aandacht aan besteden”, aldus Gagliano. “Het is echt fascinerend. Misschien hebben we die verbinding verloren en is de wetenschap klaar om deze verbinding te herontdekken.”

Bron ©PiepVandaag.nl Isabelle Oostendorp