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Bäume und Menschen. Parallelen in ihren Verhaltensweisen

Wissenschaftlicher Aufsatz 2017 18 Seiten

Biologie - Botanik

Leseprobe

Inhalt

2 Einleitung

3 Kommunikation
3.1 Olfaktorische Wahrnehmung
3.2 Auditive Wahrnehmung

4 Gustatorische Wahrnehmung

5 Sozialverhalten
5.1 Gruppenkuscheln
5.2 Netzwerke
5.3 Fortpflanzung
5.4 Mutterschutz

6 Lernfähigkeit

7 Zusammenfassendes Fazit

8 Anhang

9 Quellenverzeichnis

Literaturquellen

Internetquellen

Bildquellen

2 Einleitung

Diese Facharbeit behandelt Parallelen zwischen Bäumen und Menschen. Da Bäume bei der Fotosynthese das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid (CO2) aufnehmen, wird es auf der Erde gespeichert, wodurch weniger CO2 in die Atmosphäre gelangt und der Treibhauseffekt verringert wird. Zudem ist es bereits erwiesen, dass Wälder eine positive Wirkung auf das Immunsystem des Menschen haben (vgl. Cervinka et al. 2014). Trotzdem kommt es global zu Rodungen von Wäldern. Der Treibhauseffekt wird verstärkt. Der Klimawandel schreitet voran. Daher versuche ich mit dieser Arbeit das Bewusstsein der Menschen gegenüber Bäumen positiv zu bestärken, indem ich Parallelen zwischen beiden aufzeige und untersuche. Ziel soll sein, Bäume als interagierende Lebewesen, genau wie Tiere und Menschen anzusehen. Da wir im anatomischen Sinne sichtlich wenige Gemeinsamkeiten mit Bäumen haben, werde ich den Schwerpunkt auf die Verhaltensweisen setzen, die Ähnlichkeiten zu menschlichen Verhaltensweisen aufweisen. Dabei werde ich meinen Schwerpunkt auf das Kommunikations- und Sozialverhalten verlagern. Im Zuge dessen soll die Frage, ob und inwieweit Parallelen in den Verhaltensweisen zwischen Bäumen und Menschen auszumachen sind, behandelt und beantwortet werden. Studien, Beobachtungen und wissenschaftliche Erkenntnisse über die pflanzliche Neurobiologie, die Aufschluss über das Verhalten von Pflanzen und Bäumen liefern, werden herangezogen. Diese werden mit verschiedenen Modellen und Theorien zum menschlichen Verhalten verglichen, um Gemeinsamkeiten zu erschließen. Dabei werde ich ein großes Spektrum an Arbeiten von Wissenschaftler und Forscher aus der ganzen Welt verwenden und in Frage stellen, um mögliche Gemeinsamkeiten in den Verhaltensweisen zwischen Bäumen und Menschen möglichst präzise darzustellen. Diese sollen zudem kritisch nach dem Grad der Gemeinsamkeit bewertet und zum Teil auf molekularer Ebene untersucht werden.

Stumm, passiv, willenslos. Ein Stamm, viele Äste und ein riesiges Blätterdach. Ein Produkt der Natur. Zu leblos erscheinend, um es als intelligentes Lebewesen zu betrachten. Für viele mag diese Betrachtungsweise Realität sein. Doch genau diese Betrachtungsweise gilt es zu ändern. Wussten sie, dass Bäume in der Lage sind Töne wahrzunehmen und auf diese zu reagieren? Dass Bäume lernfähig sind und ein komplexes Sozialverhalten aufweisen? Oder genau wie wir Menschen miteinander kommunizieren? Die folgenden Seiten werden ihnen Aufschluss über diese und weitere Verhaltensweisen liefern.

3 Kommunikation

Wir Menschen kommunizieren, indem wir durch unsere Sinne Eindrücke der Umwelt wahrnehmen und uns über diese, unsere Gedanken, Gefühle, Ziele und weitere Informationen mit anderen aktiv austauschen. Dabei findet eine Interaktion zwischen Sender und Empfänger nach dem klassischen Shannon-Weaver-Modell statt. Hierbei wird ein Signal, ausgehend von einem Sender, gesendet. Es gelangt durch einen Kanal zu dem Empfänger des Signals (vgl. Röhner, Schutz 2012: 17). Dieses Modell ist lediglich für menschliche Protagonisten entwickelt. Im Folgenden werde ich es auf Bäume übertragen, um Parallelen in dem Kommunikationsverhalten zwischen Bäumen und Menschen darzustellen und einzugrenzen.

3.1 Olfaktorische Wahrnehmung

Peter Wohlleben spricht Bäumen die Fähigkeit zu, Düfte ihrer Artgenossen wahrzunehmen und auf sie zu reagieren. So ist bei Schirmakazien (Vachellia tortilis) in Afrika zu beobachten, dass wenn Giraffen beginnen Blätter von der Vachellia tortilis zu fressen, Ethylen, ein sog. Phytohormon, produziert wird. Dieses gibt dem/n Empfänger/n das Signal, Giftstoffe in den Blättern einzulagern. Geschieht dies, sind die Blätter ungenießbar für die Giraffen (vgl. Wohlleben 2015: 14).

Durch eine Veränderung des Membranpotenzials wird eine Depolarisation an der Bissstelle ausgelöst. Daraus folgt ein Aktionspotenzial, wie im menschlichen Nervensystem, welches die Ausschüttung der Duftstoffe, sowie das Einlagern von Giftstoffen in den Blättern zur Folge hat. Ein Aktionspotenzial beschreibt eine Veränderung der Spannung an den Membranen von menschlichen, tierischen und pflanzlichen Zellen. Dies ergibt sich durch den Fluss von Mineralien zwischen intra- und extrazellulärem Raum (vgl. Faller 2012: 100). Dem Shannon-Weaver-Modell zu urteilen, findet hier ein Informationsaustausch statt. Die angefressene Vachellia tortilis, der Sender, versendet mittels Pheromon-bildenden Zellen, dem Kodierer, das Signal, Giftstoffe in den Blättern einzulagern. Dieses Signal, in Form von Ethylen, wird durch den Kanal „Luft“ an den Kodierer, Zellen des Empfänger-Baumes, die Geruchsstoffe aufnehmen und aus Folge dessen elektrische Signale im Baum senden können, weitergeleitet (vgl. Abbildung 2 im Anhang). Dabei zu berücksichtigen ist jedoch, dass der Empfänger nicht unbedingt ein anderer Baum, sondern auch die Blätter des Senders sein können. Der Baum kann bei einem Befall durch Prädatoren mittels elektrischer Signalweiterleitung über den ganzen Baum die Information eines Befalles verbreiten. Da dies jedoch deutlich langsamer als beim Menschen geschieht, und zwar mit einer Geschwindigkeit von einem Zentimeter pro Sekunde, bedient sich der Baum an der Signalweiterleitung durch Duftstoffe (vgl. Bodderas 2010). Diese gelangen durch den Luft-Kanal zu den anderen Blättern des Baumes. Diese Art der Kommunikation innerhalb eines Individuums stellt eine aktive Kommunikation mit anderen Individuen infrage (vgl. Anhäuser 2007: 64-64).

Dies belegt trotz alledem die Fähigkeit der Pflanze zur olfaktorischen Wahrnehmung, und damit Informationen anhand von Gerüchen aufzunehmen, wie es bei menschlichen Empfängern durch das Vomeronasal Organ in der Nasenscheidewand durch z.B Pheromone, die unterbewusst das Signal von Zuneigung oder Abneigung zu dem Sender signalisieren, geschieht (vgl. Roland 2010). Der Mensch kann jedoch entscheiden mit wem er olfaktorisch kommunizieren möchte, indem er sich zu einem anderen Individuum begeben kann. Der Baum kann dies nicht. Er ist sein ganzes Leben an einen Standort gebunden und bei diesem Mittel der Kommunikation vom Wind abhängig.

3.2 Auditive Wahrnehmung

Menschen können Töne wahrnehmen. Bäume sind ebenfalls in der Lage auditiv Signale wahrzunehmen. Dies zeigte eine Forschung, die sich mit der Bioakustik von Pflanzen beschäftigt. Hierbei wurden Getreidesämlinge untersucht. Die Wurzeln der Setzlinge geben Geräusche auf einer Frequenz von 220 Hertz ab. Exakt in diesem Frequenzbereich richten sich die Wurzelspitzen in die Richtung aus der das Geräusch von 220 Hertz ausgeht (vgl. Gagliano 2012: 1ff., Abbildung 1 im Anhang). Man geht nun davon aus, dass nicht nur Getreidesämlinge, sondern auch die Wurzeln aller Pflanzen, oder zumindest die der Bäume, diese Töne abgeben und auf sie reagieren können. Damit wird im Rahmen des Shannon-Weaver-Modells deutlich, dass hier ein Individuum mit einem anderen kommuniziert und Informationen austauscht. Dabei ist die eine Pflanze der Sender, deren Wurzel der Kodierer und der Untergrund der Kanal, indem entsprechendes Signal (Ton auf einer Frequenz von 220 Hertz) durch Vibration gesendet wird. Eine andere Wurzel ist wiederum der Dekodierer und der zugehörige Baum der Empfänger (vgl. Abbildung 2 im Anhang). Ob diese Art der Kommunikation aktiv oder passiv ist, ist unklar. Ebenso wie oder warum der Baum bzw. die Wurzeln Töne erzeugen.

Viel anders funktioniert die auditive Wahrnehmung beim Menschen nicht: Der Schall, verursacht durch die Stimmbänder des homo sapiens, trifft durch den äußeren Gehörgang (Meatus acusticus externus) auf das Trommelfell (Membrana tympani), welches ihn durch Schwingungen an das Mittelohr weitergibt. Von dort aus gelangen die Schwingungen durch das Innenohr an Haar-Sinneszellen, die wiederum ein elektrisches Signal an das Gehirn senden (vgl. Faller 2012: 646). Demnach unterscheidet sich die auditive Kommunikation in den unterschiedlichen Komponenten des Shannon-Weaver-Modells, jedoch nicht in dem eigentlichen Grundprinzip.

Einen weiteren Nachweis dafür, dass Pflanzen auditiv wahrnehmen können, zeigt eine Studie aus Italien. Dort wurden 10 Jahre lang Weinreben mit klassischer Musik beschallt. Die beschallten Weinreben wiesen ein besseres Wachstum der Früchte auf. Damit hat die Beschallung positive Auswirkung auf die Vitalität der Pflanze (vgl. Bodderas zit. n. Mancuso 2010). Eine Kommunikation wird dabei nicht ersichtlich.

4 Gustatorische Wahrnehmung

Ein Nachweis für eine gustatorische (geschmackliche) Wahrnehmung der Pflanze wird durch folgendes Beispiel wiederlegt: Frisst eine Raupe an einem Blatt einer Ulme wirken Signalstoffe, die im Speichel der Raupe auftreten, kanalbildend an der Zellmembran des Blattes, wodurch sich ein elektrisches Signal in der Pflanze leicht ausbreiten kann. Da sich der Speichel jeder Art unterscheidet, müssen Bäume in diesem Hintergrund die Fähigkeit haben den Speichel ihrer Prädatoren zu unterscheiden, um spezifische Abwehrstoffe zu bilden und in den Blättern einzulagern oder als Folge auf den Befall Prädatoren des Angreifers herbeizulocken (vgl. Anhäuser 2007: 62).

In einer ähnlichen Weise funktioniert die gustatorische Wahrnehmung bei Menschen. Beispielsweise die Aminosäure Glutamin löst an einem Umami-Rezeptor in einer Geschmacksknospe (Caliculi gustatorii) einen herzhaften Geschmack aus. Dabei werden chemische Signale am Rezeptor in elektrische Reize umgewandelt, ähnlich wie in der pflanzlichen Zelle (vgl. Chandrashekar et al. 2006: 288-294). Die gustatorische Wahrnehmung bei Bäumen nimmt eine verteidigende Rolle ein. Während beim Menschen der Geschmackssinn Mittel zum Erkennen verschiedener Lebensmittel und eventuell darin enthaltenen unverträglichen Stoffen ist, kann sich der Baum durch die gustatorische Wahrnehmung gegen Insektenbefall wehren. Die Information über den Befall wird nicht nur durch Duftstoffe verbreitet, sondern auch unterirdisch durch elektrische Signale in den Baumwurzeln (vgl. Billig; Geist 2010).

5 Sozialverhalten

5.1 Gruppenkuscheln

„Zu dicht können die Buchen dabei gar nicht wachsen, ganz im Gegenteil. Gruppenkuscheln ist erwünscht […]“ (zit. Wohlleben 2015: 22). Mit dieser Aussage, dass Gruppenkuscheln unter Buchen erwünscht sei, wird den Bäumen zugesprochen, die Nähe anderer Individuen aufzusuchen. Im Hinblick auf bestimmte Grundbedürfnisse des Menschen, z. B die Bedürfnisse nach Zugehörigkeit, Liebe und Freundschaft, die Nähe mit einem anderen Menschen implizieren, wird eine Ähnlichkeit zu der Aussage Wohllebens erkennbar. Allerdings kommt es zu intraspezifischer (innerartlicher) Konkurrenz, wenn die Dichte an Bäumen innerhalb eines Waldes zunimmt. Wenn also eine Raumknappheit in einem Wald herrscht, überleben die Bäume, die es schaffen, ihren Wuchsraum zu vergrößern, indem sie ihre Konkurrenten töten bzw. zum Absterben bringen (vgl. Westboy 1984: 167 ff.).

Dieses Verhalten weist wiederum Parallelen zu den von Charles Darwin beschriebenen Verhalten bei Menschen auf. Der Mensch vermehrt sich so stark, dass seine Ressourcen nicht zum Versorgen aller Menschen ausreichen. Daher kommt es innerartlich zu Existenzkämpfen (vgl. Darwin 1871: 117).

Eine Beobachtung meinerseits stellt Wohllebens These ebenfalls infrage. Ich habe drei verschiedene Kübel mit jeweils sieben Liter Gartenerde gefüllt. In zwei der Kübel pflanzte ich vier Paprikapflanzen (Capsicum annuum) ein (Kübel 1 & 2). In dem anderen (Kübel 3) zwei Capsicum annuum. Jeder Kübel wurde alle zwei Tage mit ca. einem Liter Wasser befeuchtet. Die Pflanzen in Kübel 3 begannen nach 21 Wochen mit der Ausbildung von Früchten. Die Pflanzen in Kübel 1 und 2 begannen erst nach 26 Wochen mit der Ausbildung von Früchten, nachdem jeweils eine der vier Pflanzen abgestorben war. Diese Beobachtung zeigt, dass Pflanzen um Nährstoffe konkurrieren, da sie diese für ihr Wachstum und für die Ausbildung von Früchten, also zur Fortpflanzung, benötigen. Wenn zu viele Pflanzen auf einem zu engen Raum stehen, sterben welche von ihnen ab. Auch hier zeigt sich, dass Gruppenkuscheln nicht erwünscht ist. Zwar wurden hier Paprikapflanzen und keine Bäume untersucht, jedoch ist der beobachtete Prozess, hinsichtlich der Theorie von Mark Westboy, zu pauschalisieren.

5.2 Netzwerke

Das Kambium stellt die Wachstumsschicht eines Baumes dar. Sie liegt zwischen Xylem, (Innenraum) und Phloem (Außenraum). Für beide Räume bildet das Kambium Zellen aus. Daher ist es für das Dickenwachstum verantwortlich. In den Leitbündeln im Kambium findet der Transport von Wasser und Mineralstoffen durch den ganzen Baum statt (vgl. Bresinsky et al. 2008). Nun haben Forscher nachgewiesen, dass Bäume in der Lage sind, sich mit anderen Individuen, ob von derselben oder von einer anderen Art, zusammenzuschließen. Dies geschieht unter der Erde. An manchen Stellen verwachsen die Kambien zweier oder mehrerer Baumwurzeln miteinander, wobei es keine Rolle spielt wie alt die Kambien sind. Das Kambium passt sich dem Stoffwechsel und dem Dickenwachstum des fremden Kambiums an (vgl. Süss; Müller 2015: 448).

Eine Symbiose bezeichnet eine Wechselwirkung zwischen Lebewesen unterschiedlicher Arten. Dabei ziehen beide Individuen Vorteile aus dem Zusammenleben. Die Mykorrhiza ist eine Form der Symbiose zwischen Baum und Pilz. Dabei dringen Pilzfäden, die sogenannten Hyphen, in den Innenraum der Baumwurzeln ein. Dadurch wird die Oberfläche der Wurzel vergrößert und die Wurzel kann mehr Wasser und Mineralstoffe aufnehmen. Der Pilz erhält als Gegenleistung energiereiche Stoffe aus der Fotosynthese des Baumes (vgl. Hausfeld, Schulenberg 2013: 134, 158; siehe Abbildung 3). Diese Verflechtung zwischen Pilz und Wurzel stellt eine weitere Möglichkeit dar, wie sich Bäume untereinander zusammenschließen können. Bei dieser Variante ist jedoch von einem passiven Verhalten der Bäume zu sprechen, da der Pilz mit seinen Hyphen maßgebend für den Prozess des Zusammenschließens ist. Derselbe Pilz, der beispielsweise in die Wurzel einer Kiefer (Pinus) eingedrungen ist, kann ebenfalls in die Wurzel eines anderen Baum eindringen. Dadurch findet eine Verknüpfung zwischen diesen beiden Bäumen statt. Diese Verflechtung kann sich auch über deutlich mehr Individuen erstrecken. Eine Verflechtung ganzer Wälder durch Pilze ist nicht auszuschließen (vgl. Wohlleben 2015: 51ff.).

Im Hintergrund dieser Möglichkeiten der Vernetzung von Bäumen kommt es gehäuft zu folgenden Beobachtungen: Bäume, die aufgrund von mangelnder Fotosynthese eigentlich nicht in der Lage sind am Leben zu bleiben, sterben trotz alledem nicht. Sie werden von umliegenden Bäumen über zusammengeschlossene Wurzeln mit energiereichen Stoffen versorgt. So erhält eine Tanne im Schatten Kohlenstoffverbindung von einer benachbarten Birke (vgl. Knauer 1997). Ob der Transfer von Nährstoffen dabei über die Pilzverflechtungen zwischen beiden Individuen abläuft, oder über direkte Wurzelverbindungen, ist ausschlaggebend für die Erörterung eines möglichen Sozialverhalten von Bäumen. Denn geschieht der Austausch von Nährstoffen lediglich unter Einwirkung von Pilzgeflechten, ist folgende These zu berücksichtigen: Der Pilz entscheidet von welchem Baum er Nähstoffe bezieht und an wem er diese weiterleitet. Dadurch, dass der Pilz somit aktiv und der Baum passiv agiert, ist in diesem Bezug nicht von einem sozialen Verhalten, bei Bäumen, zu sprechen. Baum hilft Pilz - Pilz hilft Baum. Baum hilft nicht einem anderen Baum. Der Pilz benutzt nur einen Baum um einem anderen zu helfen, der somit am Leben bleibt und den Pilz mit Stoffen aus der Fotosynthese versorgen kann.

Eine weitere Beobachtung lässt eher ein Sozialverhalten von Bäumen vermuten. Ein Baumstumpf, der aufgrund mangelnder physiologischer Voraussetzungen, nicht mehr in der Lage ist Fotosynthese zu betreiben, lebt weiter. Die einzige Erklärung dafür ist, dass es direkte Wurzelverbindungen zwischen dem Wurzeln des Stumpfes und denen anderer Bäume gibt. Oder eine Verflechtung durch Pilze vorliegt (vgl. Wohlleben 2015: 9ff.). Warum jedoch sollte ein Pilz über einen längeren Zeitraum einen Baumstumpf versorgen? Er liefert dem Pilz keine Gegenleistung, da er keine Fotosynthese betreiben kann. Daher ist davon auszugehen, dass das Überleben des Baumstumpfes auf einen Nährstoffeintrag durch direkte Wurzelverwachsungen zurückzuführen ist. Jedoch stellt sich hier die Frage, ob der Stumpf nicht die Nährstoffe von sich aus von den anderen Bäumen bezieht, oder ob die anderen Bäume den Stumpf aktiv versorgen. Da die Wurzeln zwischen den Wurzeln artfremder und artgleicher Bäume unterscheiden können, beweist dies, dass die Wurzeln gezielt zusammenwachsen können und dies nicht willkürlich geschieht (vgl. Anhäuser zit. n. Boland 2007).

Bäume scheinen soweit untereinander vernetzt, dass ein ganzer Wald in der Lage ist die Zuckerproduktion der einzelnen Bäume auszugleichen. Jeder Baum produziert, trotz unterschiedlicher Wasserverfügbarkeit, Bodenqualität oder Lichteinfall, fast identische Mengen an Zucker. Dabei findet ein Austausch von Nährstoffen unter den Bäumen statt. Dies geschieht wieder im Bereich der Wurzeln. Diese Forschung bezieht sich auf Buchenwälder (vgl. Wohlleben 2015: 22). Unklar bleibt dabei, ob die Verflechtungen der Pilze ausschlaggebend für den Austausch der Nährstoffe sind.

Davon abgesehen, in welcher Weise sich die Bäume untereinander mit Nährstoffen versorgen, oder von welchem Baum die Versorgung ausgeht, wird deutlich, dass Bäume untereinander verflochten sind und sich gegenseitig mit Nährstoffen aushelfen. Dies ist zum einen mit direkten Wurzelverwachsungen oder unter Einbeziehung von Pilzverflechtungen möglich. Das gegenseitige Austauschen von Nährstoffen könnte zum Ziel haben, ein geschlossenes Ökosystem zu schaffen. Da jeder Baum wertvoll für den Wald ist, versorgen sich Bäume gegenseitig. Nur als das Ökosystem Wald können Bäume ein ausgeglichenes Klima schaffen. Die Luft bleibt feucht. Die Bäume schützen sich gegenseitig vor Wind, Hitze und Kälte. Diese Bedingungen lassen erst die Möglichkeit eines hohen Alters der Bäume aufkommen (vgl. Wohlleben 2015: 12).

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Titel: Bäume und Menschen. Parallelen in ihren Verhaltensweisen