19 april 2019

Verbeterde voedselproductie (16): zintuigen en geheugen van planten

Mensen hebben hersenen en kunnen dingen onthouden. Dieren hebben ook hersenen en kunnen dingen onthouden en kunnen ook getraind worden. Maar planten? Hebben die zintuigen en een geheugen, wat zelfs getraind kan worden?

Een overvloed aan resultaten uit experimenten

Lange termijn geheugen
De plant Mimosa pudica (kruidje roer me niet) kan worden getraind en is in staat om het getrainde na meer dan een maand nog te weten: de plant vouwt zijn bladeren op als hij wordt aangeraakt. In het onderzoek lieten ze de plant 60 maal per dag vallen. In het begin sloot de plant wel zijn bladeren, op het einde deed de plant dit niet meer.
Bij herhaling van dit experiment 3 dagen, 6 dagen en een maand laten bleek de plant nog steeds niet de bladeren te sluiten. Gewoon aanraken resulteerde te allen tijde in het opvouwen van de bladeren. Dit betekent dat de plant een lange termijn geheugen heeft, bij dieren geld dat meer dan 24 uur onthouden al lange termijn geheugen is. Deze plant liet dus een fenomenaal geheugen zien (nieuwsbron en artikel).

Dit onderzoek is uitgevoerd door Monica Gagliano, die haar hele wetenschappelijke carriere heeft gewijd aan gedragsonderzoek bij planten.

In een ander experiment haar werden erwten gekweekt rond Y-vormig gaas. De planten groeien naar het licht, en tijdens het experiment werd het zonlicht gecombineerd met een briesje wat werd gecreeerd met een ventilator. Bij sommige planten kwamen licht en wind uit dezelfde richting, bij andere kwamen deze uit verschillende richtingen. Bij de eerste groep planten werd vervolgens het licht uitgehouden en de ventilator uit een andere richting aangezet; de erwt groeide vervolgens naar de wind toe. Hij had dus geleerd dat wind en zonlicht aan elkaar waren gekoppeld en kon dit onthouden (bron).

Ander onderzoeken hebben bijvoorbeeld aangetoond dat beschadiging aan bladeren van een plant resulteerde in een verandering van de groeirichting de andere kant op, van de schade vandaan; onderzoeken hebben ook aangetoond dat planten droogte, koude en hitte, insecten aanvallen etc allemaal hebben geleid tot ander gedrag als de plant opnieuw in die situatie kwam (bron).

Tot nog toe is nog niet aangetoond dat deze aangeleerde gedragingen overdraagbaar zijn naar volgende generaties (bron). Peter Wholleben laat in zijn boek "Het verborgen leven van bomen" echter wel zien dat er tussen moeder en kind bomen, en tussen bomen van dezelfde soort veel zorg voor elkaar plaatsvind (uitwisseling van voedingstoffen) en dat zelfs een oude boomstronk, waarvan de boomstam al ruim 400 jaar geleden is gekapt, in leven kan worden gehouden door de bomen eromheen. Wat is het nut hiervan? Heeft deze oude moederstronk nog kennis te delen met de jongeren om haar heen, die maakt dat het nut heeft om de oude stronk in leven te houden?

Communiceren (zenden en ontvangen)
Een interessant onderzoek is uitgevoerd in Zuid Afrika door Wouter Van Hoven. Acacia struiken die werden overgraasd door Kudu's (een lokale antilope soort), scheiden een alarmstof uit (het gas ethyleen). Dit gas wordt opgepikt door andere acacia struiken benedenwinds. Gevolg hiervan is dat alle acacia struiken die deze stof opmerkten meer tannine in de bladeren gingen aanmaken. In lage concentraties is deze stof niet giftig. In hoge concentraties gaan de dieren er echter dood aan. De kudu's (die binnen een omheining zaten en dus geen andere voedingsbron hadden) bleven deze struiken eten, en werden ziek en stierven uiteindelijk vanwege vergiftiging.
In Frankrijk zijn soortgelijke resultaten gevonden bij eikenbomen die werden aangevallen door rupsen. Ook bij deze eiken namen de concentraties van tanninen en fenolen in de bladeren toe, waarmee verdere schade door de rupsen werd beperkt.
De stof ethyleen wordt over het algemeen door planten als alarmstof gebruikt, als ze gestrest zijn, als ze worden aangevallen door predatoren of worden gesneden door mensen. Maar ook het rijpen van fruit en het kiemen van zaaigoed wordt gereguleerd met ethyleen.
Het uitstoten van ethyleen om te communiceren, en het erop reageren door planten betekent echter ook dat planten kunnen ruiken, ze kunnen de verhoogde concentratie ethyleen namelijk waarnemen. 

Ondergronds communiceren planten en bomen ook met elkaar, vooral via schimmel netwerken, het zogeheten wood wide web (zie deze eerdere blog). Ook hier worden signalen doorgegeven, bijvoorbeeld als er een luizenplaag aankomt, zodat de bomen zich hierop kunnen voorbereiden. De Duitse boswachter Peter Wohlleben heeft hier in zijn boek "Het verborgen leven van bomen" veel aandacht aan gegeven. Zie hiervoor ook deze video.

Horen/ waarnemen
De eerder genoemde wetenschapper Monica Gagliano, heeft aangetoond dat de plant de trillingen in een pijp veroorzaakt door stromend water kan opmerken, zelfs in droge grond. De wortels gaan daarna naar deze pijp toegroeien (artikel).


De plant warkruid groeit de lucht in en is dan in staat om een plant te vinden (bron, artikel). Hierbij kan hij onderscheid maken tussen verschillende planten. Hij is in staat om de ene plant boven de andere te verkiezen (in het experiment verkoos hij tomaat boven graan).

Planten kunnen reageren op licht, maar hebben geen ogen. Ze hebben verschillende typen receptoren (artikel), maar hoe dit precies werkt is nog niet begrepen. Sommige planten hebben zelfs meer typen receptoren dan mensen (bron). Bepaalde receptoren in planten die op blauw licht reageren zorgen ervoor dat de cellen aan de schaduwzijde langer worden zodat de plant naar de zon toe buigt (bron).
Ook weten planten dat ze worden aangeraakt of worden heen en weer bewogen door de wind.

Een zenuwstelsel?
In de worteleinden van planten bevinden zich 4 zones, het wortelmutsje, dat een soort helm is voor de gravende wortel, maar waar ook dingen waargenomen worden, zoals zwaartekracht, licht, zuurstof en de aanwezigheid van voedingstofen; het meristeem, waar veelvuldige celdeling plaatsvindt; de zone met uitrekkende cellen, van waaruit groei maar ook buiging van de wortel wordt geregeld; tussen het meristeem en de uitrekkende cellen ligt de transitie zone van de wortel. Hier blijken heel veel elektrische en hormonale activiteiten plaats te vinden; dit duidt erop dat hier mogelijk de aansturing van de groei van de wortel wordt gecoordineerd (bron). Ook produceren planten chemicalien zoals serotonine, GABA en melatonine, wat bij mensen en dieren hormonen en neurotransmitters zijn. Onduidelijk is nog hoe planten deze hormonen gebruiken.

Conclusie

Het lijkt er steeds meer op dat planten veel intelligenter zijn dan we tot nog toe dachten. Ze nemen waar, hoewel op een andere manier dan wij. Ze communiceren, zowel bovengronds als ondergronds.
En mogelijk hebben ze zelfs een zenuwstelsel met hormonen en neurotransmitters.
Hoe het precies in elkaar steekt, is nog niet volledig duidelijk, maar ze kunnen meer waarnemen dan we lange tijd gedacht hebben!

Meer lezen:

- https://www.atlasobscura.com/articles/plant-memory-hidden-vernalization
- http://www.bbc.com/earth/story/20170109-plants-can-see-hear-and-smell-and-respond
- https://www.bbc.co.uk/newsround/37365079
- https://www.forbes.com/sites/andreamorris/2018/05/09/a-mind-without-a-brain-the-science-of-plant-intelligence-takes-root/
- http://www.linv.org/wp-content/uploads/2015/01/New-Scientist-smarty-plant.pdf
- https://www.newscientist.com/article/mg12717361-200-antelope-activate-the-acacias-alarm-system/
- https://www.newscientist.com/round-up/plant-senses/
- https://www.theguardian.com/environment/2020/apr/05/smarty-plants-are-our-vegetable-cousins-more-intelligent-than-we-realise
- https://www.theguardian.com/environment/2021/jan/08/food-for-thought-french-bean-plants-show-signs-of-intent-say-scientists
- https://www.theguardian.com/lifeandstyle/2021/jan/11/they-respond-to-vibrations-does-talking-to-plants-actually-help-them-grow
- https://www.newyorker.com/magazine/2013/12/23/the-intelligent-planthttps://www.nytimes.com/2016/01/30/world/europe/german-forest-ranger-finds-that-trees-have-social-networks-too.html
- Peter Wholleben "Het  verborgen leven van bomen"


Geen opmerkingen: