Samen von Reispflanzen registrieren einer Studie zufolge die Vibrationen von Regentropfen und entwickeln sich dann schneller. „Die Ergebnisse zeigen, dass Reis und verwandte Samenarten in der Lage sind, das Geräusch von Regen wahrzunehmen, der auf die Boden- oder Wasseroberfläche über ihnen trifft“, schreibt das Team im Fachjournal Scientific Reports. Samen von Reis (Oryza sativa) reagieren demnach darauf, indem sie die Keimung beschleunigen. „Diese Studie zeigt, dass Samen Schall auf eine Weise wahrnehmen können, die ihnen beim Überleben hilft“, sagt Studienleiter Nicholas Makris vom Massachusetts Institute of Technology in einer Mitteilung der Universität. Eines seiner Forschungsgebiete ist die Physik der Sensorik und Wahrnehmung.
Bei den Versuchen trafen sechs Tage lang Wassertropfen auf durchfeuchteten Boden und auf flache Wasserbecken mit Reissamen auf. Dabei variierte das Team Größe und Fallhöhe der Tropfen, um verschiedene Regenstärken zu simulieren. Die Wachstumsraten wurden mit denen von Kontrollsamen verglichen, die dieselben Keimbedingungen hatten, jedoch keinem Regengeräusch ausgesetzt waren. Insgesamt untersuchte das Team 7860 einzelne Samen jeweils mindestens viermal hinsichtlich der Keimung. Es maß außerdem die akustischen Schwingungen, die die Tropfen unter Wasser und im Boden erzeugten.
Auch andere Pflanzen reagieren auf Geräusche
Ergebnis: Die mittleren Erhöhungen der Keimrate im Vergleich zu den Kontrollgruppen lagen bei Samen, die dem stärksten Kunstregen ausgesetzt waren, bei bis zu 37 Prozent. Bei Samen, die geringeren Schalldruckspitzen ausgesetzt waren – entsprechend leichterem Regen –, erhöhten sich die Keimraten weniger stark. Die Beschleunigung der Keimung war in der Studie auf eine relativ geringe Samentiefe von maximal fünf Zentimeter beschränkt – sowohl im Wasser als auch im Boden. Grund sei, dass die Schallintensität mit der Tiefe abnehme.
Der Tiefenbereich von etwa null bis fünf Zentimeter sei bereits zuvor als vorteilhaft für die Keimung und das Überleben von Keimlingen bei Reis und verwandten Samen im Boden identifiziert worden, heißt es in der Studie. Dies liege an verschiedenen Umweltfaktoren, die sich mit der Tiefe verändern, wie Feuchtigkeit, Sauerstoffgehalt, Nährstoffe, Lichtverfügbarkeit und anderen Faktoren. „Aus diesen Gründen ist dieser Tiefenbereich sowohl in natürlichen Samenhabitaten als auch in der landwirtschaftlichen Praxis für Reis und verwandte Pflanzen weit verbreitet“, schreibt das Team.
Der mögliche Einfluss von Regen sei somit genau auf jene Tiefen beschränkt, die auch für das Überleben von Keimlingen optimal seien. Dies deute auf eine evolutionäre Anpassung hin, da eine beschleunigte Keimung in größeren Tiefen nachteilig wäre, schließt das Team.
Bereits frühere Studien hatten die Auswirkungen von Vibrationen auf Pflanzen gezeigt. So stimulierte eine Frequenz von 50 Hertz in einer Studie deutlich die Keimung von Reis-Samen. Diese genutzten Vibrationen stammten jedoch von industriellen landwirtschaftlichen Aktivitäten und waren viel stärker als die von Regentropfen. In einer anderen Studie hatten Vibrationen Auswirkungen auf die Keimrate der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana).
Die Forschenden entwickelten eine Hypothese, wie die Tropfen die Samen zum schnelleren Keimen bringen könnten: Die Vibrationen der aufprallenden Tropfen können stark genug sein, um die sogenannten Statolithen eines Samens zu verschieben. Das sind winzige Organellen in bestimmten Zellen, die der Pflanze auch vermitteln, wo oben und unten ist und damit, in welche Richtung sie keimen muss. Das Team berechnete aufgrund des Schalldrucks die möglichen Verschiebungen von Statolithen innerhalb der Zelle. Werden diese Statolithen bewegt, dient dies nach dieser Hypothese auch als Signal für Samen und Keimlinge, zu wachsen und auszutreiben.