Die Luft und das Wasser sind bekanntlich erfüllt von den Geräuschen vieler Lebewesen. Doch wie ist das im Boden? Machen sich auch dort Organismen durch Töne bemerkbar? Offenbar ja, geht aus einer Studie hervor: Mittels Sensoren können Biologen die feinen Geräusche erfassen, die Wurzeln beim Wachsen oder Würmer beim Tunnelgraben verursachen. Der akustische Nachweis eignet sich offenbar sogar zur Qualitätseinschätzung von Böden.
Je aktiver es im Boden zugeht, desto besser: Vor allem die Durchwurzelung und die Tätigkeit von Regenwürmern haben eine große Bedeutung für die Leistungsfähigkeit der buchstäblichen Grundlage von Ökosystemen und Landwirtschaft. Vor diesem Hintergrund sind Informationen über das Bodenleben und über die Zusammenhänge in diesem Ökosystem sehr wichtig. Was im Untergrund abläuft, ist allerdings vergleichsweise schwer zu erfassen, denn um Informationen zu gewinnen, muss man graben und auswerten. Doch wie die Forscher um Dani Or von der ETH Zürich gezeigt haben, kann man dem Bodenleben offenbar auch durch akustische Technik auf die Spur kommen.
Im Rahmen ihrer Studie haben sie visuelle Beobachtungen mit akustischen Messungen verglichen. Dazu verwendeten sie mit Erde gefüllte Glasgefäße, die Einblicke in den Boden gewährten. In einigen ließen sie Maispflanzen Wurzeln treiben und in anderen Regenwürmer Tunnel graben. Zusätzlich befanden sich in den Versuchseinheiten piezoelektrische Sensoren. Diese technischen Elemente sind in der Lage, auch für den Menschen unhörbare Signale zu erfassen – elastische Wellen mit einer Frequenz von 1 bis 100 Kilohertz. Sie entstehen beispielsweise, wenn sich Sandkörnchen verschieben oder sich kleine Risse bilden.
Da knackt die Wurzel und knirscht der Wurm
Um zu überprüfen, ob die von den Piezo-Sensoren aufgefangenen Signale etwas mit der biologischen Aktivität zu tun haben, hat das Team das beobachtete Wurzelwachstum und die Grabtätigkeit der Würmer mit den registrierten Geräuschen abgeglichen. Es zeigte sich: Die visuellen Beobachtungen stimmten in hohem Maße mit den akustischen Messungen überein. Resultate aus nur mit Erde gefüllten Kontrolleinheiten bestätigten zudem, dass die Geräusche tatsächlich von den Wurzeln und den Würmern stammen müssen. „Die Geräusche weisen außerdem eine gewisse Signatur auf, sodass sie sich einer bestimmten Quelle zuweisen lassen“, sagt Or. „Würmer etwa bewegen sich viel schneller als Wurzeln, zugleich sind ihre akustischen Emissionen viel punktueller.“
Das Belauschen des Bodens könnte sich lohnen, sagen die Forscher: „Wir können so zum Beispiel erfahren, wann und unter welchen Bedingungen Wurzeln wachsen. Mit der Methode können wir das relativ einfach an Ort und Stelle aufzeichnen – ohne zu graben“. Außerdem könnte die Methode Aufschluss über die Bildung von Bodenstrukturen geben sowie über das Zusammenspiel von Würmern und Wurzelwachstum, sagen die Wissenschaftler.
Quelle: ETH Zürich, Fachartikel: Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-018-28582-9
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