Читать книгу Die Welt unter Strom - Arthur Firstenberg - Страница 20

Als ich die Werke von Sir Jagadish Chandra Bose sah, war ich sprachlos. Als Sohn eines Beamten in Ostbengalen wurde Bose in Cambridge ausgebildet. Nach dem Studium kehrte er mit einem naturwissenschaftlichen Abschluss in sein Heimatland zurück. Er war ein Genie in Physik und Botanik mit einem außergewöhnlichen Auge für Details und einer ausgesprochenen Gabe, Präzisionsmessgeräte zu entwickeln. Bose vermutete, dass alles Leben auf den gleichen Grundlagen basierte. Auf dieser Prämisse baute er zweckdienliche Maschinen, die die Bewegungen von ganz gewöhnlichen Pflanzen hundert Millionen Mal vergrößern und automatisch aufzeichnen konnte. Das führte dazu, dass er das Verhalten von Pflanzen auf die gleiche Weise untersuchte, wie Zoologen das Verhalten von Tieren. So gelang es ihm, die Nerven von Pflanzen zu lokalisieren – nicht nur von ungewöhnlich aktiven Pflanzen wie der Mimose und der Venusfliegenfalle, sondern auch „alltäglichen“ Pflanzen – und diese auch tatsächlich zu sezieren. Dann bewies er, dass sie, genauso wie alle tierischen Nerven, Aktionspotenziale erzeugen. Er führte Leitfähigkeitsexperimente an den Nerven von Farnen durch, geradeso wie Physiologen es mit den Ischiasnerven von Fröschen tun.

Sir Jagadish Chandra Bose (1858–1937)

Bose entdeckte auch pulsierende Zellen mit besonderen elektrischen Eigenschaften im Stängel einer Pflanze und bewies, dass sie für das Pumpen des Safts verantwortlich sind. Er baute ein Druckmessgerät, einen sogenannten magnetischen Sphygmograf, der die Pulsationen zehn Millionen Mal vergrößerte und in der Lage war, Änderungen des Saftdrucks zu messen.

Das überraschte mich, denn heutzutage ist in botanischen Lehrbüchern nirgendwo ein Hinweis darauf zu finden, dass Pflanzen so etwas wie ein Herz und ein Nervensystem haben. Die nachstehend erwähnten Bücher von Bose über dieses Thema, darunter Plant Response (1902), The Nervous Mechanism of Plants (1926), Physiology of the Ascent of Sap (1923) und Plant Autographs and Their Revelations (1927), verstauben in den Archiven der Forschungsbibliotheken.

Aber Bose entdeckte nicht nur die Nerven von Pflanzen. Er stellte auch die Auswirkungen von Elektrizität und Radiowellen auf sie dar und kam dabei auf ähnliche Ergebnisse wie sie bei Ischiasnerven von Fröschen zu beobachten sind. Damit bewies er die subtile Sensibilität aller Lebewesen gegenüber elektromagnetischen Reizen. Sein Fachwissen in diesen Bereichen stand außer Frage. Er war 1885 zum amtierenden Professor für Physik am Presidency College in Kalkutta ernannt worden und leistete Beiträge auf dem Gebiet der Festkörperphysik. Ihm ist außerdem die Erfindung des sogenannten Kohärers zuzuschreiben, eines Geräts, das zur Dekodierung der ersten drahtlosen Nachricht Marconis über den Atlantik verwendet wurde. In der Tat stellte Bose die drahtlose Übertragung 1895 in einem Hörsaal in Kalkutta der Öffentlichkeit vor, mehr als ein Jahr vor Marconis erster Präsentation auf der Salisbury Plain in England. Bose strebte jedoch weder nach öffentlicher Anerkennung für seine Erfindung des Radios, noch war er an einer Patentanmeldung interessiert.

Stattdessen gab er diese technischen Aktivitäten auf, um den Rest seines Lebens dem weniger spektakulären Studium des Pflanzenverhaltens zu widmen.

Bei der Anwendung von Elektrizität auf Pflanzen stützte sich Bose auf eine Tradition, die bereits anderthalb Jahrhunderte alt war. Ein gewisser Dr. Mainbray aus Edinburgh war der Erste, der eine Pflanze mit einer Reibungsmaschine elektrifizierte. Im Oktober 1746 verband er zwei Myrtenbäume während des ganzen Monats mit einer Maschine. Beide Bäume sandten daraufhin in jenem Herbst neue Zweige und Knospen aus, als wäre es Frühling. Nachdem Abbé Nollet davon erfuhr, führte er im folgenden Oktober das erste einer Reihe genauerer Experimente in Paris durch. Neben Kartäusermönchen und Soldaten der französischen Garde elektrisierte Nollet auch Senfkörner, die er in seinem Labor in Blechschalen sprießen ließ. Die elektrifizierten Sprossen wuchsen viermal so hoch als normal, aber mit schwächeren und dünneren Stängeln.¹

Um die Weihnachtszeit im Dezember desselben Jahres elektrifizierte Jean Jallabert Osterglocken-, Hyazinthen- und Narzissenzwiebeln in Karaffen, die mit Wasser gefüllt waren.² Im folgenden Jahr elektrifizierte Georg Bose Pflanzen in Wittenberg³ und Abbé Menon in Angers.⁴ Für den Rest des 18. Jahrhunderts waren solche Vorführungen des Pflanzenwachstum bei Wissenschaftlern, die Reibungselektrizität untersuchten, äußerst beliebt. Die elektrifizierten Pflanzen keimten vorzeitig, wuchsen schneller und höher, öffneten ihre Blüten früher, hatten mehr Blätter und waren im Allgemeinen – aber nicht immer – belastungsfähiger.

Jean-Paul Marat beobachtete sogar, dass elektrifizierte Salatsamen im Dezember keimten, obgleich die Umgebungstemperatur nur zwei Grad über dem Gefrierpunkt lag.⁵

Giambatista Beccaria aus Turin war 1775 der Erste, der vorschlug, diese Effekte zum Nutzen der Landwirtschaft zu verwenden. Bald darauf stolperte Francesco Gardini, ebenfalls in Turin, über den entgegengesetzten Effekt: Pflanzen, denen das natürliche atmosphärische Feld vorenthalten war, wuchsen nicht so gut. Zur Erfassung der atmosphärischen Elektrizität wurde ein Netzwerk aus Eisendrähten über dem Boden gespannt. Zufälligerweise verliefen die Drähte jedoch über einem Teil eines Klostergartens und schützten dessen Pflanzen vor den atmosphärischen Feldern, die die Drähte messen sollten. Dieses Drahtnetz blieb für drei Jahre an Ort und Stelle. Die Gärtner, die sich um den Abschnitt unterhalb der Drähte kümmerten, beschwerten sich darüber, dass ihre Ernten an Früchten und Körnern um 50 bis 70 Prozent geringer waren als im Rest ihrer Gärten. Also wurden die Drähte entfernt, und die Produktion normalisierte sich wieder. Gardini zog eine bemerkenswerte Schlussfolgerung. „Hohe Pflanzen“, sagte er, „haben einen schädlichen Einfluss auf die Entwicklung von Pflanzen, die unter ihnen wachsen. Nicht nur, weil sie ihnen Licht und Wärme entziehen, sondern auch, weil sie auf ihre Kosten atmosphärischen Strom absorbieren.“⁶

Im Jahr 1844 war W. Ross der erste von vielen, der Elektrizität auf einem bepflanzten Feld anwendete. Er verwendete dabei eine Ein-Volt-Batterie. Sie ähnelte der, aus der Humboldt so erfolgreich Licht- und Geschmacksempfindungen hervorgerufen hatte, war aber größer. Er vergrub eine 1,5 Meter x 35 Zentimeter große Kupferplatte an einem Ende einer Saatreihe von Kartoffeln und 60 Meter entfernt eine Zinkplatte am anderen Ende. Dann verband er die beiden Platten mit einem Draht. Und im Juli erntete er Kartoffeln aus der elektrifizierten Reihe mit einem durchschnittlichen Durchmesser von sechs Zentimetern gegenüber einem Wert von nur eineinhalb Zentimeter aus der unbehandelten Reihe.⁷

In den 1880er-Jahren führte Professor Selim Lemström an der Universität Helsinki in Finnland umfangreiche Experimente mit einer Reibungsmaschine an Pflanzen durch, wobei er über seinen Pflanzen ein Netzwerk spitzer Drähte anbrachte, die mit dem Pluspol der Maschine verbunden waren.

Über einen Zeitraum von mehreren Jahren hinweg stellte er fest, dass Elektrizität das Wachstum einiger Pflanzen stimulierte – Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Rüben, Pastinaken, Kartoffeln, Knollensellerie, Bohnen, Lauch, Himbeeren und Erdbeeren – während sie das Wachstum anderer – Erbsen, Karotten, Kohlrabi, Kohlrüben, Steckrüben, Kohl und Tabak – hemmte.

Und 1890 erfand Bruder Paulin, Direktor des Landwirtschaftlichen Instituts in Beauvais, Frankreich, eine Vorrichtung, die er als „Géomagnétifère“ bezeichnete. Damit zog er die atmosphärische Elektrizität herunter, wie es Benjamin Franklin einst mit seinem Drachen getan hatte. Auf einem zwölf bis 20 Meter hohen Mast befand sich eine Stange aus mehreren Eisenstäben, die in fünf spitzen Ästen endete. Auf jedem Hektar Land wurden vier solcher Masten aufgestellt und der von ihnen gesammelte Strom wurde in den Boden geführt und mittels unterirdischer Drähte an die Pflanzen verteilt.

Zeitgenössischen Zeitungsberichten zufolge war der Effekt optisch spektakulär. Alle Kartoffelpflanzen innerhalb eines scharf umrissenen, runden Bereichs waren – wie Superkulturen – grüner, größer und „doppelt so kräftig“ wie die Pflanzen im Umfeld. Der Kartoffelertrag in den elektrifizierten Bereichen war um 50 bis 70 Prozent höher als der von außerhalb. Das in einem Weinberg wiederholte Experiment ergab Traubensaft mit 17 Prozent mehr Zucker und Wein mit einem außergewöhnlich hohen Alkoholgehalt. Weitere Versuche auf Spinat-, Sellerie-, Radieschen- und Rübenfeldern waren ebenso beeindruckend. Andere Landwirte, die ähnliche Vorrichtungen verwendeten, erhöhten ihre Erträge an Weizen, Roggen, Gerste, Hafer und Stroh⁸.

All diese Experimente mit Reibungselektrizität, schwachen elektrischen Batterien und atmosphärischen Feldern lassen vermuten, dass nur wenig Strom für die Beeinflussung einer Pflanze benötigt wird. Aber bis zum Ende des 19. Jahrhunderts mangelte es bei den Experimenten an Präzision, und genaue Messungen standen nicht zur Verfügung.

Das bringt mich zurück zu Jagadish Chandra Bose.

Im Jahr 1859 hatte Eduard Pflüger ein einfaches Modell erstellt, wie elektrische Ströme die Nerven von Tieren beeinflussen. Wenn man zwei Elektroden an einem Nerv anbringt und den Strom plötzlich einschaltet, stimuliert die negative Elektrode (oder Kathode) kurzzeitig den Nervenabschnitt in ihrer Nähe, während die positive Elektrode (oder Anode) eine abdämpfende Wirkung hat. Wird der Stromkreis jedoch unterbrochen, so tritt genau das Gegenteil ein. Die Kathode, sagte Pflüger, erhöht die Erregbarkeit beim „Schließen“ des Stromkreises und verringert die Erregbarkeit beim „Unterbrechen“, während die Anode genau das Gegenteil verursachte. Während der Strom fließt und sich nicht ändert, beeinflusst er die vermeintliche nervöse Aktivität überhaupt nicht. Das Pflüger-Gesetz, das vor anderthalb Jahrhunderten formuliert wurde, wird bis heute weitgehend akzeptiert. Es bildet die Grundlage für moderne elektrische Sicherheitsvorschriften, durch die Stromschläge beim „Schließen“ oder „Unterbrechen“ von Stromkreisen ausgeschlossen werden sollen. Dabei verhindern sie aber nicht, dass niedriger, kontinuierlicher elektrischer Strom vom Körper aufgenommen wird, denn dieser wird als belanglos angesehen und fällt nicht weiter ins Gewicht.

Leider ist Pflügers Gesetz falsch. Bose hat das als Erster bewiesen. Ein Problem mit dem Pflügerschen Gesetz besteht darin, dass es auf Experimenten mit relativ starken Stromstärken in der Größenordnung von einem Milliampere (einem Tausendstel Ampere) beruhte. Aber wie Bose gezeigt hat, ist es sogar auch bei jenen Stärken unzutreffend.⁹ Ähnlich wie Humboldt bereits ein Jahrhundert vor ihm führte Bose Versuche an sich selbst durch, bei denen er eine Wunde in der Haut einer elektromotorischen Kraft von 2 Volt aussetzte. Zu seiner Überraschung machte die Kathode sowohl beim Schließen als auch beim Unterbrechen die Wunde viel schmerzhafter, solange der Strom floss, während die Anode – sowohl beim Schließen als auch bei Fließen des Stroms – die Wunde heilte. Aber genau das Gegenteil geschah, als er eine viel niedrigere Spannung anwendete. Bei einem Drittel Volt hatte die Kathode eine lindernde Wirkung auf die Wunde, die Anode dagegen reizte sie.

Nachdem Bose an seinem eigenen Körper experimentiert hatte, versuchte er als Botaniker ein ähnliches Experiment mit einer Pflanze. Er nahm einen 20 Zentimeter langen Nerv eines Farns und verband die Enden mit einer elektromotorischen Kraft von nur einem Zehntel Volt. Dadurch liefen ungefähr drei Zehnmillionstel Ampere durch den Nerv oder ungefähr tausendmal weniger als die Stromstärken, mit denen sich die meisten modernen Physiologen und Ersteller von Sicherheitsvorschriften in der Regel beschäftigten. Auch bei dieser niedrigen Stromstärke stellte Bose genau den umgekehrten Fall von Pflügers Gesetz fest: Die Anode stimulierte den Nerv und bei der Kathode reagierte er kaum. Offensichtlich kann die Wirkung der Elektrizität sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren je nach Stärke des Stroms Wirkungen erzeugen, die einander genau entgegengesetzt sind.

Trotzdem war Bose nicht zufrieden, da die Effekte unter bestimmten Umständen keinem Muster konsequent folgten. Vielleicht, vermutete er, war Pflügers Modell nicht nur falsch, sondern auch allzu simpel. Er spekulierte, dass die angelegten Stromstärken tatsächlich die Leitfähigkeit der Nerven und nicht nur ihre Ansprechschwelle veränderten. Bose stellte das überlieferte Wissen infrage, nach dem die nervöse Funktionsweise eine pure Alles-oder-Nichts-Reaktion war, denn dieses Wissen stützte sich lediglich auf Experimente von Chemikalien in einer wässrigen Lösung.

Seine folgenden Experimente bestätigten seinen Verdacht auf spektakuläre Weise. Im Gegensatz zu bestehenden Theorien über das Verhalten von Nerven – die noch heute im 21. Jahrhundert existieren – veränderte sogar der geringste fortwährende elektrische Strom grundlegend die Leitfähigkeit der von Bose getesteten tierischen und pflanzlichen Nerven. Wenn der angelegte Strom in die gleiche Richtung wie die Nervenimpulse floss, verlangsamte sich die Geschwindigkeit der Impulse und beim Tier wurde die Muskelreaktion auf die Stimulation schwächer. Wenn der angelegte Strom in die entgegengesetzte Richtung floss, waren die Nervenimpulse schneller und die Muskeln reagierten heftiger. Bose stellte fest, dass er durch Verändern von Stärke und Richtung des angelegten Stroms das Leitvermögen der Nerven bei Tieren und Pflanzen nach Belieben steuern konnte. Dabei reagierten die Nerven mehr oder weniger stark auf die Stimulation oder blockierten sogar die Leitfähigkeit komplett. Und nach Abschalten des Stroms wurde ein Rückpralleffekt beobachtet: Wenn eine bestimmte Stromstärke die Leitfähigkeit senkte, wurde der Nerv nach dem Abschalten überempfindlich und blieb dies auch für eine gewisse Zeit. In einem Experiment erzeugte eine kurze Stromstärke von 3 Mikroampere – 3 Millionstel Ampere – eine nervöse Überempfindlichkeit, die 40 Sekunden andauerte.

Der hierfür benötigte Strom war unglaublich niedrig: Bei Pflanzen reichte ein Mikroampere und bei Tieren ein Drittel eines Mikroamperes aus, um die Nervenimpulse um etwa 20 Prozent zu verlangsamen oder zu beschleunigen.¹⁰ Das ist ungefähr die Stromstärke, die durch Ihre Hand fließt, wenn Sie beide Enden einer Ein-Volt-Batterie berühren oder die durch ihren Körper strömt, wenn Sie unter einer Heizdecke schlafen. Das ist um einiges geringer als der Strom, der auf Ihren Kopf übertragen wird, wenn Sie mit einem Handy telefonieren. Und wie wir sehen werden, wird sogar noch weniger Strom benötigt, um das Wachstum zu beeinflussen, als der, der zur Steuerung der Nervenaktivität erforderlich ist.

Im Jahr 1923 stellte Vernon Blackman, ein Landwirtschaftsforscher am Imperial College in England, in Feldversuchen fest, dass elektrische Ströme von durchschnittlich weniger als einem Milliampere (ein Tausendstel Ampere) pro 4.000 m2 Landfläche die Erträge mehrerer Arten von Kulturpflanzen um 20 Prozent erhöhten. Er berechnete, dass der Strom, der durch jede Pflanze fließt, nur etwa 100 Pikoampere beträgt – das ist ein 100-Billionstel Ampere, etwa tausendmal weniger als die Stromstärken, die nach Bose für die Stimulation oder Abschwächung der Nerven notwendig waren.

Die Feldergebnisse waren jedoch inkonsistent. Also verlegte Blackman seine Experimente ins Labor, wo sowohl die Expositions- als auch die Wachstumsbedingungen präzise gesteuert werden konnten. Gerstensamen wurden in Glasröhrchen gekeimt, dann wurden über allen Pflanzen Metallpunkte in unterschiedlichen Höhen angebracht, jeweils einer pro Pflanze. Diese wurden über Gleichstrom auf etwa 10.000 Volt aufgeladen. Der durch jede Pflanze fließende Strom wurde mit einem Galvanometer genau gemessen, und Blackman stellte fest, dass eine maximale Wachstumssteigerung mit einem Strom von nur 50 Pikoampere bei lediglich einer Stunde pro Tag erzielt wurde. Eine längere Anwendungszeit verringerte den Effekt, und die Erhöhung der Stromstärke auf ein Zehntel Mikroampere war immer schädlich.

Im Jahr 1966 bestätigten Lawrence Murr und Kollegen von der Pennsylvania State University mit ihren Experimenten an Zuckermais und Buschbohnen Blackmans Feststellung, dass Strömungen um ein Mikroampere das Wachstum hemmten und Blätter beschädigten. Dann gingen sie mit diesem Experiment einen Schritt weiter: Sie machten es sich zum Ziel, die niedrigste Stromstärke zu ermitteln, die das Wachstum beeinflusst. Und sie fanden dabei heraus, dass jede Stromstärke von mehr als einem Billiardstel Ampere das Pflanzenwachstum stimulieren würde.

In seinen Radioexperimenten verwendete Bose ein Gerät – er nannte es einen magnetischen Crescograph – das die Wachstumsrate von Pflanzen um ein Zehnmillionenfaches vergrößert aufzeichnete.¹¹ Wie oben angesprochen war Bose auch ein Experte für drahtlose Technologien. Als er an einem Ende seines Grundstücks einen Funksender und am anderen Ende, 200 Meter entfernt, eine Pflanze an einer Empfangsantenne anbrachte, stellte er fest, dass selbst eine kurze Funkübertragung die Wachstumsrate einer Pflanze innerhalb weniger Sekunden veränderte. Die in seiner Beschreibung implizierte Sendefrequenz betrug etwa 30 MHz. Die verwendete Energie ist uns nicht bekannt. Bose stellte jedoch fest, dass ein „schwacher Reiz“ eine sofortige Wachstumsbeschleunigung hervorrief und dass eine „mittelstarke“ Funkenergie das Wachstum verzögerte. In anderen Experimenten bewies er, dass die Exposition gegenüber Radiowellen den Aufstieg von Saft verlangsamte.¹²

Boses Schlussfolgerungen aus dem Jahr 1927 waren eindrucksvoll und prophetisch. „Das Wahrnehmungsvermögen von Pflanzen“, schrieb er, „ist unvorstellbar größer als unser eigenes; sie nehmen nicht nur wahr, sondern reagieren auch auf die verschiedenen Strahlen des riesigen Ätherspektrums. Vielleicht ist es auch gut so, dass unsere Sinne in ihrer Wahrnehmungsfähigkeit beschränkt sind. Denn das Leben wäre sonst unter dem ständigen Angriff dieser unaufhörlichen Wellen von Weltraumsignalen unerträglich – zumal die Backsteinmauern unserer Häuser ziemlich durchlässig sind. Unser einziger Schutz wären dann hermetisch versiegelte Metallkammern.“¹³