Forscher belauschen Wurzeln und Würmer

Wurzeln knacken beim Wachsen und Würmer knirschen beim Graben. Je mehr solcher Geräusche biologische Aktivität verraten, desto gesünder der Boden. Auf diesem Prinzip beruht eine neue Methode zur Bodenanalyse, die Forschende der ETH Zürich mit französischen Kollegen des Institut national de la recherche agronomique (INRA) kürzlich im Fachblatt «Scientific Reports» vorstellten.

Dank hoch-sensitiver akustischer Sensoren eröffnet sich ein ganz neues Fenster ins Erdreich, sagte Dani Or von der ETH gemäss einer Mitteilung der Hochschule vom Donnerstag. «Wir können so zum Beispiel erfahren, wann Wurzeln wachsen.» Bisher war nicht bekannt, ob dies tagsüber, in der Nacht, bei feuchtem oder bei trockenem Boden geschieht. «Mit der neuen Methode können wir das relativ einfach an Ort und Stelle aufzeichnen - ohne zu graben», so Or.

Die Wissenschaftler befüllten Glasbehälter mit sandiger Erde und säten darin Mais oder liessen einen Erdwurm darin graben. Andere Glasbehälter blieben bis auf die Erde leer und dienten als Kontrolle, ob auch das Erdmaterial allein Geräusche verursachte.

Mit piezoelektrischen Sensoren sammelten die Forschenden akustische Signale, die sich dank der Kontrollbehälter eindeutig dem Graben des Erdwurms oder dem Wachstum der Maiswurzeln zuordnen liessen. Nach einer Woche beim Erdwurm und nach 19 Tagen bei den Maiskeimlingen verglichen die Wissenschaftler die Aufzeichnungen mit den gegrabenen Tunneln und den Wurzeln: Die Geräusche und die biologische Aktivität im Boden stimmten stark überein.

Dani Or kennt sich mit dem Knirschen und Knacken im Boden aus. So konnte er mit seinem Team bereits akustische Vorboten von Erdrutschen bestimmen, wie die ETH schrieb. Die Geräusche im Boden seien zwar leise, sie wiesen aber eine gewisse Signatur auf, mit der sie sich einer bestimmten Quelle zuweisen lassen, sagte Or. «Würmer etwa bewegen sich viel schneller als Wurzeln, zugleich sind ihre akustischen Emissionen viel punktueller.»

Bisher fanden die Versuche nur unter Laborbedingungen statt, wo es keine störenden Nebengeräusche gibt. Als nächstes wollen die Wissenschaftler ihre Methode in freier Wildbahn testen. Bewährt sie sich, könnte sie auch in der Landwirtschaft nützlich sein, um Bauern zusätzliche Informationen darüber zu liefern, wie gesund ihr Ackerboden ist.