Berührung und Licht

Reize setzen, Antworten messen — und lernen, eine echte Reaktion von einem Wackelkontakt zu unterscheiden.

Worum es geht

In Aktivität 11.1 hast du gesehen, dass durch eine lebende Pflanze eine winzige, langsame Spannung läuft. Jetzt stellst du die entscheidende Frage: Antwortet die Pflanze auf ihre Umwelt? Berühre ein Blatt, und in vielen Pflanzen läuft eine elektrische Welle durch — Botanikerinnen nennen sie Aktionspotential oder, bei Verletzung, Variationspotential. Es ist derselbe Mechanismus, mit dem eine Mimose ihre Blätter zusammenklappt, nur dass wir ihn hier direkt als Spannung sehen.

Genauso reagieren Pflanzen auf Licht: Wird es plötzlich dunkel, verschieben sich die Ionenströme in den Blattzellen, und die Grundlinie deiner Kurve macht einen kleinen Sprung. Das ist keine Magie, sondern Physiologie. Das Spannende — und der rote Faden dieses Buches — ist die zweite Frage: Woher weisst du, dass die Kurve auf den Reiz reagiert und nicht auf dich?

Ein bisschen Hintergrund

Warum „langsam“ hier wichtig ist. Ein Nervenimpuls beim Menschen dauert Millisekunden. Eine pflanzliche Erregungswelle ist tausendfach träger: Sie kriecht mit Sekunden bis Minuten durch das Gewebe. Genau deshalb kannst du sie mit einem billigen Sensor überhaupt sehen — und genau deshalb musst du geduldig sein. Nach einer Berührung kommt die Antwort oft erst ein bis zwei Sekunden später und klingt über zehn bis dreissig Sekunden wieder ab.

Warum eine Kontrolle unverzichtbar ist. Wenn du ein Blatt berührst, bewegt sich das Kabel, du bringst statische Ladung deiner Hand ein, vielleicht verschiebt sich das Gel-Pad minimal. Jeder dieser Effekte macht einen Ausschlag — ganz ohne dass die Pflanze „etwas fühlt“. Ein Befund entsteht erst, wenn der Ausschlag am lebenden Blatt auftritt, nicht aber in der Kontrolle. Das ist der Kern wissenschaftlichen Arbeitens: nicht das Staunen, sondern das Ausschliessen.

Vorbereiten

1. Sketch erweitern. Lade den erweiterten Sketch aus dem Anhang auf den ESP32. Er macht dasselbe wie vorher, markiert aber zusätzlich: Sobald du die BOOT-Taste drückst, schreibt er ein EVENT in den Seriellen Monitor. So hast du im Datenstrom einen exakten Zeitstempel für „jetzt habe ich den Reiz gesetzt“.
2. Seriellen Plotter öffnen. Werkzeuge ▸ Serieller Plotter, 115200 Baud. Hier siehst du die Kurve gross und kannst Ausschläge genau ablesen. Für die spätere Auswertung öffnest du parallel den Seriellen Monitor und kopierst die Zahlen heraus.
3. Ruhelinie abwarten. Lass die Pflanze zwei Minuten in Ruhe. Notiere, wie stark die Linie von allein schwankt — das ist dein Grundrauschen. Nur was deutlich grösser ist, zählt später als Reaktion.

Versuch A — Berührung

1. Reiz setzen. Berühre ein anderes Blatt als das mit der Elektrode sanft mit einem Finger oder einem Wattestäbchen. Drücke im selben Moment die BOOT-Taste (Zeitstempel).
2. Warten und beobachten. Schau die nächsten 30 Sekunden auf die Kurve. Kommt ein Ausschlag? Wann — sofort oder verzögert? Wie lange dauert er?
3. Wiederholen. Warte eine Minute (die Pflanze „erholt“ sich), dann berühre erneut. Mach das fünfmal. Eine einzelne Reaktion ist Zufall, fünf ähnliche sind ein Muster.
4. Kontrolle. Jetzt der wichtigste Schritt: Führe dieselbe Bewegung neben der Pflanze in der Luft aus, ohne ein Blatt zu berühren — BOOT drücken, warten. Passiert dasselbe, lag es an dir. Passiert nichts, spricht das für eine echte Pflanzenreaktion.

Versuch B — Licht

1. Abdunkeln. Schalte bei ruhiger Linie das Raumlicht und die Lampe aus (BOOT drücken). Warte 60 Sekunden. Viele Pflanzen zeigen beim Übergang hell→dunkel einen langsamen Drift der Grundlinie.
2. Aufhellen. Schalte das Licht wieder an (BOOT drücken), warte erneut. Der Übergang dunkel→hell fällt oft deutlicher aus als umgekehrt.
3. Kontrolle. Halte die Hand kurz über die Elektrode, ohne das Licht zu ändern — nur Schatten, kein echter Reiz für die ganze Pflanze. Verändert das die Kurve? Wenn ja, misst du vielleicht Wärme oder Bewegung statt Licht.

Arbeitsblatt

Wenn's klemmt

Zum Nachdenken

• Eine echte Reaktion sollte drei Eigenschaften haben: Sie kommt nach dem Reiz, sie ist grösser als das Rauschen, und sie ist reproduzierbar. Fehlt eine davon, hast du keinen Befund — nur eine Vermutung.
• Warum berühren wir ein anderes Blatt als das mit der Elektrode? Weil wir sonst nicht unterscheiden könnten, ob wir die Erregungswelle der Pflanze messen oder einfach den Druck auf das Gel-Pad. Die Trennung von Reiz-Ort und Mess-Ort ist ein kleiner, aber entscheidender Trick.
• Dieselbe Logik steckt hinter der Biolingo-/GreenMind-Plattform: Ein Ausschlag allein bedeutet nichts. Erst der Vergleich mit einer Kontrolle und die Wiederholung über viele Pflanzen machen aus Rohdaten eine belastbare Aussage.

Erweiterung

• Reaktionszeit messen: Notiere für jede Berührung die Sekunden zwischen EVENT und Ausschlag. Ist die Verzögerung konstant? Wird sie kürzer, wenn du kräftiger berührst?
• Gewöhnung: Berühre zehnmal kurz hintereinander dasselbe Blatt. Wird die Antwort mit jedem Mal schwächer? Pflanzen können sich an harmlose Reize „gewöhnen“ — ein einfaches Lernen ohne Nerven.
• Artenvergleich: Wiederhole Versuch A an Kalanchoe, Mimose und Tradescantia. Welche reagiert am deutlichsten? Halte fest, wie du „deutlich“ misst — sonst vergleichst du Bauchgefühle.

Anhang: der erweiterte Sketch

Wie in 11.1, aber mit Event-Marke auf der BOOT-Taste (GPIO0). Die getestete Fassung liegt auch auf github.com/pgloor/verborgene-signale-code.

/*  Pflanzensensor + Reiz-Marke  -  Verborgene Signale, Aktivitaet 11.2
    Wie 11.1, aber: BOOT-Taste (GPIO0) schreibt "EVENT" mit Zeitstempel.
    Board: DOIT ESP32 DEVKIT V1   Bibliotheken: Adafruit SSD1306 + GFX  */
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

const int BREITE = 128, HOEHE = 64;
const int OLED_ADRESSE = 0x3C;
const int SIGNAL_PIN = 34;
const int BOOT_PIN   = 0;      // BOOT-Taste zum Markieren
Adafruit_SSD1306 display(BREITE, HOEHE, &Wire, -1);
int kurve[BREITE];
bool letzter = HIGH;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(BOOT_PIN, INPUT_PULLUP);
  Wire.begin(21, 22);
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, OLED_ADRESSE);
  analogReadResolution(12);
  for (int i = 0; i < BREITE; i++) kurve[i] = HOEHE / 2;
}

void loop() {
  int wert = analogRead(SIGNAL_PIN);
  Serial.println(wert);                 // Messwert fuer Plotter/Monitor

  bool jetzt = digitalRead(BOOT_PIN);   // Taste gedrueckt = LOW
  if (letzter == HIGH && jetzt == LOW) {
    Serial.print("EVENT bei ms=");
    Serial.println(millis());           // Zeitstempel des Reizes
  }
  letzter = jetzt;

  for (int i = 0; i < BREITE - 1; i++) kurve[i] = kurve[i + 1];
  kurve[BREITE - 1] = map(wert, 0, 4095, HOEHE - 1, 0);
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0, 0); display.print("Beruehrung / Licht");
  for (int i = 0; i < BREITE - 1; i++)
    display.drawLine(i, kurve[i], i + 1, kurve[i + 1], SSD1306_WHITE);
  display.display();
  delay(20);
}