Die ersten Wälder der Erde wuchsen auf seltsame Weise

    28. Oktober 2017, 17:30
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    374 Millionen Jahre alte Fossilien von Cladoxylopsiden bringen Forscher zum Staunen: Die "Urbäume" hatten das komplexeste Wachstum aller Zeiten

    Cardiff – Das Devon vor 419 bis 359 Millionen Jahren gilt im allgemeinen Sprachgebrauch als das "Zeitalter der Fische". Parallel zu deren explodierender Artenvielfalt kam jedoch an Land eine Revolution in Gang, die das Gesicht der Erde entscheidend verändern sollte: Die allerersten Wälder entwickelten sich – auch wenn es Wälder ohne Bäume im engeren Sinne waren.

    Was ist ein Baum?

    Als "Baum" bezeichnet man eine spezielle Wuchsform mit verholztem Stamm, evolutionäre Verwandtschaft drückt das Wort nicht aus. Die verschiedensten Pflanzengruppen haben diese Wuchsform unabhängig voneinander hervorgebracht; oft ist ein solcher Riese daher viel näher mit einer unscheinbaren Bodenpflanze verwandt als mit einem anderen, vermeintlich ähnlichen "Baum". Zumindest im Deutschen wird der Begriff allerdings auf Nacktsamer (mit den Nadelbäumen) und Bedecktsamer (Laubbäume) eingegrenzt.

    In diesem Sinne waren es baumlose Wälder, die sich vor knapp 400 Millionen Jahren auszubreiten begannen. Gebildet wurden sie von Cladoxylopsiden, möglichen Vorfahren der Farne. Sie hatten einen verholzten Stamm, der immerhin acht bis zehn Meter hoch werden konnte und eine im Vergleich zu heutigen Bäumen deutlich weniger komplex ausgestaltete Krone trug.

    foto: pnas
    Fossil der Spezies Xinicaulis aus Xinjiang.

    Umso komplexer war dafür ihr Wachstum, wie man nun anhand neuer Fossilienfunde feststellen konnte. Die Cladoxylopsiden wuchsen auf eine Weise wie keine andere Pflanze, berichten Forscher der Universität Cardiff zusammen mit chinesischen Kollegen im Fachmagazin "PNAS".

    Der Holzteil heutiger Bäume, das sogenannte Xylem, wächst im Lauf ihres Lebens, damit es seine Funktionen – Stütze und Wasserleitung – aufrechterhalten kann, während der Stamm immer höher und schwerer wird. Der Stamm bildet dabei einen einzelnen Zylinder, der laufend nach außen wächst; ablesbar ist dieses sekundäre Dickenwachstum (das primäre erfolgt bei der Sprossung) an den Jahresringen.

    Nun wurden in der Region Xinjiang im Wesen Chinas 374 Millionen Jahre alte Fossilien von Cladoxylopsiden gefunden, die so detailliert erhalten sind, dass man das Zellwachstum rekonstruieren kann. Bei ihnen bildete das Xylem keinen einzelnen Zylinder, sondern ein dichtes Netzwerk aus miteinander verbundenen verholzten Strängen. Palmen (keine "Bäume" im engeren Sinn) haben ein ähnliches System – allerdings waren die Stränge der Cladoxylopsiden nicht wie bei Palmen mehr oder weniger gleichmäßig in weicherem Stammgewebe verteilt, sondern umgaben ringförmig eine hohle Mitte.

    foto: xu und berry
    Querschnitt durch den fossilierten Stamm eines Cladoxylopsiden. Einige der hier als Flecken erkennbaren Stränge waren gerade im Aufbrechen.

    Und all diese hunderten Stränge bildeten während des Wachstums ihre eigenen Ringe aus – die Forscher vergleichen es mit einer "großen Ansammlung von Mini-Bäumen". Um auf diese Art Wachstum zu ermöglichen, mussten die Verbindungen zwischen den einzelnen Strängen immer wieder gekappt und anschließend wieder repariert werden. An der Unterseite rollten sich die Stränge aus und bildeten die charakteristische Verdickung des Cladoxylopsiden-Stamms.

    Studienkoautor Chris Berry von der Uni Cardiff fasst es verblüfft so zusammen: "Es gibt in der Geschichte der Erde keinen anderen Baum, von dem ich weiß, der jemals etwas so Kompliziertes gemacht hat wie das. Der Baum riss gleichzeitig sein Skelett auseinander und brach unter seinem Gewicht zusammen, während er am Leben blieb und nach oben und in die Breite wuchs, um zur dominanten Pflanze seiner Zeit zu werden."

    Mag es auch auf eine umständliche Weise gewesen sein, die Cladoxylopsiden wuchsen und bildeten zusammen mit anderen Pflanzen die ersten Wälder der Erdgeschichte. Diese sumpfigen Wälder wurden zur Heimat von Gliederfüßern und später auch Wirbeltieren, die sich gegen Ende des Devons erstmals an Land wagten. Zugleich veränderte die stark ansteigende Photosyntheseaktivität der neuen großen Pflanzen die Erdatmosphäre. Welche Rolle sie im irdischen Kohlenstoffkreislauf gespielt haben, will Berry in weiterer Folge erforschen. (jdo, 28. 10. 2017)

    • Die ersten "Bäume": Cladoxylopsiden.
      illustration: falconaumanni

      Die ersten "Bäume": Cladoxylopsiden.

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