Wie sahen die ersten Baumstämme aus? - wissenschaft.de
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Erde+Klima Nachgefragt

Wie sahen die ersten Baumstämme aus?

In Versteinerungen zeichnet sich der erstaunlich kompelxe Aufbau des "Ur-Holzes" ab. (Bild: Xu and Berry)
Vor Urzeiten entstand ein buchstäblich herausragendes Element der Natur: der verholzte Baumstamm. Wie sah das erste Modell dieses Konzepts aus? Einblicke in diese Frage haben die Forscher um Chris Berry von der Cardiff University geliefert. Die ältesten Vertreter der Bäume, die vor etwa 390 Millionen Jahren die ersten Wälder der Erde formten, besaßen demnach erstaunliche Strukturen im Stamm: Sie bildeten das komplizierteste Holz, das jemals auf der Erde gewachsen ist, sagen die Paläo-Botaniker.

Es war eine revolutionäre Entwicklung im Erdzeitalter des Devon: Aus vergleichsweise kleinen Pflanzen entwickelten sich die ersten baumartigen Gewächse mit einem Stamm und einer Krone, die sich Meter über den Erdboden erhob. Dieses Konzept erwies sich als enorm erfolgreich: Die Ur-Bäume breiteten sich aus und die Erde wurde schließlich zu einem bewaldeten Planeten. In der Folge stieg auch der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre und es entstanden Bedingungen, die den weiteren Verlauf der Evolution prägen sollten.

Fossile Ur-Bäume im Fokus

Die Innovation wurde von den Cladoxylopsida eingeleitet: Diese Pflanzengruppe brachte die ersten baumartigen Strukturen hervor. Funde dokumentieren, dass ihr Stamm an der Basis einen Durchmesser von bis zu einem Meter erreichte. Über die Details des inneren Aufbaus dieses damals neuen Pflanzenorgans war lange nur wenig bekannt. Berry und seine Kollegen konnten dies duruch Untersuchungen an erstaunlich gut erhaltenen Fossilien von Cladoxylopsiden-Stämmen aus China ändern, die ein Alter von etwa 374 Millionen Jahren besitzen. In ihnen sind Feinstrukturen erhalten geblieben, welche die Forscher mit modernen Untersuchungsmethoden genau unter die Lupe nehmen konnten.

Die Analysen offenbarten dabei vor allem, wie das sogenannte Xylem der Ur-Bäume aufgebaut war. Es handelt sich dabei um die Leiterbahnen, die auch bei den heutigen Vertretern der Bäume dafür verantwortlich sind, Wasser von den Wurzeln zu den Zweigen und Blättern zu leiten. Bei den meisten heutigen Arten bildet das Xylem einen Zylinder im Stamm aus, zu dem Jahr für Jahr eine neue Wachstumsschicht hinzukommt. Dies ist unter anderem verantwortlich für die Bildung der berühmten Jahresringe. Bei bestimmten Baumarten, insbesondere Palmen, wird das Xylem aber auch in Strängen gebildet, die im Stamm verteilt in weicheres Geweben eingebettet sind.

Eine Sammlung von Minibäumen bildete den Stamm

Wie die Analysen der fossilen Baumstämme ergaben, besaßen die Cladoxylopsiden hingegen ein erstaunliches System: Die ältesten aller Bäume bildeten zwar ebenfalls hunderte von Xylem-Strängen aus, sie saßen aber nur in den äußeren fünf  Zentimetern unter der Oberfläche, während die Mitte des Stammes hohl war. Die dünnen Stränge waren dabei durch Querverbindungen zu einem feinen Leitungsnetz miteinander verknüpft. Anstatt beim Wachstum einen Ring im Randbereich des Stamms auszubilden, wuchsen die Stränge wie eine große Sammlung von Minibäumen, erklären die Forscher. Durch die Zunahme der Größe jedes einzelnen Stranges nahm dann der Durchmesser des ganzen Stamms im Laufer der Zeit zu.

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Auch für die Ursache eines weiteren charakteristischen Merkmals der Cladoxylopsiden konnten die Forscher damit eine Erklärung bieten: Die verbreiterte knollenförmige Basis ihrer Stämme entstand durch den Druck des eigenen Gewichts: Das Gewebe quoll im Zuge des Wachstums an der Basis nach außen. Trotzdem konnten die skurrilen Gewächse sich stabilisieren und in die Höhe und Breite wachsen. „Wir kennen aus der Erdgeschichte keine anderen Bäume, die so komplex strukturiert waren. Die ältesten aller Bäume waren auch die kompliziertesten“, resümiert Berry.

Quelle: Cardiff University, Fachartikel  PNAS, doi: 10.​1073/​pnas.​1708241114

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