Eerst leken de smalle staafjes die uit de wanden van een kleigroeve staken, niets bijzonders. Maar toen steeds meer van deze schriele gefossiliseerde boomstammen tevoorschijn kwamen, beseften paleobotanici Deming Wang en Min Qin al snel dat ze zich in het midden van een oeroud bos bevonden.
De fossielen van de boomstammen werden ontdekt in de buurt van de Chinese plaats Xinhang en zijn zo’n 365 miljoen jaar oud. Het versteende bos beslaat ongeveer 25 hectare (circa 35 voetbalvelden) en is het oudste woud dat tot nu toe in Azië is gevonden, zo berichtten de onderzoekers vorige week in het tijdschrift Current Biology.
De prehistorische bomen zagen er heel anders uit dan de statige en wijdvertakte houtplanten die hun schaduw over ons moderne landschap werpen. Deze oerbomen hadden dikke, enkelvoudige stengels maar hun worstelgestel was daarentegen verrassend complex. Dit legde de basis voor de onafzienbare moerasbossen van het Carboon, een tijdperk waarin de afgestorven materie van deze bossen werd afgezet in de reusachtige steenkoolvelden die we tot op heden ontginnen.
“Dit is waar de Industriële Revolutie op liep,” zegt paleobotanicus Christopher Berry, die geen deel uitmaakte van het onderzoeksteam maar is gespecialiseerd in de opkomst van de vroegste bossen. “Dit is de basis voor onze huidige beschaving: het kleine wortelstelsel dat we nu voor het eerst in dit bos aantreffen.”
Oeroude stokken
Tijdens een routinebezoek aan de kleigroeve van Jianchuan vonden Qin en Wang in 2016 de eerste fossielen van het oerbos bij het plaatsje Xinhang. Toen ze in de wanden van de groeve zochten naar sporen van prehistorisch leven, vonden ze de ene na de andere stam en sommige ervan zagen eruit alsof ze zojuist waren omgevallen.
Deze prehistorische planten behoren tot de klasse van de Lycopsida, waarvan veel soorten loodrechte stengels ontwikkelden die deden denken aan stokken. De bomen van Xinhang begonnen als enkelvoudige stengels met een bekleding van smalle blaadjes. Maar als ze eenmaal volgroeid waren, splitste de kruin zich in meerdere afhangende takken, met daaraan vruchtkegels vol sporen.
Onderzocht moet worden in welk type landschap dit fragiel ogende bos moet hebben gestaan. Daarvoor is volgens Berry onder andere verder onderzoek naar de afzettingen nodig. Maar het is waarschijnlijk dat deze bomen in een moerasachtig kustgebied stonden dat bij vloed geregeld werd overstroomd.
Bij een van die overstromingen moet een grote hoeveelheid slib zijn aangevoerd, waardoor de bomen snel werden begraven. Hoewel er daarna opnieuw zaailingen opschoten, werden ook die al snel tijdens nieuwe overstromingen begraven. Sommige delen van de stammen rotten weg en werden opgevuld met slib, zodat er afgietsels ontstonden. Andere delen, waaronder de wortels, werden gemineraliseerd tot fossielen, die nu donker afsteken tegen de rotspartijen waarin ze liggen ingebed.
De overstromingen hebben “voor ons een geschiedenisboek over die wereld gecreëerd,” schrijft Qin, verbonden aan de Universiteit van Linyi, in een e-mail.
Hoewel het om een uitgestrekt bos ging, waren de bomen naar de huidige maatstaven waarschijnlijk niet erg hoog. Afgaande op de dikte van de stammen, schat het team dat de meeste van de bomen niet hoger werden dan drie meter.
De uitdaging is nu om hun precieze hoogte te bepalen, aangezien veel van de stammen tijdens het fossilisatieproces zijn gebroken. Volgens een conservatieve schatting waren ze tussen de anderhalve en twee meter hoog, zegt Patricia Gensel van de University of North Carolina in Chapel Hill, die is gespecialiseerd in het plantenrijk van het Devoon, het tijdperk tussen 416 en 359 miljoen jaar geleden.
“Het kan een bos zijn geweest dat niet hoger was dan wij,” zegt zij.
Innovatie in het bomenrijk
Het bos van Xinhang dateert uit een overgangsperiode in de evolutie van de bomen, waarin deze houtplanten in hoog tempo nieuwe manieren ontwikkelden om in verschillende omgevingen te kunnen gedijen. In het vroege Devoon schoten planten niet hoger op dan kruiphoogte. Als je 416 miljoen jaar terug in de tijd zou kunnen reizen, “zou je hoog boven alle soorten planten uittorenen,” zegt Ellen Currano, paleobotanica aan de University of Wyoming.
“De evolutie van bossen is een van de grootse gebeurtenissen die de aarde totaal hebben veranderd,” zegt zij.
Gedurende het hele Devoon bedachten planten nieuwe manieren om groter te worden, waarbij ze mechanismen ontwikkelden om water door hun stengels te transporteren, bredere bladeren voort te brengen – om met behulp van fotosynthese meer zonlicht te kunnen aanwenden – en stevigere stengels, stammen en takken te vormen om hun steeds grotere omvang te kunnen dragen. Bomen begonnen naar de hemel te reiken en zich in dicht opeengepakte opstanden te groeperen. Het oudste van deze eerste bossen dat tot nu toe is gevonden, is het 385 miljoen jaar oude gefossiliseerde bos bij het plaatsje Gilboa in de Catskill Mountains, in de staat New York.
Maar om nog hoger te kunnen reiken, moesten bomen eerst een betere manier vinden om zichzelf stevig te verankeren, en dat is ook de reden waarom de onderzoekers zo opgetogen zijn over het voortgeschreden wortelgestel van de bomen van Xinhang.
Een soortgelijke opstand van Lycopsida op het Noorse Spitsbergen is slechts twintig miljoen jaar ouder dan het bos van Xinhang, en die bomen stonden op een knolvormige basis met kleine wortels, aldus Berry, die deze bomen onderzocht in het kader van een project dat met een beurs van National Geographic werd ondersteund. Daarentegen hadden de reusachtige verwanten van de bomen van Xinhang, die miljoenen jaren later de moerassen op aarde zouden overheersen, wortelstelsels die ‘stigmaria’ worden genoemd en bestonden uit meerdere worstelstronken met daaraan kleinere zijwortels.
De nieuwe vondst vormt tot nu toe het meest complete bewijs voor het bestaan van stigmaria in deze vroege fase van de evolutie. Dit soort vertakte wortelstelsels zorgden voor een stevigere verankering van de bomen, zodat ze uiteindelijk een veel grotere hoogte konden bereiken.
“Het betekent dat het verhaal van de evolutie van Lycopsida opnieuw geschreven moet worden,” zegt Gensel.
Oorsprong van steenkool
Deze vertakte worstelstelsels bevatten ook holten waardoorheen zuurstof door de onderste delen van de boom kon worden getransporteerd, wat de bomen de kans gaf om in ondergelopen moerasgebied te gedijen. Deze ontwikkeling betekende een keerpunt voor toekomstige menselijke populaties, zegt Berry.
Overal op aarde begonnen zich onafzienbare bossen in moerasachtige gebieden uit te strekken, die grote hoeveelheden CO2uit de prehistorische atmosfeer opzogen en deze in hun houtmassa opsloegen. Bomen die in deze bossen afstierven, zonken in de moerasbodem weg en hoopten zich laag na laag op terwijl ze door het gebrek aan zuurstof slechts langzaam verrotten. Uiteindelijk werden deze koolstofrijke ecosystemen omgezet tot de reusachtige steenkoolafzettingen die tot op heden in de hele wereld worden ontgonnen.
Door de steenkool te verbranden pompt de moderne mens deze oeroude koolstof weer terug in de atmosfeer, waar het gehalte aan kooldioxide inmiddels is gestegen tot niveaus die niet meer zijn voorgekomen sinds de moderne mens op aarde verscheen.
En door de bossen van nu te vellen en het gerooide landschap onder plaveisel te verbergen, “snijden we de mogelijkheid af dat CO2weer in de bodem wordt opgenomen, en dat terwijl het CO2-gehalte in de atmosfeer sneller toeneemt dan ooit,” aldus Gensel.
Dit alles benadrukt volgens haar nog eens hoezeer we voor het evenwicht in de atmosfeer afhankelijk zijn van planten: “Zonder bomen en planten worden we steeds warmer en komen we in de problemen.”
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
