In de vorige artikelen is beschreven hoe de planten er in slaagden om van de hoogte van mossen (paar centimeter) op te klimmen tot 'varenhoogte', zo'n meter. Daarna moest er heel veel veranderen, maar ruim 360 miljoen jaar geleden waren ze al bijna op boomhoogte: een kleine 10 meter. Van deze bomen (Wattieza) heeft men versteende stammen en kronen gevonden in Noord-Amerika. Mogelijk zat deze boom in de familielijn van varens en paardenstaarten.
Andere soorten werden nog groter en er ontstonden moerasbossen. Die eerste bossen zijn vrij goed bekend want dit waren de bossen uit het Carboon (300 tot 360 miljoen jaar geleden) en die kennen wij als steenkool! Steenkool is de laatste jaren minder populair maar het is meer dan eeuw de belangrijkste brandstof geweest. In die tijd is er uiteraard veel onderzoek aan gedaan. Misschien was dat niet direct uit nieuwsgierigheid naar oude planten, maar om nieuwe mijnen te bouwen of om die beter te kunnen exploiteren.

Tropische bossen

Steenkool wordt over de hele wereld gevonden, maar vooral Noord-Amerika, Europa, en China hebben erg veel steenkool. De reden daarvan is dat door het schuiven van de continenten die gebieden net tijdens het Carboon in de tropen lagen. Dus met veel zon en regen hadden de nieuwe bossen daar alle kansen om flink te groeien. Als ze dat in een nat, venig gebied deden was er alle kans dat de dode planten niet wegrotten en in de eeuwen erna steenkool konden vormen. En in steenkool zitten veel fossielen zoals we weten uit de mijntijd.
Belangrijke 'bomen' uit die steenkooltijd zijn de schubboom (Lepidodendron) en de zegelboom (Sigillaria), beide familieleden van onze wolfsklauwen en biesvarens. Hun namen refereren naar de tekening op de bast. Ik zet het woord 'bomen' tussen aanhalingstekens omdat deze twee (en mogelijk ook Wattieza) voor een boom toch wel een heel bijzonder levenscyclus hadden. Men neemt aan dat er eerst een stam groeide zonder zijtakken of bladeren met alleen schubben en per schub een uitsteekseltje. In die schubben zat dan het bladgroen. Als de boom op hoogte was en bij de schubboom was in de orde van 30 meter, werd de kroon gevormd. Mogelijk bestond deze kroon hoofdzakelijk of helemaal uit 'bloemtakken' die wel wat leken op de bloeitakken van de huidige wolfsklauwen, maar dan een paar maten groter natuurlijk. Na de bloei stierf de boom mogelijk af. Als dit allemaal klopt, want dat is nog helemaal niet zeker, groeiden deze planten niet de hoogte in om bij het licht te komen, maar om beter hun sporen te kunnen verspreiden. Een bos met bijna alleen maar 20-30 meter hoge palen en hier en daar wat bloeitakken in de top, moet er vreemd hebben uitgezien. Verrassend is dat deze Carboon bossen bijna even weinig variatie hadden als onze dennenbossen: men schat dat 70% van onze steenkool van de schubbomen komt!
Bij onze bomen kennen wij het afsterven na de bloei niet, maar bij onze tweejarige planten zien we eigenlijk hetzelfde: het eerste jaar energie verzamelen in een rozet en het tweede of derde jaar de hoogte in, bloeien, zaad verspreiden en afsterven. Zie bijvoorbeeld teunisbloem en speerdistel, of de meest spectaculaire die ken ik de Agave americana in het Middellandse zeegebied. Deze agave werkt tien tot dertig jaar aan zijn rozet van 2 meter hoog en dan komt er een bloeistengel van 8-10 meter! En daarna sterft de plant.
Beroemd uit het Carboon bos zijn ook de gigantische paardenstaarten, bekend als Calamites. Die paardenstaarten haalden zo'n 20 meter en een verschil met de eerder genoemde bomen was dat deze in ieder geval op regelmatige afstanden een krans van zijtakken had. Net als bij onze huidige paardenstaarten. Fossiel van de stam van de schubboom Lepidodendron

De stam recht houden

De bomen uit het Carboon zonder takken en kruin hadden natuurlijk relatief weinig last van de wind. Maar 30 meter paal omhoog houden stelt toch ook eisen. De echte secundaire dikte groei van onze huidige bomen bestond nog niet, maar wel al een groei van secundair hout naar binnen toe. Moderne bomen hebben daarnaast groei van hout met vaten naar buiten toe.
Bij de Carboon bomen werd de stam dus wel dikker en er zijn stammen van een meter doorsnee gevonden. Maar waarschijnlijk bleven de stammen altijd hol of hoogstens gevuld met iets als merg. Onze huidige bomen zijn bijna altijd massief, maar de Carboon bomen gebruikten het systeem van de dikwandige buis. Door de aanzetten van de schubben te laten verhouten en van binnenuit nieuwe schubben te laten groeien ontstond toch een stevige buitenwand. Bovendien werd in de buitenste laag relatief veel lignine geproduceerd. Lignine werkt dan als een soort trekstangen in de buitenwand van een buis. In de huidige bomen zit lignine door het hele hout en dus vooral binnen in de boom. Het werkt dan ongeveer als het ijzer in een betonkolom.
Een dikwandige buis heeft sterkte eigenschappen die vergelijkbaar zijn met een massieve staaf van dezelfde dikte en het bespaart een hele boel materiaal. Onze tweejarige planten en de genoemde Agave hebben dan ook meestal een holle bloeistengel. De huidige bomen investeren duidelijk veel meer in de stam, maar die willen bovenin een grote kroon van bladeren en takken waarvan de uiteinden meer dan 10 meter van de stam hangen. En dat moet dan ook nog 50 jaar of nog langer meegaan. Bloeitakken van de moeraswolfsklauw, familie van de schubboom uit het Carboon

Einde van het bos

Het Carboon bos werd minder na het Carboon tijdperk. Waarschijnlijk had dat te maken met het schuiven van de continenten en lag het beste gedeelte rond die tijd niet meer in het tropische klimaat. Rond die tijd 'sloot' ook het supercontinent Pangea waardoor een heel groot deel een extreem landklimaat kreeg.
Maar dramatisch werd het aan het einde van het Perm, 50 miljoen jaar na het Carboon. Toen kwam de grootste uitstervingsgolf die het leven op aarde heeft gekend. Van de dieren in zee stierf 96% van alle soorten uit, van de gewervelden op het land 70% en van de insecten 83%. Dit was de enige keer dat insecten massaal uitstierven. De landplanten deden het nog relatief goed met 50% van de soorten uitgestorven, maar waarschijnlijk overleefden in bijna alle plantenfamilies wel een of meer soorten deze ramp. Bij de zeedieren en insecten was dit zeker niet het geval. De grote jongens in het bos zullen wel het meest kwetsbaar zijn geweest, dus de plantenwereld moest weer klein beginnen met wolfsklauwen en dergelijke van 'normaal' formaat. De Agave americana werkt jaren aan het bladrozet van 2 meter hoog en bloeit dan één keer met een bloeistengel van 10 meter!

Wat was de oorzaak van deze ramp? Men weet het niet. Men is het er redelijk over eens dat de temperatuur rond die tijd in relatief korte tijd sterk is opgelopen. Waarschijnlijk moeten we dan denken aan een broeikaseffect. Maar er zijn veel oorzaken die direct of indirect een broeikaseffect kunnen veroorzaken.
Inslag van een meteoriet, net als bij het uitsterven van de dinosaurussen, maakt een enorme stofwolk die in eerste instantie voor afkoeling zorgt door het zonlicht tegen te houden. Maar de hitte die ontstaat bij de inslag kan ook voor opwarming zorgen en als die ook nog zorgt voor bosbranden, kan er toch een broeikas effect optreden. Er zijn wel suggesties geweest voor een inslag. Maar een inslag die meer dan 200 miljoen jaar geleden in de oceaan is geweest, is niet meer terug te vinden. Sinds die tijd is de hele oceaanbodem namelijk gerecycled door hetzelfde effect dat de continenten laat schuiven.
Rond de tijd van het uitsterven waren er enorme en langdurige vulkanische uitbarstingen in Siberië. Heel verrassend waren die er ook rond het uitsterven van de dinosaurussen, maar dan in India. Ook die kunnen door het uitstoten van broeikasgassen de opwarming veroorzaakt hebben.

Kortom de geleerden hebben nog werk. Vooral omdat dat uit model berekeningen blijkt dat relatief kleine oorzaken door een keten van oorzaken en gevolgen heel dramatische effecten kunnen hebben. De botsing van de meteoriet 60 miljoen jaar geleden, stelde voor de aarde niets voor: een kruimeltje tegen een voetbal. Maar bij het leven op aarde zorgde dit voor geweldige verstoringen.

Jan van Dingenen - 2014

Naschrift

In deze serie "Evolutie van landplanten" zitten de volgende artikelen:
74. Evolutie van landplanten - 1. Inleiding
75. Evolutie van landplanten - 2. Na het begin van leven
76. Evolutie van landplanten - 3. Plant aan land
77. Evolutie van landplanten - 4. Sporen zaaien
78. Evolutie van landplanten - 5. Varens, boomvarens, zaadvarens
79. Evolutie van landplanten - 6. De eerste bossen
80. Evolutie van landplanten - 7. Naaktzadigen
81. Evolutie van landplanten - 8. Bedektzadigen of bloemplanten