Kerstboom & Co De evolutionaire afstamming van naaldbomen II

08-12-2017

De positieve kant van kerstbomen is, dat hun groene naalden lang blijven zitten onder de droge, subtropische omstandigheden in onze huiskamers. Naalden zijn omgevormde bladeren, die beter tegen watergebrek bestand zijn dan loofboombladeren. Aan afgewaaide takken, bijvoorbeeld, vergelen naalden veel langzamer dan de bladeren van loofbomen. Naaldbomen komen vooral voor in koude (taiga’s), winderige (kuststroken) en soms warmere gebieden. De gemeenschappelijke noemer van deze habitats (leefgebieden) is waterschaarste. De vraag rijst, waarom en hoe naaldbomen met zo weinig water kunnen uitkomen en of hun droge omgeving deze zuinigheid afgedwongen heeft? Voor een antwoord gaan we terug naar de oorsprong van de naaldbomen.

Zo’n 510 miljoen jaar geleden ontstonden op grens van water en land de eerste landplanten uit verwanten van groenalgen. Zij vonden op het land een nieuw aantrekkelijk leefgebied, omdat er meer licht was en vooral meer kooldioxide voor de fotosynthese. Bovendien bevatte de bodem grote hoeveelheden mineralen. Een nadeel van hun nieuwe leefomgeving was het permanente waterverlies, waaraan ze als vastzittende organismen niet konden ontvluchten. Uiteindelijk vonden de eerste primitieve mossen een manier om het waterverlies enigszins te beperken, zodat ze konden overleven en vochtige gebieden middels sporenverspreiding koloniseren. Hun voortplanting bleef wel sterk afhankelijk van water. Tot op de dag van vandaag groeien de meeste mossen op vochtige plekken.

De volgende generatie van sporenplanten, de varens en hun verwanten, vonden betere oplossingen om zich tegen verdamping te wapenen. Wel bleef de noodzaak van water voor de voortplanting een achilleshiel, maar minder sterk dan bij de mossen. In het Carboon, ruwweg zo’n 360 tot 290 miljoen jaar geleden, waren de klimatologische voorwaarden optimaal voor deze sporenplanten. Het was de bloeitijd van de vaatplanten met sporen; het klimaat was vochtig en warm. Geen wonder, dat er tot dertig meter hoge paardenstaarten, wolfsklauwen en varens ontstonden. Uitgestrekte bossen van deze gigantische sporenplanten hebben hun sporen nagelaten in de vorm van dikke steenkoollagen met talloze plantenafdrukken. Op de afvalbergen van mijnen liggen de plantenfossielen voor het grijpen. De sedimenten van deze soorten zijn zo omvangrijk, dat de geologische periode Carboon (koolstof) er naar genoemd werd.

Ondanks hun dominantie bleven aanzienlijke delen van de aarde ontoegankelijk voor sporenplanten. Deze gebieden waren te droog om een succesvolle voortplanting te garanderen. Voortdurend werden in de evolutie pionierplanten uitgeprobeerd met nieuwe vormen van voortplanting om de drogere gebieden te kunnen veroveren. Anders gezegd, de evolutie streefde naar planten met een grotere overlevingskans in droge klimaten. Deze noodzaak werd versterkt door het barre klimaat in het Perm, de periode na het Carboon. In het Perm (290 tot 245 miljoen jaar geleden) was de temperatuur op aarde laag en de waren de hoeveelheden neerslag geringer dan tijdens het Carboon. Het koude en droge klimaat verhoogde de urgentie om tot betere aanpassingen aan droge gebieden te komen.

Het uiteindelijke resultaat van talloze evolutionaire probeersels waren bomen met naaldachtige bladeren, die het waterverlies sterk beperkten. De bevruchting gebeurde niet meer zoals voorheen aan de oppervlakte, maar binnen de plant. Daar ontstonden planten-embryo’s, die in een zaadhuid verpakt werden tegen uitdroging. Zo was de bevruchting niet meer van vocht afhankelijk en waren de embryo’s tegen uitdroging beschermd, terwijl ze gunstige (= vochtige) omstandigheden voor kieming afwachtten. Een evolutionaire vooruitgang was ook, dat de kiemplant voor de eerste behoeften kon teren op een pakketje met voedsel, dat in het zaad meegegeven werd.

De zaden werden zonder verdere bedekking gevormd afgezien van een open overkapping. Een soort flexibele carport. Vandaar de benaming naaktzadigen (gymnospermen). De zaden zitten bijeen in open constructies van verkurkte zaadschubben, die we kennen als dennenappels of kegels (conus). De naaldbomen worden daarom coniferen (conusdragers) genoemd.

De behuizing van zaden bij naaktzadigen verschilt bij de latere bedektzadigen (angiospermen), waarbij de zaden zich in een omhulsel (de vrucht) bevinden. De loofbomen horen tot de bedektzadigen en zijn van oorsprong (130 miljoen jaar geleden) jonger dan de naaldbomen. Opmerkelijk is, dat de eerste angiospermen mogelijk bomen waren, die later tot de veel kleinere kruiden evolueerden. Meestal verloopt de evolutie van klein naar groot.

Door hun betere voortplantingsstrategiën kregen de bedektzadigen de overhand. In de huidige tijd zijn de naaldbomen verdrongen naar minder gunstige, voedselarme niches, net als de sporenplanten, die nu voornamelijk in mini-vorm voorkomen.