Noch älter: der mutmaßlich älteste Wald

Abb. 1: Rekonstruktion von Archaeopteris, einem bestandsbildenden Baum der Wälder des Oberdevons. (Nach Schweitzer 1990, verändert)

In den vergangenen Jahren wurden einige Entdeckungen über erdgeschichtlich früh etablierte Wälder bzw. Bäume gemacht, die als „überraschend“ bezeichnet wurden – überraschend bzw. überraschend schnell im Rahmen des evolutionären Paradigmas. So wurden vor wenigen Jahren im unteren Oberdevon Chinas Baumstümpfe der ausgestorbenen Pflanzengruppe der Cladoxylopsida entdeckt, deren Stämme komplexer gebaut waren als die Stämme aller anderen fossil bekannten oder heutigen Bäume (Xu et al. 2017); zugleich gehören diese Bäume fast zu den stratigraphisch ältesten Bäumen. Einige Jahre zuvor hatte sich herausgestellt, dass der noch etwas älter datierte Gilboa-Wald aus dem Mitteldevon Nordamerikas mit unterschiedlichen Gehölzen sehr viel komplexer war als zuvor angenommen (Stein et al. 2012).

Nun berichten Stein et al. (2019) von einem neuen „Altersrekord“ eines fossil erhaltenen mutmaßlichen Waldes. In mitteldevonischen Schichten bei der Kleinstadt Cairo im US-Bundesstaat New York wurde ein ausgedehntes Wurzelsystem von Bäumen entdeckt, dem durch Korrelation mit anderen geologischen Formationen ein Alter von 385 Millionen radiometrischen Jahren zugewiesen wurde und das teilweise anders zusammengesetzt war als der Gilboa-Wald. Bis heute wurden etwa 3.000 m² Oberfläche des sedimentierten Wurzelsystems freigelegt. Die Fundstelle in Cairo beherbergt drei einzigartige Wurzelsysteme, weshalb Stein und sein Team diesen mutmaßlichen Mitteldevon-Wald als ähnlich heterogen wie heutige Wälder einstufen. Zum einen wurde ein System aus relativ einfachen Wurzeln mit kurzer Reichweite entdeckt, das zur Gattung Eospermatopteris (Cladoxylopsida) gehörte, die auch aus dem oben erwähnten Gilboa-Wald bekannt ist und einen den Samenfarnen ähnlichen palmenähnlichen Wuchs besaß. Die Wurzeln waren nach Einschätzung der Forscher kurzlebig. Des Weiteren wurden mutmaßlich langlebige unterirdische Organe entdeckt, die typisch sind für Archaeopteris, einen großen Baum, der zur ausgestorbenen Pflanzengruppe der Progymnospermen gestellt wird (Abb. 1). Die Arten dieser Gruppe pflanzten sich einerseits wie Farne mit Sporen fort (nicht durch Samen) und hatten andererseits eine Reihe von Merkmalen mit heutigen Samenpflanzen gemeinsam (Blätter, Bau des Holzes; Wurzelsystem).

Die Forscher beschreiben die Wurzeln als hoch entwickeltes Wurzelsystem, das im Wesentlichen mit modernen Samenpflanzen vergleichbar ist: „Die Wurzelsysteme … scheinen sich im Wesentlichen nicht von denen zu unterscheiden, die bei modernen Samenpflanzen beobachtet werden können“ (Stein et al. 2019, 9). Schließlich konnten die Forscher – allerdings nur bei einem einzelnen Fund – ein drittes Wurzelsystem nachweisen, das Stigmarien glich; das sind charakteristische basale Organe, die von den vor allem im Karbon bekannten Schuppenbäumen, aber auch von den kleineren Isoetales bekannt sind, die zur Klasse der Bärlappgewächse gehören. Dieser Fund war besonders überraschend, und weitere Funde wären zur Bestätigung wünschenswert.

Die Bäume der devonischen Wälder sind insgesamt sehr verschieden von heutigen Bäumen; sie sind zwar nicht „primitiver“, jedoch in mancher Hinsicht anders gebaut. Mit der neuen Fundstelle wird das evolutionäre Problem des sehr schnellen Auftretens von Bäumen und Wäldern weiter verschärft. Man muss sich vor Augen halten, dass in unterdevonischen Schichten vorwiegend krautige Landpflanzen fossil überliefert sind. Die Mitte des 20. Jahrhunderts von Axelrod (1959) diskutierte Hypothese, dass es sich bei den devonischen Lebensräumen nicht um Evolutionsstadien, sondern um ökologische Abfolgen und Einwanderungen in Überlieferungsgebiete handeln könnte, sollte nach wie vor bedacht werden. Dazu kommt, dass nach Stein et al. (2019, 2) alle im Mitteldevon fossil überlieferten Bäume „unsichere evolutionäre Beziehungen haben und unvollständig verstanden sind“.

R. Junker

[Axelrod DI (1959) Evolution of the psilophyte paleoflora. Evolution 13, 264–275 • Stein WE, Berry CM et al. (2019) Mid-Devonian Archaeopteris roots signal revolutionary change in earliest fossil forests. Curr. Biol. 30, 421–431 • Stein WE, Berry CM, VanAller Hernick L & Mannolini F (2012) Surprisingly complex community discovered in the mid-Devonian fossil forest at Gilboa. Nature 483, 78–81 • Xu HH, Berry CM, Stein WE, Wang Y, Tang P & Fu Q (2017) Unique growth strategy in the Earth’s first trees revealed in silicified fossil trunks from China. Proc. Natl. Acad. Sci. 114, 12009–12014]