Pflanzenevolution

Wie Nadelbäume die Flora bereichern

Von Diemut Klärner
12.12.2020
, 15:00
Die Gewächse der Nacktsamer, zu denen Kiefern,Tannen und Zypressen zählen, waren in der Erdgeschichte immer wieder vom Aussterben bedroht. Konkurrenz machte ihnen vor allem die große Pflanzengruppe der Bedecktsamer.

Eichen zählen ebenso dazu wie Seerosen und Sonnenblumen: Bedecktsamige Pflanzen, kurz Bedecktsamer genannt, sind die größte Gruppe der Blütenpflanzen. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie ihre Samenanlagen in Fruchtblätter einhüllen. Ihre ersten fossilen Überreste haben sie gegen Ende des Juras hinterlassen, sich aber auch im ersten Drittel der Kreidezeit noch sehr rar gemacht. Mitten in der Kreide, vor etwa 100 Millionen Jahren, wurden urtümliche Bedecktsamer wie beispielsweise Magnolien- und Lorbeergewächse rasch immer zahlreicher. Die Vielfalt der einst so erfolgreichen Nacktsamer – heutzutage vor allem durch Koniferen wie Kiefern, Tannen und Zypressen vertreten – nahm dagegen rapide ab. Waren also bedecktsamige Pflanzen schuld am Niedergang der Nacktsamer?

Dass die Bedecktsamer tatsächlich Nadelholzgewächse und andere Nacktsamer regelrecht an den Rand gedrängt haben, bestätigen Fabien L. Condamine von der Université de Montpellier und Daniele Silvestro von der Universität Fribourg. Gemeinsam mit Eva B. Koppelhus von der University of Alberta in Edmonton und Alexandre Antonelli von der Universität Göteborg studierten sie die Entwicklungsgeschichte der Koniferen vom Karbon bis heute. Dabei stellte sich heraus, dass einem anfänglichen Boom der Nadelholzgewächse vor rund 350 Millionen Jahren bloß zwei weitere Höhepunkte einer neuen Formenvielfalt folgten, und zwar gegen Ende des Perms und mitten im Jura. Ansonsten zeugen die Fossilien von nur mäßiger, mit der Zeit eher abnehmender Innovationsfreude.

Dass Mitte der Kreidezeit die Aussterberate plötzlich zugenommen hat, stimmt nicht mit den drei globalen Artensterben am Ende des Perms, der Trias und der Kreidezeit überein. Ebenso wenig lässt sich der Rückgang der Koniferen allein mit Klimaschwankungen erklären. Wie Condamine und seine Kollegen in den „Proceedings“ der amerikanischen Nationalen Akademie der Wissenschaften darlegt, prosperierten die Nadelholzgewächse rund 250 Millionen Jahre lang, obwohl das globale Klima während dieser Zeit immer wieder zwischen eher frostigen Perioden und Treibhausklima gependelt hat.

Fruchtblätter schützen die fragilen Samen

Zwar gingen kühle Phasen auch damals schon damit einher, dass mehr Arten von der Bildfläche verschwanden. Doch erst mitten in der Kreidezeit gerieten die Koniferen durch eine besonders hohe Aussterberate ins Hintertreffen. Während der globalen Abkühlung, die vor etwa 34 Millionen Jahren einsetzte, konnte die abnehmende Evolution neuer Formen schließlich die zunehmenden Verluste nicht mehr kompensieren. Die Koniferen waren nun endgültig auf dem absteigenden Ast. Nach den Modellrechnungen der Biologen hauptsächlich deshalb, weil die Bedecktsamer enorm erfolgreich daherkamen.

Im ersten Drittel der Kreidezeit war diese neue Entwicklungslinie der Samenpflanzen sowohl in Süßwasserseen als auch an Land präsent, aber jeweils nur spärlich. Wie die bedecktsamigen Blütenpflanzen nach und nach die Flusstäler erobert haben, berichten Paläontologen um Clément Coiffard vom Museum für Naturkunde in Berlin und Bernard Gomez von der Université Lyon Claude Bernard in den „PNAS“. Ihre Studien basieren auf den Fossilsortimenten zahlreicher Fundstätten quer durch Europa.

Bei Analysen unter ökologischen Gesichtspunkten stellte sich heraus, dass die Bedecktsamer zunächst Nischen besetzten, in denen sich Koniferen seit jeher schwertaten. Lorbeer- und Platanengewächse wuchsen zum Beispiel dicht am Ufer, auf unbeständigem Terrain, wo Hochwasser immer wieder Sedimente abtrug und anderenorts anschwemmte. In Au- und Sumpfwäldern, die nicht von Hochwasser betroffen waren, konnten sich Koniferen und andere Nacktsamer zunächst noch behaupteten.

Unter ihrem dichten Kronendach gediehen unter anderem Lorbeer-, Magnolien- und Seerosengewächse. In dieser abgeschirmten Lage profitierten sie davon, dass sie nicht auf die Bestäubung durch Wind angewiesen waren. Ihre Blüten lockten Käfer und andere Besucher an, die sich am Blütenstaub gütlich taten, ihn aber auch von Pflanze zu Pflanze transportierten. Da die fragilen Samenanlagen in schützende Fruchtblätter verpackt waren, konnten Tiere, die in der Blüte herumstöberten, nicht viel Schaden anrichten. In der zweiten Hälfte der Kreide gelang es dann diversen Palmen und Platanengewächsen, auch im Kronenraum der Wälder die Oberhand zu gewinnen.

Vorteilhafte Ko-Evolution mit Insekten

Nach der Kreidezeit scheint der ungebrochene Siegeszug bedecktsamiger Pflanzen die Aussterberate von Koniferen immer weiter in die Höhe getrieben zu haben. Das schließen Condamine und Kollegen aus den Fossilfunden und molekulargenetischen Stammbäumen. Mit Lianen und Epiphyten, aber auch mit kurzlebigen Kräutern, die als Samen notfalls jahrzehntelang auf ihre Chance warten, konnten sich die Bedecktsamer neue ökologische Nischen erschließen.

Etliche bedecktsamige Pflanzen, allen voran die Gräser, entwickelten zwar Blüten, die sich wieder vom Wind bestäuben ließen. Eine enorme Artenvielfalt brachte aber vor allem die Ko-Evolution mit Insekten und anderen Blütenbesuchern hervor: Derzeit sind mehr als eine Viertelmillion Arten von Bedecktsamern wissenschaftlich beschrieben. Allein die Familie der Orchideen zählt mehr als 20.000 Spezies.

Dagegen nimmt sich das Sortiment der Koniferen mit rund 620 Arten recht bescheiden aus. Doch wenn es um Wuchshöhe geht oder um Langlebigkeit, spielen diese Nacktsamer nach wie vor in der ersten Liga. So kann zum Beispiel die Westliche Grannen-Kiefer (Pinus longaeva) mehr als 4000 Jahre alt werden und der ebenfalls in Kalifornien heimische Küstenmammutbaum (Sequoia sempervirens) mehr als hundert Meter hoch. Aus den Tropen sind die Koniferen zwar fast vollständig verschwunden. In Bergwäldern vieler Klimazonen dominieren sie jedoch ebenso wie in der Taiga und anderen Wäldern des hohen Nordens.

Quelle: F.A.Z.
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