Coniferen zijn ontstaan tijdens het Mesozoïcum (65-250 miljoen jaar geleden) en hebben lang bosecosystemen gedomineerd. Tijdens de evolutie van breedbladige bomen tijdens het Cenozoïcum (>65 miljoen jaar geleden) werden ze geleidelijk verdrongen tot relatief koude, droge of voedselarme groeiplaatsen.

Hoewel de belangrijkste geslachten van naaldbomen erg oud zijn, zijn de meeste naaldboomsoorten van vandaag geëvolueerd over de afgelopen 2-3 miljoen jaar tijdens een periode van klimaatafkoeling en ijstijden op het noordelijk halfrond.

Coniferen omvatten momenteel acht families en 615 soorten. Ze zijn wijdverbreid in de gematigde zone en ook op de koudere groeiplaatsen in het hoge noorden en op drogere groeiplaatsen in mediterrane zones. In Nederlandse bossen domineren inheemse (maar meestal wel aangeplante) Grove dennen veel bossen en spelen ook exoten zoals de Douglas spar, Japanse Larix en Fijnspar een belangrijk rol. De massale sterfte van Fijnspar in reactie op het droge en warme jaar 2018 maakt duidelijk dat de toename in droogte en hittegolven coniferen kan bedreigen, maar de lagere sterfte van andere coniferensoorten laat zien dat soorten verschillen in hun gevoeligheid op dergelijke extreme periodes. Om dergelijke soortverschillen in klimaatgevoeligheid te begrijpen heeft een onderzoeksteam van de Universiteit Wageningen onderzoek verricht aan 28 coniferensoorten (tabel 1) in meer dan 50 jaar oude bossen op Landgoed Schovenhorst bij Putten. Daar hebben bosbeheerders in de 19^e en 20^e eeuw coniferen uit de hele wereld aangeplant om hun potentie voor Nederlandse bossen te verkennen. De 28 geselecteerde soorten van deze studie zijn afkomstig van gematigde, boreale en mediterrane streken van het noordelijk halfrond, waarbij opvallend genoeg soorten uit grote delen van Siberië ontbreken. In dit stuk laten we enkele van onze resultaten zien.

Om de snelheid in stamgroei en de reactie daarin op droogte te bepalen, hebben we de jaarringen in stammen van bomen opgemeten. Hiervoor werden van tien bomen per soort stammonsters verzameld in de winter van 2017-2018, waarbij we gebruik maakten van een stamboor. De bomen werden hierdoor nauwelijks beschadigd. De breedte van alle jaarringen aangelegd tussen 1970 en 2018 zijn vervolgens gemeten. Deze metingen laten zien dat soorten sterk verschillen in hun stamgroei. Ook hebben we KNMI klimaatgegevens verzameld en op grond daarvan de belangrijkste droogtejaren bepaald over de periode 1970-2020. In totaal hebben we twaalf droge (en vaak hete) zomers vastgesteld in deze periode, met waarschijnlijk de meeste extreme omstandigheden voor bomen in 1976, 2003 en 2018. Met uitzondering van Thuja plicata en Tsuga canadensis, laten alle soorten een lagere snelheid in stamgroei zien gedurende deze droge jaren. Larix kaempferi, Picea omorika en Picea abies lieten de grootste gemiddelde reductie in stamgroei (ongeveer 20%) zien, en deze soorten waren, samen met Picea orientalis, niet in staat om hun stamgroei binnen twee jaren na de droogte te herstellen. De andere soorten deden dat wel. We moeten dus vaststellen dat de meeste coniferensoorten veerkrachtig reageren op droogtejaren tussen 1970 en 2018.

Tijdens de zomer van 2018 hebben we allerlei boomsoortkenmerken gemeten om beter de verschillen in groeireacties op zomerdroogte tussen soorten te begrijpen. We hadden verwacht dat anatomische en fysiologische kenmerken, met invloed op de waterhuishouding van bomen, doorslaggevend zouden zijn. We hebben bijvoorbeeld de grootte van tracheïden (transportcellen van water met voedingsstoffen daarin) in het stamhout gemeten en ook de grootte van de stippels (kleine openingen met membraan waarin kleine poriën zitten) tussen deze cellen. Die grootte is van belang voor het transport tussen tracheïden en voor het beperken van schade bij droogte. Zo konden wij aantonen dat bij toename in droogte, luchtbellen zich sneller verspreiden in de stam en het transport van water blokkeren bij de soorten met grote stippels. Diezelfde soorten met grote stippels (en eveneens grote tracheïden, dat gaat vaak samen) laten wel snellere stamgroei zien, hetgeen suggereert dat droogteresistentie komt met tragere stamgroei. Deze kenmerken hadden echter geen enkel effect op reacties in stamgroei tijdens en na droge jaren. Zo zijn er soorten zoals Abies grandis en Tsuga heterophylla die èn snel groeiden in stamdikte èn veerkrachtig reageerden op de droogteperioden tussen 1970 en 2018. Dit onverwachte resultaat laat de vraag waarom soorten verschillen in groeireactie onbeantwoord.

Naaldbomen verschillen sterk in de maximale leeftijd van hun naalden, in onze proef tussen minder dan een jaar bij Larix en Metasequoia tot meer dan acht jaren bij Picea omorika en Taxus baccata. Deze verschillen in bladlevensduur lijken effect te hebben op de groeiveerkracht van soorten. In het algemeen zijn soorten met een korte bladlevensduur veerkrachtiger in groei. De reden hiervoor kan zijn dat de naalden schade oplopen tijdens droge en hete periodes, en dat deze naalden niet bijtijds vervangen worden bij soorten met langlevende bladeren. Kronen herstellen daardoor niet bijtijds en het herstel in stamgroei loopt vertraging op.

Tijdens het jaar 2018 waarin we de meeste soortkenmerken hadden opgemeten, werd Nederland en grote delen van Europa getroffen door een extreem droge en hete zomer. We zagen dat in de daarop volgende jaren veel bomen verkleuringen in hun naaldkleur lieten zien, en dat er ook veel naalden van de bomen vielen. Bomen van een aantal soorten bleken zelfs al hun blad te verliezen en gingen uiteindelijk gedurende de opvolgende jaren (2019-2020) dood, geholpen door de aantasting van de Letterzetter (Ips typographus, een hout-etende kever). Deze situatie stelde ons in staat om de mate van sterfte voor deze soorten te bepalen. Het aantal dode bomen aangetroffen in de winter van 2020–2021, werd gedeeld door het aantal (levende) bomen gedurende 2018. De rol van anatomische en fysiologische kenmerken die de waterhuishouding van bomen bepalen, was wederom (net als bij het verklaren van groeiveerkracht) ondergeschikt: zij konden de verschillen in sterfte tussen soorten niet verklaren. Weer zagen we dat de leeftijd van de naalden bepalend was: vooral soorten met een bladleeftijd boven de vier jaar lieten een toename in sterftekans zien (figuur 5). Tegelijkertijd betreft dit soorten die aangepakt werden door de letterzetter. Wij vermoeden dat de schade aan naalden, ten gevolge van langdurige droogte en hitte en de verminderde kracht om suikers vast te leggen, deze bomen minder in staat stelt zichzelf blijvend te beschermen tegen de letterzetter, bijvoorbeeld door verminderde productie van harsen.

Een ander interessant resultaat is dat we de sterftekans van soorten kunnen voorspellen op grond van de groeiveerkracht: soorten met een lagere groeiveerkracht in de droogteperioden tussen 1970 en 2018 laten een groter sterftekans zien na de extreme droogte en hitte van 2018, en ook 2019-2020 (figuur 5). In een andere studie lieten we in een ander onderzoekverband al zien dat dit principe geldt voor bomen van dezelfde soort: individuen met grotere veerkracht hebben minder kans op sterfte na droogte of hitte. Dit betekent dat groeiveerkracht, zoals te observeren uit de jaarringen, kan dienen als waarschuwingssignaal voor het sterfterisico van bomen en boomsoorten in de toekomst. Dit soort informatie kan in de toekomst gebruikt worden door beheerders, bijvoorbeeld om bij bomen of soorten met hoge kans op sterfte te kiezen voor kap nu, en bij bomen met hoge kans op overleving voor oogst in een verdere toekomst. De toepassing van dit soort inzichten moet echter nog gerealiseerd worden.

Over de auteurs
Een deel van het gepresenteerde onderzoek was onderdeel van de PhD studie van Dr. Yanjun Song, bij Wageningen Universiteit (2016-2021). Frank Sterck en Lourens Poorter waren haar dagelijkse begeleiders en promotoren. Ute Sass-Klaassen ondersteunde het jaarringonderzoek en Leo Goudzwaard het veldwerk. Frank Sterck is hoogleraar in bosecologie en bosbeheer en Lourens Poorter hoogleraar secondaire bossen en functionele plantenkenmerken bij Wageningen Universiteit. Ute Sass-Klaassen is Lector duurzaam bosbeheer bij Hogeschool van Hall Larenstein. Leo Goudzwaard is technisch assistent bij Wageningen Universiteit. Yanjun Song werk momenteel als onderzoeker bij Washington State University, USA.

Het dorp Blijham ligt in het mooie Westerwolde, een verrassend groen en oud landschap in het oosten van de provincie Groningen. Het dorp ligt op een zandrug die in het noorden wordt begrensd door de uitgestrekte kleigronden van het Oldambt. Hier staan de grote Oldambtster boerderijen waar op de erven veel monumentale bomen en boomgaarden te vinden zijn.

De aanwezigheid van deze bomen in en rond het dorp en de schone lucht was voor de Dorpsraad Blijham aanleiding om meer bijzondere bomen in het dorp aan te planten en daarmee Blijham te laten uitgroeien tot een openbaar arboretumdorp. Het plan was om op verschillende open plekken in het dorp groepen bomen en heesters thematisch bij elkaar te zetten. Door een wandelroute konden deze groenstroken met elkaar verbonden worden.

Om te beginnen is tussen het park Blanckenborg en de overgang van zand naar de zware kleigrond van het Oldambt een boomgaardarboretum ontworpen en geplant. Deze boomgaard ligt op de plek waar ook vroeger een boomgaard aanwezig was. De verwachting is dat op deze vruchtbare grond de fruit- en notenbomen veel vruchten zullen dragen.

Midden in het dorp ligt een terrein waarop een schoolgebouw heeft gestaan. Het terrein (ca 1 ha) bevatte een gazon met aan de rand een aantal solitaire bomen. Dit terrein werd voornamelijk gebruikt als openbare hondenuitlaatplek. Het idee om daar een bijzonder arboretum te maken, kwam van Jan Loots. Tijdens een zomerreis van de NDV kwam Jan in gesprek met mede NDV-lid Johan van der Burgh, paleobotanicus en langzamerhand ontstond het idee om op dit terrein een zogenaamd palaios arboretum te realiseren (palaios is Grieks en betekent oud, dus hiermee wordt een verzameling bomen uit een vroeger tijdperk aangeduid)

Mijn bedrijf (Wiecher Huisman, Tuinontwerp en Advies) is gevraagd om invulplannen te maken op basis van de geformuleerde uitgangspunten en daarbij de beplanting uit te zoeken en te leveren. In 2021 zijn hier de eerste bomen aangeplant. Dit zijn bomen die in het geologische tijdperk het Neogeen, de periode van 23 tot 2 miljoen jaar geleden, in dit deel van Europa voorkwamen. Vooral naaldbomen zoals Cryptomeria, Cunninghamia, Pinus en Taxodium groeiden hier destijds. Maar ook bijvoorbeeld Magnolia, Carpinus, Liquidambar, Styrax, Liriodendron en met Acer rubrum verwante soorten groeiden massaal in de uitgestrekte Europese wouden. Incidenteel kwam de Ginkgo voor.

Het klimaat was destijds nat en redelijk koel. Uit onderzoek is gebleken dat enkele tot vele miljoenen jaren geleden het klimaat ook al aan verandering onderhevig was. Na het Neogeen werd het periodiek echt kouder. Tijdens de daaropvolgende ijstijden konden veel boomsoorten zich niet handhaven en verdwenen uit de Europese landschappen.

Doordat de Dorpsraad Blijham de plaatselijke bevolking de gelegenheid bood om de nieuwe aangeplante bomen te adopteren, voelen veel donerende inwoners zich sterk betrokken bij het arboretum en ontstond er sociale controle. Het terrein is nu nagenoeg vrij van hondenpoep.

Na de realisatie van deze twee arboretumdelen en de toenemende betrokkenheid van de bewoners van Blijham zijn er meerdere open plekken in het dorp toegevoegd aan het project. Langs het berkenpad zijn veel verschillende meerstammige Berken aangeplant, en de Lindenlaan is verrijkt met verschillende Aziatische Linden. In een deel van het Blijhamsterbos, waar door Essensterfte kaalkap plaatsvond, staat nu een collectie Meidoorn. Op een veldje tegenover geplande nieuwbouw zijn prachtige in de herfst verkleurende bomen geplant. Voor de kerk is een zieke, oude Taxus vervangen door een solitaire Ginkgo. Bij de oprit naar de begraafplaats staan verschillende treurende bomen, verderop staat een sortiment opmerkelijke bastplanten en in het park is een begin gemaakt met de aanplant van karakteristieke coniferen.

Dit hele project komt uiteraard niet zomaar tot stand. Het structuur- en landschapsplan werd gerealiseerd door Bureau Hosper, landschapsarchitectuur en het ontwerp en de beplanting werd door Wiecher Huisman, Tuinontwerp en Advies verzorgd. Het inplanten werd door een groep vrijwilligers uitgevoerd, samen met het plaatselijke grondverzetbedrijf Van der Wal en het hoveniersbedrijf Kok-Dekker. Zonder het enthousiaste bestuur van de Dorpsraad, de medewerking en financiële ondersteuning van de gemeente Westerwolde, de vele subsidieverstrekkers zoals Leader Oost-Groningen, Impulsloket Nationaal Programma Groningen, Cultuurfonds, provincie Groningen, Google, NAM, Rabobank, Wildervankfond, Trees for All en de enthousiaste vrijwilligers zou dit project niet tot stand zijn gekomen.

Op 6 september 2024 werd het Arboretumdorp Blijham officieel geopend door Jaap Velema, burgemeester van de gemeente Westerwolde, in aanwezigheid van vele genodigden, waaronder ook (bestuurs-)leden van de NDV. De heer Van der Burgh heeft daarna in het Palaios arboretum een herinneringsplaqette onthuld. Na afloop van het officiële deel werd de aangelegde looproute gewandeld en werd duidelijk hoe mooi het geheel is aangeplant met de vele verschillende themabomen. Uiteraard gaat de uitbreiding van het arboretumdorp Blijham verder. Er zijn plannen voor nieuwe projecten, zoals de realisatie van een moerasbos. Blijham wordt zo een arboretumdorp waar elk seizoen enorm veel te zien zal zijn. Verder wordt op deze manier de leefbaarheid versterkt, de biodiversiteit bevorderd en krijgen kinderen va de basisscholen les over de arboreta. Ook hoopt Blijham hiermee toeristen te lokken.

Op de houtdag in februari 2024 gaf Erwin Kaspars, van de geologische vereniging Amathysta uit Zaandam een lezing over de evolutie van bomen. Kaspars nam de zaal mee langs de verschillende tijdsperiodes in de ontwikkeling van onze aarde en langs alle factoren die de evolutie van het leven op aarde, de flora en onze bomen beïnvloedden.

Het allereerste plantaardige leven op aarde ontstond zo’n 500-400 miljoen jaar (verder aangeduid als Ma=Mega annuum) geleden, de prehistorie. De reconstructie van de vegetatie bomen en bossen in verschillende perioden is mogelijk dankzij het vinden van fossiele bladeren, stammen, zaden, wortels, pollen en sporen. Deze vondsten, in combinatie met moderne technologieën zoals microscopie en geochemische analyses, hebben wetenschappers geholpen om een gedetailleerd beeld te schetsen van de bomen die in opeenvolgende perioden groeiden en hun ecologische rol.

Vanaf 464 Ma geleden (in het Ordovicium), begonnen zich de eerste plantaardige organismen te ontwikkelen. Het waren kleine, niet vasculaire planten, lijkend op de huidige mossen en levermossen. Ze hadden nog geen wortels, stengels of bladeren en waren afhankelijk van een vochtige omgeving.
Het land was nog grotendeels kaal met alleen dus mosachtige soorten. De aarde was toen al ruim 4,54 miljard jaar oud. Daarmee vergeleken is 464 Ma geleden dus vrij recentelijk.
In de periode van het Siluur (444-419 Ma) begon het land gekoloniseerd te worden door de eerste vasculaire planten. De Cooksonia was zo’n vroege landplant, slechts enkele centimers hoog en eenvoudig van bouw. Het klimaat was gematigd en stabiel. In de periode van het Devoon (419-359 Ma) werd het land groener door de verspreiding van paardenstaarten, varens en andere (sporen)planten.

De eerste echte boom in de evolutie was waarschijnlijk de Archaeopteris, een nu uitgestorven geslacht, in het Laat-Devoon (385-360 Ma). De Archaeopteris wordt beschouwd als de voorloper van onze moderne bomen en had kenmerken van zowel varens als zaadplanten. Deze houtachtige soort had secundaire groei (jaarringen), maar plantte zich nog voort via sporen. Het blad leek op dat van varens en had een groot oppervlak voor fotosynthese. De boom kon wel 10 tot 20 meter hoog worden, wat in die periode indrukwekkend groot was. Archaeopteris speelde een cruciale rol in de vorming van vroege bossen en had een belangrijke invloed op het klimaat en de koolstofcyclus. Deze bomen en vooral ook de wortelstelsels daarvan zijn in diverse opgravingen teruggevonden.

In het Carboon (359-299 Ma) ontstonden grote moerasbossen met enorme boomachtige planten. Door de bewaard gebleven fossielen in steenkoolformaties hebben we een beeld van hoe het er toen uit zag. Het land was nat en bedekt met grote varens en boomachtige planten die in een warm en vochtig klimaat groeiden. Rond 335 Ma schoven de continenten naar elkaar toe tot het continent Pangea, hetgeen het klimaat, de oceaanstromen en de verspreiding van planten en dieren beïnvloedde. Intussen manifesteerden zich ook grote insecten zoals libellen, grote amfibieën en vroege reptielen. En ook de eerste zaadplanten zijn in deze periode ontstaan. Lycofyten (Lycopodiopsida) en varens waren de dominante planten op aarde, met boomachtige vertegenwoordigers die tientallen meters hoog konden worden. Hedendaagse soorten zijn over het algemeen veel kleiner. De enorme steenkoolafzettingen uit deze periode ontstonden omdat het klimaat droger en extremer begon te worden. In steenkolengebieden over de gehele wereld zijn enorme boomstammen gevonden die bewaard zijn gebleven omdat ze onder anaerobe omstandigheden in het water lagen.

In het Perm (299-252 Ma) werd het supercontinent Pangea definitief gevormd. Het landschap varieerde van droge woestijnen tot kustmoerassen. Het klimaat werd droger en extremer dan in eerdere periodes en seizoensverschillen werden sterker. Aan het eind van het Perm stierf zo’n 90% van de groepen organismen op land en in zee uit. Ook veel plantensoorten verdwenen.

In het begin van het Trias (252-201 Ma) herstelde het leven zich weer langzaam. Pangea begon uit elkaar te drijven en het klimaat was droog en warm met seizoensgebonden regenval. Op de polen waren geen ijskappen en het klimaat was daar gematigd. De eerste dinosaurussen verschenen en de vroege zoogdierachtige reptielen. De flora van het Trias bestond voornamelijk uit coniferen, Cycaden, zaadvarens, Ginkgo-achtigen en andere vroege Gymnospermen. Deze groepen zouden in het Jura en Krijt verder evolueren en de aarde domineren, samen met de dinosauriërs.

De Jura (201-145 Ma) werd gekenmerkt door grote bossen. Pangea viel uiteen in Gondwana en Laurazië die steeds verder uit elkaar dreven. Daardoor werden populaties geïsoleerd waardoor soorten verschillend evolueerden in verschillende gebieden. Het klimaat was warm en vochtig zonder ijskappen op de polen. In dit tijdperk floreerden de dinosauriers en verschenen de eerste vogels. Er groeiden palmvarens, boomvarens, coniferen, Ginkgo’s en tegen het einde van het Jura kwamen de eerste loofbomen tot ontwikkeling.

In het Krijt (145-66Ma) verschenen de eerste bloeiende planten en begonnen zich te verspreiden. Het klimaat was warm, de zeespiegels hoog en er waren geen grote ijskappen op de polen. De continenten verschoven meer en meer richting de huidige situatie. Aan het einde van het Krijt vond, door een combinatie van factoren de laatste massaextinctie tot nu toe plaats. Een meteorietinslag in Mexico veroorzaakte aardbevingen, tsunami’s en de wereldwijde verstoring van het klimaat door stof-en brokstukken die in de atmosfeer werden geslingerd. Hierdoor werd de zon lang verduisterd wat leidde tot een drastische daling van de temperatuur. Ook was er intens vulkanisme in het gebied dat nu India is, waardoor grote hoeveelheden broeikasgassen uitgestoot werden, wat bijdroeg aan klimaatveranderingen en de verzuring van de oceanen. Dit alles leidde tot een massaal uitsterven van organismen. Het markeerde het einde van het tijdperk van de dinosauriërs en het begin van een nieuwe fase in de evolutie van zoogdieren en vogels.

Vanaf 66 Ma in het Paleoceen veranderden de landschappen snel. Grote bossen bedekten veel van het land en zoogdieren werden een dominante diergroep. Vanaf 23 Ma begon het landschap te lijken op dat van vandaag, met de ontwikkeling van savannes en graslanden. De temperatuur koelde verder af, wat leidde tot de groei van ijskappen in de poolgebieden en de eerste mensachtigen verschenen in Afrika. Vanaf 2,6 Ma breekt het Kwartair aan. Hierin wisselden cycli van ijstijden en warmere perioden elkaar af. De moderne mens ontstond en megafauna zoals mammoeten en sabeltandtijgers stierven uit aan het einde van de laatste ijstijd.

Het Holoceen begon ongeveer 11.700 jaar geleden, na het einde van de laatste ijstijd (het Pleistoceen). Het wordt gekenmerkt door relatief stabiele klimaatomstandigheden en een snelle ontwikkeling van menselijke beschavingen. Dit had grote gevolgen voor de verspreiding en ontwikkeling van planten en bomen. In de laatste 10.000 jaar beginnen bossen, graslanden en menselijke nederzettingen het landschap te domineren. Dit tijdperk markeert het begin van de beschavingen en de landbouw. Het klimaat is relatief stabiel, hoewel dat nu door menselijke activiteiten sterk aan het veranderen is. De biodiversiteit van de aarde wordt nu sterk beïnvloed door klimaatveranderingen, bosbranden, overstromingen en allerlei menselijke activiteit zoals houtkap voor landbouw en mijnbouw. Hoe bomen zich in dit perspectief blijven door ontwikkelen is de grote vraag die in de toekomst ligt opgesloten.

Noot van de redactie: later dit jaar zal in de Botanische Tuinen Utrecht een speciale Evolutietuin geopend worden. Reden te meer om nog eens terug te komen op dit complexe onderwerp.