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.
