Onlangs stootten onderzoekers op 420 miljoen jaar oude fossielen van landplanten. De resten zijn niet alleen bijzonder vanwege hun ouderdom. Ze zijn gevonden in Zuid-Afrika, een gebied waarover uit die periode maar zeer weinig bekend is.
Alle leven op aarde komt uit de zee. Velen kennen het verhaal van de vissen die poten kregen en longen, en zo stilaan landdieren werden. Maar ook de eerste planten, de groenalgen, leefden onder het oceaanoppervlak.
Langzaamaan koloniseerden planten het land. ‘Zo maakten ze van deze rode planeet een groene planeet’, zegt Cyrille Prestianni. De paleobotanist werkt aan het KBIN en de Universiteit van Luik, instituten die tot ver in het buitenland bekendstaan om hun expertise op het gebied van de eerste planten.
Onlangs werd hij gecontacteerd door Zuid-Afrikaanse paleontologen van Rhodes University. Bij de bouw van de Impofu-stuwdam in Zuid-Afrika hadden ze sedimentlagen ontdekt met een heel diverse groep fossielen van primitieve planten. Voor verdere analyse klopten de onderzoekers aan bij Prestianni en zijn collega’s.
De fossiele landplanten, die grosso modo 420 miljoen jaar oud zijn, zijn de eerste uit het boven-siluur en het onder-devoon die gevonden zijn in sub-Sahara Afrika. Daarmee is de vondst uitzonderlijk. ‘Ongeveer alles wat we weten over de vroege evolutie van landplanten komt uit sedimenten in Noord-Amerika en Noord- tot Midden-Europa’, zegt Prestianni. De reden daarvoor mag duidelijk zijn, vindt de onderzoeker. ‘Beide werelddelen domineren al lang het wetenschappelijk onderzoek, met veel universiteiten en onderzoekers.’
‘Noord-Amerika en Europa domineren het wetenschappelijk onderzoek. Deze vondst is een uitzondering’
De meeste fossiele plantenvondsten stammen uit Laurussia, het continent waarvan toen zowel een groot stuk van Europa als Noord-Amerika deel uitmaakten. Dat continent lag op de evenaar. ‘Van het veel grotere continent Gondwana, dat onder meer het huidige Afrika, Zuid-Amerika, Australië en India omvatte, wisten we tot voor kort niets’, aldus Prestianni. ‘Fossielen uit die streken zijn van groot belang om het milieu en de klimaatevolutie in die tijd te begrijpen.’
Gondwana lag destijds rond de zuidpool. Vermoedelijk heersten daar in die periode heel gematigde temperaturen, waardoor de flora er mogelijk sterk verschilde met die op de evenaar. ‘Om een volledig beeld te krijgen van de eerste planten is het erg belangrijk dat paleobotanisten vondsten uit Zuid-Amerika en Afrika onderzoeken.’
Natuurlijk is ook de ouderdom van de fossielen opmerkelijk. Er werden nog maar heel weinig vondsten gedaan van de allereerste landplanten uit het ordovicium en het siluur. De mariene groenalgen lieten alleen indirecte sporen na, die fossiliseerden niet. Betrouwbare informatie in de vorm van fossielen is er tot nu toe eigenlijk pas van na het siluur, de geologische periode die 416 miljoen jaar geleden eindigde en overging in het devoon.
In België is de ondergrond bijvoorbeeld heel rijk aan materiaal uit het devoon. ‘Daar komt onze expertise in paleobotanie vandaan’, zegt Prestianni. ‘Het oudste devoon hebben we in België weliswaar niet, omdat het gebied toen een zee was. Je kunt wel de overgang zien van de heel eenvoudige plantenvormen naar complexere vormen.’
Delta’s en dino’s
‘Fossiele archieven zijn sowieso erg gefragmenteerd, simpelweg omdat heel weinig planten fossiliseren’, aldus Prestianni. Plantenresten kunnen alleen maar verstenen en bewaard blijven voor de eeuwigheid als ze onder water terechtkomen. En om beschadiging en vervorming te voorkomen, gebeurt dat het liefst tijdens hun leven en op de plaats waar ze groeiden.
Paleobotanisten zijn daarom op zoek naar terrestrische afzettingen, geen mariene, die soms bedekt werden door water. ‘In de praktijk zijn dat de rivierdelta’s of meeroevers van heel lang geleden. Die zijn sowieso al niet erg dikgezaaid, en het worden er alleen maar minder naarmate je verder teruggaat in de tijd.’
Op basis van geologisch onderzoek weten paleontologen dus wel waar ze moeten zoeken. ‘Bovendien heeft Zuid-Afrika een wetgeving die erg in ons voordeel speelt’, zegt Prestianni. ‘Elke steen of bodemlaag die verplaatst wordt voor bijvoorbeeld een bouwproject, moet daar paleontologisch onderzocht worden. Die wet werd destijds geschreven voor dinofossielen, maar komt ook voor botanisch onderzoek goed van pas.’
Voor de datering baseren paleobotanici zich ook op geologie. ‘In Engeland, waar veel oude plantenfossielen gevonden en onderzocht zijn, is er een volledige biostratigrafie en lithostratigrafie.’ Via de volgorde van fossielen en gesteenten in de bodem worden de plantenresten aan een bepaalde periode toegeschreven. ‘Je mag daarbij natuurlijk geen cirkelredenering maken’, waarschuwt Prestianni. ‘Je kunt niet de gesteenten dateren aan de hand van de planten en de planten aan de hand van de gesteenten. Je moet ook kijken naar dierenfossielen.’
In Gondwana is het allemaal nog wat minder duidelijk, vooral omdat het klimaat daar anders was dan in Engeland. ‘Maar stilaan wordt de stratigrafie van de gesteenten duidelijk. En we vonden ook fossielen van brachiopoden – stammen van ongewervelde zeedieren – die ons aan een datering hielpen.’
Fossiele bezem
De planten die Prestianni onderzoekt, zagen er niet zo uit als de geranium op jouw vensterbank of de beuk in het park. ‘De vorm van de eerste landplanten was eenvoudig: stengels die zich telkens in twee vertakken, en aan elk uiteinde sporendoosjes dragen. De levenscyclus van een plant uit die tijd was zo mogelijk nog simpeler: groeien, voortplanten, doodgaan.’ Later ontwikkelden planten zich tot complexere organismen, vooral door onderlinge competitie, maar bij deze vondst gaat het om absolute pioniers.
Toch onderscheiden paleobotanisten ook soorten planten. ‘We baseren ons soortconcept vooral op de verschillende vormen van de sporendoosjes, de sporangia’, legt de Luikse onderzoeker uit. ‘Dat soortconcept komt niet overeen met dat van de levende planten. We kunnen natuurlijk alleen de vorm van de fossielen gebruiken, andere informatie hebben we niet.’
Paleobotanisten beseffen dat ze zo misschien planten in dezelfde soort onderbrengen die helemaal niet bij elkaar zouden horen als ze die levend zouden kunnen bestuderen. ‘Maar het is een manier van beschrijven en van opdelen in groepen, die toelaat dat paleobotanisten van over heel de wereld samenwerken.’
In het Paraná-bekken in Brazilië vonden wetenschappers een fossiele plantengemeenschap met veel dezelfde soorten als de Zuid-Afrikaanse vondst. Geen wonder, want in het vroeg-devoon lagen Brazilië en Zuid-Afrika rond hetzelfde bekken, de Agulhaszee. ‘Nog een reden om aan te nemen dat de Zuid-Afrikaanse fossielen net als de Braziliaanse uit het vroeg-devoon stammen’, voegt Prestianni toe.
Een van de planten die gevonden werden in Zuid-Afrika had verschillende langwerpige sporangia die met elkaar vergroeid zijn. ‘Die hebben we beschreven als een nieuwe soort, want deze vorm is nog nergens gevonden.’ Uit respect voor de cultuur en als duidelijke aanduiding voor de eerste vindplaats kreeg die een Latijnse naam afgeleid van een plaatselijk woord. ‘Iedereen vond dat het fossiel op een bezem leek, dus noemden we de plant Mtshaelo, de lokale naam voor bezem.’ Veel veegwerk zou je er niet mee kunnen verrichten: het bezempje in kwestie is maar zo’n 10 centimeter lang.
