Samenfarne experimentierten vor 201 Millionen Jahren mit komplexen Blattadernetzwerken, wie Paläontologen feststellen

Laut einem Forscherteam um Paläontologen der Universität Wien entwickelte sich die für heutige Blütenpflanzen typische netzartige Blattader deutlich früher als bisher angenommen, starb jedoch mehrfach wieder aus. Mit neuen Methoden konnte die versteinerte Pflanze Furcula granulifer als früher Vorläufer identifiziert werden. Die Blätter dieser Samenfarnart zeigten bereits in der späten Trias (vor etwa 201 Millionen Jahren) die netzartige Blattader. Die Studie wurde kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Neuer Phytologe.

Mario Coiro und Leyla Seyfullah vom Institut für Paläontologie der Universität Wien haben in Zusammenarbeit mit Kollegen vom Nationalmuseum für Naturgeschichte in Stockholm und der Hebräischen Universität in Jerusalem ein fast 100 Jahre altes Rätsel untersucht, das den Ursprung von beleuchtet die erfolgreichste Pflanzengruppe der Erde.

„Bei der Suche in alten Sammlungen mit neuartigen Methoden und Konzepten konnten wir eine Pflanze aus der späten Trias, die einzigartige Blattmerkmale aufwies, als Mitglied einer viel größeren Gruppe identifizieren, die ähnliche Merkmale wie Blütenpflanzen entwickelte, ohne dies zu erleben gleichen evolutionären Erfolg“, erklärt der Paläobotaniker Coiro.

„Obwohl die 201 Millionen Jahre alten fossilen Blätter von Furcula granulifer die netzartige hierarchische Blattader aufweisen, die für die meisten Pflanzen heute typisch ist, haben wir herausgefunden, dass es sich tatsächlich um einen Teil der inzwischen ausgestorbenen Gruppe der Samenfarne handelt, sodass dies typisch zu sein scheint.“ „Die Blattform, die eine effiziente Photosynthese ermöglicht, hat sich im Laufe der Erdgeschichte mehrfach entwickelt“, bestätigt Seyfullah, Leiter der Forschungsgruppe „Paläobotanik und terrestrische Paläoökologie“ an der Universität Wien.

Pflanzenrevolution angetrieben durch Blattentwicklung

Blütenpflanzen, genauer gesagt Angiospermen, sind heute die wichtigste Pflanzengruppe auf der Erde, dominieren die meisten terrestrischen Ökosysteme und sind für das Überleben des Menschen unverzichtbar. Ihr Auftreten während der Kreidezeit (vor 145–66 Millionen Jahren) revolutionierte die Artenvielfalt auf der Erde, führte zur Verstrahlung anderer Gruppen wie Säugetiere, Insekten und Vögel und führte zu einer Zunahme der Gesamtvielfalt auf der Erde.

Diese terrestrische Revolution der Angiospermen wurde zum Teil durch eine einzigartige Innovation bei den Blättern der Angiospermen vorangetrieben: Diese weisen eine hierarchische Netzader auf, die es den Angiospermen ermöglicht, Kohlendioxid viel effizienter zu binden.

„Unter den wenigen anderen fossilen Pflanzen, die eine ähnliche Äderung wie Angiospermen aufweisen, weist das fossile Blatt Furcula granulifer aus der späten Trias Grönlands so verblüffende Ähnlichkeiten auf, dass es ursprünglich als Angiospermenblatt beschrieben wurde, das mehr als 50 Millionen Jahre älter ist als die älteste Aufzeichnung dieser Gruppe Jahre“, sagt Coiro. Obwohl diese Behauptung von der wissenschaftlichen Gemeinschaft nicht allgemein unterstützt wurde, wurden die tatsächlichen Verwandtschaften von Furcula fast 100 Jahre lang nicht erneut untersucht.

Basierend auf sowohl historischem als auch neu untersuchtem Material bewertete das Team die Verwandtschaft von Furcula neu, basierend sowohl auf der Mikromorphologie als auch auf der Anatomie der undurchlässigen Beschichtung, die die Blätter umgibt (der Kutikula). Durch die Kombination traditioneller Mikroskopie und neuartiger Methoden (Konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie) legen sie nahe, dass Furcula ein Verwandter einer ausgestorbenen Gruppe von Samenpflanzen mit farnähnlichen Blättern („Samenfarnen“), den Peltaspermales, war und dass die Furcula eine angiospermenartige Äderung aufweist ist ein Ergebnis der konvergenten Evolution. Darüber hinaus erreichten die Blätter von Furcula im Gegensatz zu Angiospermen keine hohe Venendichte und waren daher bei der Bindung von Kohlenstoff nicht so effizient wie Angiospermenblätter.

Fehlgeschlagene Experimente während der Trias und des Perms

Die Autoren vermuten, dass Furcula während der späten Trias einen gescheiterten Versuch darstellte, sich den effizienten Blättern anzunähern, aus denen sich Angiospermen später in der Kreidezeit entwickeln werden, da Furcula und ihre Verwandten wahrscheinlich während der Jurazeit ausstarben, ohne auch nur einen Bruchteil der Vielfalt der Angiospermen zu erreichen.

Die Autoren identifizierten auch eine andere Gruppe mysteriöser Samenpflanzen, die Gigantopteridales, als einen weiteren gescheiterten Versuch während der Perm-Zeit (vor etwa 300 bis 250 Millionen Jahren).

„Durch diese natürlichen Experimente haben wir die Möglichkeit, den wahren Grund für den Erfolg blühender Pflanzen zu verstehen, der wahrscheinlich eher in der Entwicklung mehrerer Merkmale als in einer einzelnen Schlüsselinnovation liegt“, erklärt Seyfullah von der Universität Wien.