Neue Entdeckung! Die Entstehungsgeschichte der in „Steinen“ versteckten Angiospermen

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Wang Xin (Nanjing Institut für Geologie und Paläontologie, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Was gab es bei dir zum Frühstück? Brot, frittierte Teigstangen, Porridge, Sojamilch oder Wan Tans, Brötchen, Eier und Milch?

Schauen wir uns an, woraus diese Dinge bestehen. Es gibt Pflanzen wie Weizen, Reis, Bohnen und verschiedene Gemüsesorten sowie Fleisch, Eier und Milch von Tieren wie Hühnern, Schweinen und Kühen.

Bei diesen Pflanzen handelt es sich allesamt um Angiospermen. Der Grund, warum diese Tiere Fleisch, Eier und Milch produzieren können, liegt darin, dass sie täglich eine Vielzahl von Futtermitteln zu sich nehmen, und die meisten dieser Futtermittel gehören ebenfalls zu den Angiospermen.

Vielfalt der Angiospermen

Bedecktsamer werden auch Blütenpflanzen und Blütenpflanzen genannt. Die Blumen, die Sie verschenken und erhalten, stammen von ihnen, aber Angiospermen haben noch viele weitere Verwendungsmöglichkeiten.

Angiospermen sind der wichtigste Eckpfeiler moderner terrestrischer Ökosysteme und ihre Photosyntheseprodukte sind die Hauptenergiequelle für die Biosphäre der Erde. Ein wichtiges Merkmal, das sie von anderen Pflanzen unterscheidet, ist , dass sie Blüten und Samen haben, die in Früchten eingeschlossen sind.

Wenn es keine Angiospermen gäbe, würde die Welt viele köstliche Nahrungsmittel und schöne Landschaften verlieren und vielleicht würde nicht einmal der Mensch auf der Erde erscheinen. Daher ist die Bedeutung der Angiospermen für uns Menschen offensichtlich.

Kamelie: Eine der Bedecktsamer

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Wie viele Blumen gibt es auf der Welt? Woher kommen diese Blumen? Tatsächlich sind Botaniker hinsichtlich dieser Fragen genauso verwirrt wie wir.

Derzeit sind dem Menschen drei- bis vierhunderttausend Arten von Angiospermen bekannt, und das wichtigste Merkmal, das diese Pflanzen voneinander unterscheidet, sind ihre Blüten. Die Antwort auf die zweite Frage ist eine lange Geschichte.

Das Geheimnis des Ursprungs der Angiospermen

Um die zweite Frage zu beantworten, müssen wir zunächst die Paläobotanik verstehen. Diese Wissenschaft untersucht Pflanzen in der Erdgeschichte auf der Grundlage der von Pflanzen gebildeten Fossilien.

Als dominierende Pflanzengruppe im heutigen Ökosystem sind die Angiospermen zwangsläufig zu einem der Forschungsschwerpunkte der Paläobotanik geworden, und auch die Frage nach ihrer Herkunft steht im Mittelpunkt botanischer Aufmerksamkeit.

Die Frage nach dem Ursprung der Angiospermen ist eng mit Darwin, dem Begründer der Evolutionstheorie, verbunden. Darwin war ein Verfechter der Theorie der allmählichen Evolution und glaubte, dass die Entstehung und das Auftreten aller Organismen ein langsamer Prozess sei.

Allerdings unterschied sich dies stark von den Fossilienfunden, die den Menschen damals bekannt waren. Eines der schwer zu erklärenden Phänomene sei, dass „Angiospermen in der mittleren Kreidezeit plötzlich in großer Zahl in den Schichten auftauchten“.

Dieses Phänomen machte Darwins Theorie des Gradualismus unhaltbar und bereitete ihm große Sorgen, weshalb er es das „ärgerliche Mysterium“ nannte.

Charles Darwin

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

In der modernen Paläobotanikforschung gibt es zwei Denkschulen zur Entstehung der Angiospermen. Eine Denkschule geht davon aus, dass die Angiospermen in der Unterkreidezeit vor etwa 130 Millionen Jahren entstanden sind. Dieses Argument hat in der Wissenschaft die Oberhand gewonnen. Eine andere Denkschule geht davon aus, dass der Ursprung der Angiospermen vor der Kreidezeit liegt. Dies liegt daran, dass „die jetzt bestätigten Fossilienfunde definitiv nicht die vollständigen und frühesten Aufzeichnungen einer bestimmten Gruppe darstellen und früher oder später zerstört werden.“

Studien haben gezeigt, dass die Vielfalt der Angiospermen bereits in der Yixian-Formation der frühen Kreidezeit sehr hoch war.

Daher muss es meiner Meinung nach vor der Kreidezeit noch nicht bekannte Angiospermen gegeben haben. Obwohl es leicht ist, diese Ansicht zu vertreten, ist es nicht leicht, sie zu beweisen.

Bei der Veröffentlichung wurde behauptet, dass die uralte Frucht „Erste Blume“ aus der Jurazeit (vor der Kreidezeit) stammte. Doch heute gehen die meisten Wissenschaftler davon aus, dass die Urfrüchte aus der Kreidezeit stammen. Dieses Missverständnis über das Alter der Urfrüchte scheint einen Eindruck zu bestätigen: Vor der Kreidezeit gab es tatsächlich keine Angiospermen! Vergleicht man den heutigen Wissensstand mit dem zu Darwins Zeiten, stellt man fest, dass Darwins sogenanntes „ärgerliches Rätsel“ keineswegs gelöst ist. Es ist nur so, dass sich die Zeit von der mittleren Kreidezeit vor 100 Millionen Jahren in die frühe Kreidezeit vor 130 Millionen Jahren verschoben hat!

Was die Entstehungszeit der Angiospermen betrifft, so ist die international vorherrschende Meinung, dass diese in der Unterkreidezeit vor etwa 130 Millionen Jahren oder etwas früher lag , auf keinen Fall jedoch in der Jurazeit.

Kriterien zur Bestimmung von Angiospermen

Die Kriterien zur Identifizierung von Angiospermen waren schon immer umstritten.

Der Begriff „Angiosperme“ wurde 1852 vom deutschen Botaniker Paul Hermann (1646–1695) geprägt, um Pflanzen zu bezeichnen, deren Samen umhüllt sind. Dies ist auch die Definition, die viele Paläobotaniker (einschließlich des Autors von Paleofruit) übernehmen.

Spätere Untersuchungen zeigten, dass manche Nacktsamer ihre Samen nach der Bestäubung tatsächlich auch einwickeln. Es ist also klar, dass die ursprüngliche Definition nicht ganz zutreffend war.

Tomlinson und Takaso veröffentlichten 2002 einen Artikel, in dem sie argumentierten, dass das wichtige Merkmal, das Angiospermen von Gymnospermen unterscheidet, darin besteht, dass die Samenanlage (der Vorgänger des Samens) während der Bestäubung umschlossen ist. Botaniker, die moderne Angiospermen untersuchen, haben herausgefunden, dass sich verschiedene Angiospermen im Grad der Umhüllung der Samenanlage unterscheiden: Bei weiterentwickelten Gruppen ist die Umhüllung besser (durch Pflanzengewebe), während bei basaleren Angiospermen diese Umhüllung sowohl durch Pflanzengewebe als auch durch Schleim erfolgt. Dieses Merkmal kann die Angiospermennatur einer Pflanze gut bestätigen.

Die neue Entdeckung basiert auf dem Standard, dass die Samenanlagen während der Bestäubung umhüllt werden.

Taiyuan Sui: Dem Ursprung der Angiospermen auf der Spur

Unser heutiger Protagonist ist eine fossile Pflanze aus dem Unterperm (vor 270 Millionen Jahren) in Taiyuan, Shanxi: Taiyuananostachya ovuilifera .

Zwei Taiyuan-Ohren am selben Exemplar

(Bildquelle: Autor)

Auf den ersten Blick scheint es sich bei dieser fossilen Pflanze um eine gewöhnliche Schilfähre oder einen Zapfen von Gymnospermen aus dem Paläozoikum zu handeln, weshalb die frühen Paläobotaniker sich über ihre genaue Klassifizierung im Unklaren waren.

Nach sorgfältiger Beobachtung stellte der Autor fest, dass die Mittelachse des „Zapfens“ der fossilen Pflanze mit nahezu kugelförmigen Samenanlagen oder Samen bedeckt war und dass diese Samen oder Samenanlagen in seitliche Einheiten (= Früchte) eingewickelt und nur durch eine mit Schleim gefüllte Röhre mit der Außenwelt verbunden waren.

Diese Beobachtung bestätigte, dass das Fossil sowohl eingeschlossene Samenanlagen als auch eingeschlossene Samen enthielt, wodurch die Möglichkeit jeglicher Ophiopogona und Gymnospermen ausgeschlossen und seine Eigenschaften als Angiospermen bestätigt wurden.

Dieses scheinbar einfache Urteil spielt eine wichtige Rolle.

A: Mehrere verbundene Früchte mit Samen darin; B: An der Basis einer abgebrochenen Seiteneinheit freiliegende Samen (= Frucht); C: Die gewölbte Basis einer vollständigen Seiteneinheit (= Frucht) gibt den Blick auf die Samen im Inneren frei.