Planten Evolutie: Uitdager Gras

Opkomst van de underdog. Hoe Kleinduimpje en David de woudreuzen en Goliath versloegen.
De meest onderschatte plantenfamilie, die de strijd aanging en won: de grassenfamilie.
(Nog) online beschikbaar, deel.1 deel.2 deel.3 deel.4
Eerdere afleveringen  Leven uit Licht & Bloem Kracht.

Bossen (be)heersten de aarde tijdens de warme periode 100 - 65 mjg. Het Mt. Kasigau nevelwoud (cloud forest) in Oost-Afrika, Kenia is een restant van de oude wouden die Afrika ooit bedekten.

De hele planeet, inclusief de zuidpool, was gevuld met bomen. Welkom op de bomenplaneet. Het bladerdak van de bomen overschaduwde de begane grond en liet heel weinig licht door. Toch ontstond daar, aan de voet van de stammen, de nieuwe uitdager. Sporen van gras zijn gevonden in coprolite (coprolieten) van de Titanosaur Sauropod (100 ton). Gras maakte dus deel uit van het dieet van deze dino-herbivoren. Dit is het vroegste bewijs van het ontstaan van de grassen, 66 mjg.

KT-extinctie 65 mjg door een meteoriet van 10 km doorsnede roeide de grazende dino's van onze planeet uit, maar de grassen overleefden. De grassen kregen te maken met een nieuwe crisis: verandering in het klimaat en atmosfeer door vorming van de hooggebergten. Tussen 50 en 30 mjg begon de CO₂ uit de atmosfeer te verdwijnen door de vorming van grote bergketens zoals de Himalaya. De omvangrijkste periode van bergvorming in de recente aard-geschiedenis. De nieuw gevormde bergen erodeerden snel en spoelden naar zee om daar met CO₂ een gesteente te vormen: CaCO₃ kalksteen. 30 mjg verminderde het CO₂ gehalte in de atmosfeer als gevolg daarvan naar een zesde van de oorspronkelijke waarde en bedreigde daardoor het voortbestaan van het plantenrijk. Zonder CO₂ kunnen de planten niet meer groeien, en kwijnen weg.

De grassen komen met een slimme oplossing:  een turbolader. Dit zijn ringen van samentrekkende gespecialiseerde cellen: vaatbundels. Die werken als een soort miniatuurpomp die de CO₂ opzuigt en concentreert. Die gaf de grassen een flinke voorsprong op andere planten. Grasfamilieleden zoals olifantsgras of mais behoren nu tot snelst groeiende planten. Binnen 3 maanden is olifantsgras 4 meter hoog.
Noot van de dienstdoende wetenschapper alhier: over deze zg turbo valt weinig te vinden op het web. Wel dat grassen C4-fotosynthese ontwikkelden als reactie op lage CO₂ gehaltes. Wiki C4-fotosynthese (er is wel een NL-§, die noemt actief CO₂ transport), de Britse Prof Colin lijkt spin in het C4-web? Nature's Green Revolution uit 2006. Gevonden! bij HyperFysics; er wordt iets 'gepumpt' naar een 10-20 maal hogere CO₂-concentratie (C4 Photosynthesis).

Maar voorlopig waren de oerwoudreuzen nog onverzettelijk heerser op aarde, dus ontwikkelde de underdog een nieuw en dodelijk wapen 8 mjg mbv het veranderend klimaat: droogte! Speciaal daarvoor verkregen de grassen een aanvullende eigenschap: zeer brandbaar! Droog gras werkt als een vlammenwerper; en één vonk is genoeg, bijvoorbeeld door een blikseminslag. Veldbranden gaan razendsnel tot 3 meter/seconde. Gras brandt op een speciale manier die dodelijk is voor de bomen. De heetste plekken van >360 ºC bij een grasbrand bevinden zich een meter boven de grond. Er wordt een vluchtig gas gevormd, het gas stijgt op, verbrandt en wordt heter dan het brandende gras zelf. De grasbrand vormt een smal snel bewegend front. Gras is bovendien de vuurbestendigste plant op aarde. De knop zit in wortels ondergrond en loopt binnen 2 weken weer uit. Veel sneller dan de andere planten en natuurlijk dan de bomen. Bossen vielen daardoor uit elkaar en grasvlaktes kwamen daar voor in de plaats.
Het einde van de oneindige bossen was nabij en dat veranderde ook het aanzicht van de aarde.

De vergrassing had ook een groot effect op het dierenrijk. Uit de koolstof-opname in het tandglazuur van herbivoren kan het eetpatroon worden afgeleid; werden er boombladeren of grassen gegeten? In de US aten paarden tot 8 mjg voornamelijk bos-voedsel: struiken en (boom)bladeren, daarna vindt een zeer scherpe omslag plaats naar grassen. Dit komt overeen met vondsten in Azië, Afrika en Zuid-Amerika, binnen een miljoen jaar, dus vanaf 6 mjg overheersten de grassen als voedingsbron.

Gras haalt het mineraal silica uit de bodem en vormt kleine weerhaakjes aan de (scherpe) rand van de grasspriet als afweermechanisme tegen grasgrazende dieren. Deze weerhaakjes zorgden voor een grote zoogdiersterfte bij de grote herbivoren zoals de Indricotherium (rechts) het grootste zoogdier dat ooit heeft bestaan (20 ton). Ze aten boomtwijgen en struikgewas en stierven uit toen die voedselbron verdween. Alleen al in Noord-Amerika leidde de opkomst van de grassen tot uitsterven van meer dan de helft van de planteneters. Andere zoogdieren (paarden) ontwikkelden grote brede kiezen waarmee ze de silica konden vermalen.
De nieuwe kuddes silica-gras etende dieren produceren vanzelfsprekend veel silicarijke mest, die met het regenwater via de rivieren naar zee spoelde.
Diatomeeën of kiezenwieren in zee gebruiken silica voor de opbouw van het skelet.

Diatomeeën staan aan het begin van de voedselketen in de zeeën. Zij trekken ansjovis en haring aan en dat trekt weer viseters aan zoals visvogels en dolfijnen. Zij bestrijken meer dan 1/10 van het oceaanoppervlak.
De zee kleurt groen omdat Diatomeeën, net als planten, chlorofyl bevatten en zuurstof afgeven. Zij produceren ongeveer 1/4 van de zuurstof in onze atmosfeer en zijn de longen van de oceaan.
En naast zuurstof waren de diatomeeën ook nog eens de bron van aard-olie.

De aarde is van een diep donker bos in een weids open grasvlakte veranderd met 8000 verschillende grassoorten die een 1/4 van het landoppervlak bedekten. En wie had daar destijds ook erg veel last van: de mens, nauwkeuriger, de boomaapige voorouder van de mens, die met een harde klap uit zijn paradijselijke vruchtboom in een droge grassavanne tuimelde.

Savanne

Op de Afrikaanse savanne ontstonden 5 mjg onze eerste aapachtige voorouders. Er waren geen takken meer om in te hangen en de enige mogelijkheid tot overleven was gehoorzamen aan de aloude wet van Darwin: aanpassen en evolueren.
De chimpansees in Fongoli leven ook in het veld. Er is grote overeenkomst in gedrag met de mens.
De savanne is een vijandiger omgeving dan hoog en droog in het bos, dus moesten de chimps hier slimmer zijn om te kunnen overleven. De chimps hebben zich dan ook aangepast door gebruik te gaan maken van gereedschap en door een jachttechniek te ontwikkelen.

De chimps maken speren en jagen daarmee in boomholtes op Senagal galago's (Senegal bushbaby) een kleine halfaap primaat. Ze doden of verwonden de galago met die speer en peuzelen de vangst rauw op.
Door het hoge gras op de savanne gaan deze chimps ook vaak rechtop staan om goed rond te kunnen kijken.
Zo hebben onze voorouderapen waarschijnlijk ook roofdieren en prooi in de gaten gehouden. De volgende 5 mj ontwikkelde onze sava-aap-ouders zich al vleesetend verder tot de rechtop lopende Homo Sapiens om zich 100.000 jaar geleden te gaan verspreiden over de aarde. Inmiddels waren het jager-verzamelaars geworden.

De J-V's leidden een zwervend bestaan in kleine familiegroepen. Ze leefden van de jacht op wilde dieren en van bessen en wortels. Tijd voor de grassen om dit doodse bestaan der mensheid wat te verlichten.

Göbekli Tepe (Navelberg) nu in Turkije is de opgraving van de oudste nederzetting ter wereld. Het tempelcomplex is 12000 jaar oud, in 1994 ontdekt, 3x zo oud als de piramiden in Egypte. Er moet een groot werkvolk ingezet zijn om de grote megalieten te vormen en de plaatsen. Hoe gaven ze al die mensen te eten?  30 km verderop in het Karacadağ gebergte is uit dezelfde periode een nieuwe variant van het eenkoorn (einkorn) gras gevonden. De aren van de eenkoorn verpulveren snel en de korrels vallen alle kanten op. Brood bakken uit één voor één grondgeraapte graankorrels was zelfs toen al te veel werk. Een kleine genetische  mutatie in deze wilde tarwesoort zorgde voor een wonder: de cellen tussen de graankorrel en de steel  blijven intact. Het grasgraanzaad verspreidt zich nu niet meer gemakkelijk, wat ongunstig is voor de tarwe, maar juist heel gunstig voor de mens. En die zou daarom dit lelijke eendje onder de grasgranen van de ondergang gaan redden door symbiotisch een handje te gaan helpen bij het uitzaaien. De gecultiveerde landbouw (Neolithische revolutie) was daarmee uitgevonden waardoor niet alleen meer kon worden ge-oogst, maar door teelt en opnieuw uitzaaien van een deel van de graanoogst ook een goede oogst in komende jaar kon worden gegenereerd.

Triticum monococcum (Einkorn)

Uit al dat graantarwe werd koolhydraadrijk brood gebakken, een geconcentreerde vorm van energie. Je kan het meenemen, verdelen en bewaren. Je moet nu wel naast je tarwegrasveldje blijven wonen, dus lekker rondtrekken over de savanne is daarmee voorbij. Maar daar staat tegenover dat je nu wel een stevige boerderij kunt bouwen en dat je vanwege Arbo één maal per jaar 2 weekjes op vakantie mag met je oude J-V-tent.
Een nadeel? is dan weer dat het nu mogelijk wordt om grote kuddes mensen eusociaal boven op elkaar te gaan huisvesten in steden om daar gezamenlijk zinvolle klusje te gaan uitvoeren zoals het bouwen van een groter tempelcomplex dan de buren. Dat jagen-verzamelen was helemaal zo gek nog niet eigenlijk. De rest is geschiedenis; gedane evolutie neemt vaak pas een keer door revolutie.
Hoe mooi had de wereld er nog kunnen uitzien als David Gras tevreden was gebleven in zijn ondergeschikte positie onderaan de voet en stam van Goliath Boom.

"Onze voorouders moeten het gevoel hebben gehad dat zij de baas waren over dit nieuwe gewas.
Op dezelfde manier als ons gevoel vandaag de dag, dat in de landbouw wij volledig in controle zijn over het groeien en oogsten van de planten.
Maar bekijk het eens even vanuit het standpunt van de tarwe. Die heeft iets heel slims gedaan: het heeft een dier gelokt dat bereid is om hem te zaaien om hem te voeden en om hem te beschermen tegen concurrenten en rovers, die zelfs bereid is om zijn zaad met de hand te verspreiden; zonder dat de tarwe maar iets hoeft te doen. Dus roept het de vraag op: wie gebruikt er nu eigenlijk wie?"