Planten Evolutie: Magnolia

Onlangs snoeiend nabij de Magnolia viel het op, dat de vliegende insecten liever naar de prunus doorvlogen en heel snel rechtsomkeert maakten boven de Magnoliabloemen. Terwijl deze toch zo lekker roken.
De Magnolia, zo leert Wikipedia, is een heel oude bloemplant, ontstaan ong. 100 mjg, nog voor het verschijnen van de vliegende stuifmeel-DHL-ers: de bijen. Daardoor geurt de Magnolia wel lekker maar stelt geen stuifmeeltransportvergoeding in vorm van nectar ter beschikking, zodat de Magnolia's op de zwarte bijenlijst staan en streng geboycot worden.
De Magnolia is old-skool afhankelijk van bestuiving door 'oudere' zich ouderwets voortslepende insecten zoals kevers.

Overigens is ongebreidelde keverbestuivingsvoortplanting verplichtend tot hoge schoffelfrequentie met dito wiedconcemtratie niet aan de orde: de doorzontuinmagnolia's uit de vasteplantenvakken van het tuincentrum zijn veelal onvruchtbare hybriden zoals de Magnolia × soulangeana, ontsproten in het achtertuintje van de kordate oud-officier der cavalerie uit het leger van Napoleon Bonaparte, Étienne Soulange-Bodin (1774-1846), of de Magnolia × loebneri = Magnolia kobus × Magnolia stellata.

De belendende foto's van de Magnalia Stellata (Stermagnolia) komen uit Trouw, waarvoor hartelijk dank. De Magnolia is dus het prehistorische neefje van de Amborella plant en haar dichtsnabije verwante Amborella Trichopoda.  Hierover kunt u veel meer lezen in het bloemige stukje kracht&pracht proza der BloemPantenEvolutie.
Uit eigen collectie en voortuin: Saucer of Tulpen Magnolia, kruising tussen de naakte magnolia (denudata) en  paarse of leliebloemige magnolia (liliiflora):

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).

Planten Evolutie: Bloem Kracht

Oorspronkelijke BBC titel: Powers of Flowers. Want het woord bloem was nog helemaal niet gevallen in de eerste aflevering Leven uit Licht. YTtjes (deel 1, deel 2, deel 3, deel 4).

Eerst op herhaling: Bloemen en Bijen in Leidse Hortus zonder plantjesfreak.

140 mjg, de aarde omvatte één groot continent: Pangea, geheel gevuld met dino's, aangevuld met wat marginale zoogdieren. Dan pas, na 260 mj planten op het droge, wordt de eerste bloem gevormd....denkt men, want het hoe en waarom is al een raadsel sinds Darwin.

New Caledonia ligt in de stille oceaan op het verzonken continent Zealandia (Zeelandië omdat Nieuw-Zeeland er ook deel van uitmaakt) met een unieke biodiversiteit. Dat komt omdat Zeelandië 80-90 mjg losbrak van Australië en sindsdien (evolutionair) zo geïsoleerd is gebleven van de andere continenten dat het nu nog een goed beeld geeft van de vegetatie van de aarde 140 - 60 mjg ten tijde dat de planten met bloemen ontstonden.
De aarde werd lange tijd, sinds het carboon (360 - 300 mjg), beheerst door twee naaktzadige spelers: de coniferen en varens.
Een naaktzadige of Gymnospermae gebruikt de wind of water voor reproductie en voortplanting. Mannelijk micro-sperma (ook wel pollen of stuifmeel genoemd) wordt in hoeveelheden van 10 miljard per boom bloemvrij van mannelijke kegels naar vrouwelijke eicellen in vrouwelijke dennenappel(kegels) geblazen. Tot de naaktzadigen behoren oa de naaldbomen en coniferen, de cipressen, de dennen en de apenbomen. Op New Caledonia leeft nog een uniek levend-fossiel dennen-geslacht met 'wortels' van 200 mj: de Araucaria columnaris, Cook Pine, natuurlijk vernoemd naar Europese ontdekkingsreiziger James Cook.

De tweede grote voorbloemse naaktzadige speler is de varen, hun wijze van voortplanting is ook beperkend. Ze zijn aangewezen op een vochtige omgeving om hun spermacellen met zweepstaarten naar de eicellen te kunnen zwemmen. Uithoudingsvermogen: 2 uur.
Links op New Caledonia staan twee relieke boomvarens uit de Cyatheacea-familie: Cyathea intermedia.

140 mjg was er weinig biodiversiteit met maar een gering aantal soorten coniferen en varens, ongeveer 1% van de hoeveelheid planten die we nu kennen. Het dierenrijk was ook niet erg divers en gevarieerd. Ongeveer 700 verschillende dinosauriërs, nu zijn er alleen al 5000 soorten zoogdieren. Een monotone groene wereld die snakte naar wat meer kleur en afwisseling.

Op New Caledonia is ook de Amborella plant bewaard gebleven. Amborella Trichopoda is de dichtstbijzijnde nog levende verwante van de eerste bloemplanten. Bladeren van planten muteerden in bloemblaadjes, de bloem zit vol pollen en die worden door een insect als een DHL-koerier naar een volgende plant gebracht. Vaste bezorg-adressen en snelle betrouwbare koerier geeft een groot voordeel t.o.v. de toevallige op goed geluk voortplantingsmethoden met wind of water.


Monkey Puzzle Tree (Slangenden of Apenboom) wordt 500 jaar oud en start pas met voortplanten als hij 40 is. Een kleine bloemplant begint echter al na 4 maanden met voortplanten.  Dus in de tijd dat de conifeer één nieuwe generatie produceert heeft de bloemplant er al 120 afgeleverd. En bij elke nieuwe generatie is er een kans op een genetische mutatie, die mogelijk een nieuwe eigenschap levert om te kunnen overleven.

Planten Evolutie: Leven uit Licht

Focus (TELEAC / NTR) Van Plant tot Planeet. Leven uit licht (zo 9 sep 2012, 19:25) Documentaire "Planten zijn een stille kracht die de aarde hebben vormgegeven, onze atmosfeer opbouwen en de evolutie van elke diersoort in gang houden".

Deze aardige serie is gebaseerd op de BBC serie How to grow a Planet (met Engelse ondertiteling) olv Schot, Geoloog en Prof. Iain Steward. In de versie, die op de Nederlandse TV vertoond werd, is Iain zoveel mogelijk verwijderd en zijn sappige schotse accent vervangen door een onbestemd smaakloze damesvoice-over. Sommige proefjes worden door een vrouw op dezelfde locatie uitgevoerd dus zal de BBC deze versie wel speciaal gemaakt hebben voor de export. Ik prefereer het aanstekelijke commentaar van Iain.

Voor we wat hoogtepuntjes bespreken gaan we eerst, als een echte leraar, eerst de Coqui-kennis opfrissen en het referentiekader goed vastleggen.

In Sterevolutie van groengasnevel tot zwartkool leerden we dat de aarde een stellaire kernfusie-afvalklomp is uit 9 miljard jaar kernfusie in sterren en supernova's. Op deze ratjetoe-planeet van 4,7 miljard jaar oud is een groot deel van het chemische periodiek systeem beschikbaar voor allerlei leuke scheikundeproefjes.

In Vertebraten evolutie: Dawn leerden we dat na 2,1 miljard jaar = 2,5 miljard jaar geleden de eerste micro-organismen werden gevormd zoals bacteriën en blauw-algen. Cyanobacteriën zouden zelfs al 3,5 miljard jaar geleden op aarde leven.

In De Tiktaalik leerden we over het grote belang van 'levensgas of natuurgas' CO₂.

We gaan 3 miljard jaar terug in de tijd. Er was heel weinig vrij zuurstof en de aardatmosfeer bestond uit giftige gassen (uit methaan(aardgas) en zwaveldioxide en CO₂?) De sterke UV-straling van de zon maakte leven op het droge onmogelijk. In zee wordt die straling gefilterd en daar kon leven ontstaan: de Halobacteriën. Dit zijn eencellige micro-organismen; ze zijn halofiel: ze leven in milieus die verzadigd zijn aan zout. Ze vormen ATP (drager van chemische energie) uit zonlicht via de rose-rood-paarse retinal-kleurstof. De zee kleurde daardoor helemaal paars. Onder deze paarse halo-laag ontstond in zee een nieuw organisme dat zich specialiseerde in het overblijvende licht, groen-blauw dus en dat zijn de blauw-algen of Cyanobacteriën.
De groene kleur van de planten op aarde is dus puur toeval.

Deze groene vroegste voorlopers van onze planten kunnen wat nieuws: ze verkrijgen energie uit de zon via een ingewikkeld chemisch proces: de Fotosynthese.

Fotosynthese, het belangrijkste proces in de natuur. Met water uit de grond of de zee worden suikers en allerhande koolwaterstoffen gevormd met CO₂ uit de atmosfeer. Fotonen worden ingevangen door 'the light harvesting complex'. Er zijn 2 of 12? fotonen nodig om een watermolecuul te splitsen in H en O. Er zijn veel mooie schematische, informatieve, plaatjes van Photosynthesis.
Er is één nadeel, wat later een voordeel zal blijken: er komt een gasvormig afvalproduct bij vrij: zuurstof O₂. Deze zuurstof gaat de atmosfeer van de aarde drastisch veranderen van zuurstofarm en reducerend naar zuurstofrijk en oxiderend.
De grote oxidatiegebeurtenis: Oxygen Catastrophe or Oxygen Crisis.
In de documentaire worden BIF's (Banded Iron Formations) in Kumba ijzererts uit de Sishen Mine getoond van 2,5 miljard jaar geleden. De ijzerlagen zijn roestrood door reactie met zuurstof en bewijzen dat toen voor het eerst zuurstof in de atmosfeer stroomt. Opgelost ijzer in de oceanen reageerde met deze zuurstof waardoor ijzeroxiden (roest) ontstonden die slecht  in water oplosbaar zijn. Deze ijzeroxiden sloegen neer op de zeebodem op een laag anoxische modder.

Uiteindelijk zat er zoveel zuurstof in de atmosfeer dat er hoog in de dampkring ozon werd gevormd die de UV straling absorbeert. Planten konden nu eindelijk (na 2 miljard jaar) verhuizen naar het land = 400 mjg.
O ja en ondertussen gingen de cyanobacterien samenwerken en vormden grote clusters van bladgroenkorrels genaamd plant(en).
Eerste (land)planten Aglaophyton (links) zijn een paar cm hoog. Kale stengels met bolvormige uiteinden. Ze zijn gevonden in Schotland in Rhynie Chert. Ingewikkelde voortplanting met ♂ & ♀ gametofyten waarbij het sperma door regenwater naar de eicellen zwemt. Artist impression van een Devoon Baai met Aglaophyton. Let op geen bladeren dus nog.
Wortels worden wel al snel gevormd om door rotsen heen te dringen -> en zo grond(aarde) te vormen dat water vasthoudt. 40% van de aarde(planeet) is nu bedekt met aarde(grond). Het kost 1000 jaar om 2 cm grond te vormen. Dat is in een miljoen jaar dus 20 meter! Zo konden de planten het land koloniseren. En de dieren durfden nu ook uit het water te komen.

Zoals het op de kop zwemmende levende fossiel Degenkrab, een kreeftachtige geleedpotige die in 500 mj niet veel veranderde en nu nog aan land komt in de US. Kieuwen lijken op longen zodat ze lang buiten het water kunnen leven. Ze leggen eieren op land. 400 mjg komen ze voor het eerst aan land gevolgd door insecten en amfibieën zoals De Tiktaalik.
De degenkrab heeft (hemels)blauw hemocyanide bloed en negen ogen.