Geplaatst op

Waarom planten houtig worden


Naturalis Biodiversity Center, Universiteit Leiden

10-sep-2022Waarom groeien sommige planten uit tot flinke struiken of enorme bomen, terwijl andere klein blijven en nooit verhouten? Dit is een evolutionaire puzzel die Charles Darwin meer dan 160 jaar geleden al voor een raadsel stelde. Nu presenteren wetenschappers uit Nederland en Duitsland het eerste wereldwijde overzicht van de evolutie van houtvorming op eilanden, waarmee de stukjes in elkaar vallen.

“De eerste bomen met een verhoute stam ontstonden zo’n 400 miljoen jaar geleden, maar we weten nog erg weinig over waarom ze überhaupt hout gingen aanmaken”, vertelt Frederic Lens, onderzoeker bij Naturalis Biodiversity Center en de Universiteit Leiden. Al deze vroege boomsoorten zijn nu uitgestorven en ontstonden in een onbekend klimaat. Daarmee is het onmogelijk om de evolutie van verhouting te begrijpen op basis van fossielen van deze bomen, maar eilanden kunnen de oplossing bieden.

De evolutie van verhouting is immers nog altijd gaande, vooral in de gebieden die bekend staan als natuurlijke evolutionaire laboratoria: eilanden. Het viel Charles Darwin al op dat de flora op eilanden proportioneel meer houtige soorten bevat dan die van het aangrenzende vasteland. Een kruidachtige plantensoort afkomstig van het vasteland kan een eiland koloniseren en vervolgens in de loop van tien- of honderdduizenden jaren evolueren tot een houtige struik of zelfs boom op dat eiland.

Droogte

Teide Echium wildprettii, Canarische Eilanden

Teide Echium wildprettii, Canarische Eilanden (Source: Frederic Lens)

Houtvorming op eilanden is vooral bekend omwille van een klein aantal iconische plantengroepen, zoals de ‘zilverzwaarden’ op Hawaii. Om beter te begrijpen waarom planten zijn verhout gedurende hun evolutionaire geschiedenis, heeft het Nederlands-Duitse onderzoeksteam een nieuwe database samengesteld met alle houtige eilandsoorten met een niet-verhoute voorouder, inclusief hun verspreiding (Figuur 1). Met deze database konden ze voor het eerst een aantal bestaande hypotheses zorgvuldig testen. En de resultaten zijn veelbelovend. “We hebben een verband gevonden tussen meer droogte en meer houtvorming in de stengels van planten op eilanden. Ik ben ervan overtuigd dat het verband tussen droogte en verhouting op het vasteland nog veel sterker is”, vertelt Lens. Dit is iets wat het team binnenkort wil testen door analyse van de volledige database, waaronder ongeveer 6000 aanvullende soorten die zijn verhout op het vasteland.

Figuur 1: de wereldwijde verspreiding van houtvorming op eilanden

Figuur 1: de wereldwijde verspreiding van houtvorming op eilanden (Source: Frederic Lens; ingezette afbeeldingen van de zilverzwaarden: Seana Walsh en Ken Wood)

Hotspots

De onderzoekers identificeerden niet alleen alle houtige eilandsoorten met een niet-verhoute voorouder, maar brachten ook hun verspreiding en aantal overgangen naar houtigheid in kaart (Figuur 2), en testten welke evolutionaire hypotheses het meest waarschijnlijk zijn. “Het was eigenlijk gekkenwerk om zo’n dataset samen te stellen”, vertelt Lens. “Ik heb meer dan tien jaar nodig gehad om de database af te krijgen, maar gelukkig bleek al dit werk uiteindelijk niet voor niets.” In de nieuwe database werden meer dan duizend verhoute eilandsoorten gevonden, waardoor er nu meer dan drie keer zoveel verhoute eilandsoorten bekend zijn dan voorheen. Deze meer dan duizend soorten zijn het resultaat van minstens 175 onafhankelijke evolutionaire overgangen naar houtigheid. “Daaruit blijkt duidelijk dat eilanden opmerkelijke hotspots voor biodiversiteit in de wereld zijn, met een unieke flora die dringend beschermd moet worden”, aldus eerste auteur Alexander Zizka van de Universiteit van Marburg, Duitsland.

Bovendien biedt het uitgebreide onderzoek ook een interessante blik op de toekomst. “In 2022 hebben we in Europa weer een droge zomer. Het feit dat droogte hoogstwaarschijnlijk een positieve invloed heeft op houtvorming, levert veelbelovende mogelijkheden voor landbouwonderzoek om onze voedselproductie veilig te stellen”, licht Lens toe. “Stel dat je elk niet-houtachtige gewas door veredeling houtig zou kunnen maken. Dan krijg je een groter gewas met een hogere opbrengst per plant. Maar zeker zo belangrijk: je zou zulke meer verhoute gewassen beter bestand kunnen maken tegen droogte. En daar kunnen we echt niet omheen in een wereld die te maken heeft met klimaatverandering en een groeiende wereldbevolking.”

Figuur 2: minimale aantal evolutonaire verschuivingen en aantallen verhoute eilandsoorten op eilandgroepen over de hele wereld

Figuur 2: minimale aantal evolutonaire verschuivingen en aantallen verhoute eilandsoorten op eilandgroepen over de hele wereld (Source: Frederic Lens)

Meer informatie

  • Het volledige artikel: The evolution of insular woodiness, geschreven door A. Zizka, R.E. Onstein, R. Rozzi, P. Weigelt, H. Kreft, M.J. Steinbauer, H. Bruelheide & F. Lens, verschenen in Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.

Tekst en figuren: Frederic Lens, Naturalis Biodiversity Center & Universiteit Leiden
Foto’s: Frederic Lens; Seana Walsh en Ken Wood, National Tropical Botanical Garden, Hawaii