Der erste fossile Beweis für einen seltenen botanischen Zustand, der als vorzeitige Keimung bekannt ist, bei der Samen sprießen, bevor sie die Frucht verlassen. Bildnachweis: George Poinar Jr., OSU
Forschungen der Oregon State University haben den ersten fossilen Beweis für einen seltenen botanischen Zustand entdeckt, der als vorzeitige Keimung bekannt ist, bei der Samen sprießen, bevor sie die Frucht verlassen.
In einem Papier veröffentlicht in Historische Biologie, George Poinar Jr. vom Oregon State College of Science beschreibt einen etwa 40 Millionen Jahre alten Kiefernzapfen, der von baltischem Bernstein umgeben ist, aus dem mehrere embryonale Stämme hervorgehen.
„Die Samenkeimung ist für die Entwicklung aller Pflanzen von entscheidender Bedeutung und findet typischerweise im Boden statt, nachdem ein Samen gefallen ist“, sagte Poinar, ein internationaler Experte für die Verwendung von in Bernstein konservierten Pflanzen- und Tierlebensformen, um mehr über die Biologie und Ökologie der fernen Vergangenheit zu erfahren . „Wir neigen dazu, Viviparität – die Embryonalentwicklung noch innerhalb der Eltern – mit Tieren zu assoziieren und vergessen, dass sie manchmal bei Pflanzen vorkommt.“
Am typischsten, bei weitem, handelt es sich bei diesen Vorkommnissen um Angiospermen, sagte Poinar. Angiospermen, die direkt oder indirekt den größten Teil der Nahrung liefern, die die Menschen essen, haben Blüten und produzieren Samen, die in Früchten eingeschlossen sind.
“Die Samenkeimung in Früchten ist bei Pflanzen, denen die Samenruhe fehlt, wie Tomaten, Paprika und Grapefruit ziemlich häufig, und dies geschieht aus einer Vielzahl von Gründen”, sagte er. “Aber es ist selten bei Gymnospermen.”
Gymnospermen wie Koniferen produzieren „nackte“ oder nicht eingeschlossene Samen. Die vorzeitige Keimung in Tannenzapfen ist so selten, dass nur ein natürlich vorkommendes Beispiel für diese Erkrankung aus dem Jahr 1965 in der wissenschaftlichen Literatur beschrieben wurde, sagte Poinar.
„Das ist ein Teil dessen, was diese Entdeckung so faszinierend macht, sogar darüber hinaus ist es der erste fossile Nachweis der Lebendigkeit von Pflanzen mit Samenkeimung“, sagte er. „Ich finde es faszinierend, dass die Samen in diesem kleinen Tannenzapfen im Inneren des Zapfens zu keimen beginnen und die Sprossen so weit herauswachsen konnten, bevor sie im Harz zugrunde gingen.“
An den Spitzen der Sprossen befinden sich Nadelcluster, einige in Bündeln von fünf, die das Fossil mit der ausgestorbenen Kiefernart Pinus cembrifolia in Verbindung bringen, die zuvor aus baltischem Bernstein beschrieben wurde, sagte Poinar.
Kiefernzapfen in baltischem Bernstein sind nicht häufig zu finden, fügte er hinzu. Diejenigen, die auftauchen, werden von Sammlern geschätzt und da die Schuppen der Zapfen hart sind, sind sie normalerweise sehr gut erhalten und wirken lebensecht.
Viviparität in Pflanzen zeigt sich normalerweise auf zwei Arten, sagte Poinar. Frühreife Keimung ist die häufigere der beiden, die andere ist die vegetative Viviparität, z. B. wenn eine Zwiebel direkt aus dem Blütenkopf einer Elternpflanze hervorgeht.
“Im Fall der Samenviviparität in diesem Fossil produzierten die Samen embryonale Stängel, die im Bernstein ziemlich deutlich sind”, sagte er. „Ob diese als Hypokotylen bekannten Stängel erschienen, bevor der Zapfen in Bernstein eingehüllt wurde, ist unklar. Aufgrund ihrer Position scheint es jedoch, dass ein gewisses Wachstum, wenn nicht das meiste, auftrat, nachdem der Kiefernzapfen in das Harz gefallen war.
„Häufig treten einige Aktivitäten auf, nachdem Kreaturen in Harz begraben wurden, wie zum Beispiel eingeschlossene Insekten, die Eier ablegen“, sagte Poinar. „Außerdem fliehen Insektenparasiten manchmal von ihren Wirten in das Harz, nachdem diese gefangen wurden. Im Fall des Kiefernzapfens könnte die Kutikula, die die freiliegenden Teile der Triebe bedeckt, sie vor dem schnellen Eindringen der natürlichen Fixiermittel des Harzes geschützt haben.“
Untersuchungen zur Viviparität bei vorhandenen Gymnospermen deuten darauf hin, dass der Zustand mit Winterfrösten in Verbindung gebracht werden könnte. Leichte Fröste wären möglich gewesen, wenn der baltische Bernsteinwald eine feuchte, warm-gemäßigte Umgebung hätte, wie angenommen wurde, sagte Poinar.
„Dies ist der erste fossile Nachweis der Lebendigkeit von Samen bei Pflanzen, aber dieser Zustand trat wahrscheinlich etwas früher auf als dieser eozäne Datensatz“, sagte er. „Es gibt keinen Grund, warum die vegetative Viviparität nicht vor Hunderten von Millionen Jahren in alten sporentragenden Pflanzen wie Farnen und Lycopoden aufgetreten sein könnte.“
Referenz: „Frühe Keimung eines Kiefernzapfens im Eozänen Baltic Amber“ von George Poinar Jr., 8. November 2021, Historische Biologie.
DOI: 10.1080/08912963.2021.2001808