Wie die Erde grün wurde - Urpflanzen

Flechten und Algen - die ersten Landpflanzen

Beschäftigt man sich näher damit, wann und wie die Vegetation auf unserer Erde entstand, also das Grün und die Schönheit auf unseren Planeten kam, sind die die Informationen dazu überschaubar, und etwa so: Die Flechten, als ersten Landpflanzen haben sich vor etwa 515 Millionen Jahren (Kambrium) aus einer Symbiose von Algen und Pilzen entwickelt.
Im Ordovizium, vor etwa 485 Millionen Jahren, entwickelten sich daraus die ersten Moose. Im Devon, etwa vor 410 Millionen Jahren, entwickeln sich die Farne und breiten sich stark aus, die sogenannten Kohlewälder entstehen. Die Evolution schritt weiter voran und im Karbon, vor 350 Millionen Jahren) gab es bereits Bäume und Wälder, und vor 270 Millionen Jahren traten dann die Blütenpflanzen in Erscheinung. Vor 4 Millionen Jahren treten unsere ersten Vorfahren, also menschenähnlichen Wesen in Erscheinung, unsere direkten menschlichen Vorfahren der Homo sapiens, kamen erst vor etwa 300.000 Jahren hinzu. Als der Mensch im Neolithikum sesshaft wurde, um Ackerbau und Viehzucht zu betreiben, entwickelten sich vor ca. 12000 Jahren die ersten Kulturpflanzen.

Für mich sind das nur Zahlen mit wenig Aussagekraft, die oft voneinander abweichen. Manchmal finden sich Sensationsmeldungen wie "Forscher entdecken: Die ersten Landpflanzen gab es schon 50 Millionen Jahre früher"! Ein Wunder? Kaum, heute werden diese Altersangaben durch Genanalysen, z.B. von fossilen Sporen, ermittelt und früher erfolgte die Altersbestimmung durch Fossilien.
Mich interessiert, wie könnte das damals gewesen sein? Was war damals los auf unserer Erde? Welche Bedingungen herrschten, wie kann man sich das vorstellen? Gibt es, abgesehen von Fossilien, noch weitere Spuren aus dieser Epoche? Gibt es vielleicht sogar noch überlebende Pflanzen und andere Lebewesen aus dieser Zeit?

Beschäftigt man sich damit näher, was ich tue, entdeckt man die Spuren der Evolution überall. Auch wenn die allermeisten urzeitlichen Pflanzen ausgestorben sind, gibt es immer noch "Über-Lebende" aus dieser Zeit. Es sind Pflanzen-Lebewesen die inzwischen einiges erlebt und überlebt haben, wie z.B. einige Warm- und Eiszeiten, diverse Naturkatastrophen, steigende und sinkende Meeresspiegel, Meteoriteneinschläge und mehrmals Massensterben. Diese Pflanzen leben noch und sind richtige "Überlebensprofis" und Nicht-Evolutions-Spezialisten. Sie sind auch Profis im "immer-wieder-weitermachen" und "sich nicht unterkriegen lassen". Wer nun denkt, diese Pflanzen existieren nur auf Vulkaninseln, Gletschern usw. der irrt, sie finden sich vor unseren Augen und vor unseren Füßen.

Algen und Flechten - das erste Grün an Land

Es begann mit Grünalgen, die sich zusammen mit Cyanobakterien in den Poren von Gesteinssedimenten eingenistet haben, millimeterdünne Mikrobenmatten sind dabei entstanden. Gleiches lässt sich im Sommer auf Gletschern und in den Polargebieten als sog. Blutschnee beobachten. Neben rotem Schnee gibt es übrigens auch grünen und gelben Schnee. Dieses Naturphänomen entsteht während der Sommermonate aus Grünalgen, die sich mit Hilfe von Astaxanthin vor der starken Licht- und UV-Strahlung in extremen Höhen und Polargebieten schützen.

Als nächste Verwandte jener Grünalge, aus denen die sich die ersten Landpflanzen entwickelten, wurden die Armleuchteralgen (Characeen) und die Jochalgen identifiziert. Armleuchteralgen sehen ähnlich wie Schachtelhalme aus, und wachsen bis in Höhen von 2.000 Metern, in sauberen Seen, Teichen, Flüssen, manchmal auch in Kiesgruben und Zisternen. Wichtig ist sauberes Wasser, daher kommen sie bei uns nur leider noch selten vor.
Der Anblick von Jochalgen, eine Grünalgenart, ist den meisten vertraut, das sind die hellgrünen, glitschig, schleimigen Polster, die sich gerne im Sommer auf Teichen und Tümpeln bilden und beim Anfassen zerfallen.

Die Grünalgen gingen eine Symbiose (Lebensgemeinschaft) mit fadenartigen Pilzen (Schlauchpilze) ein und bildeten so die ersten Flechten. Pilze entwickelten sich aus Kragengeisseltierchen, daher sind sie enger mit Tieren verwandt als mit Pflanzen. Besonders die Erdpilze - Mykorrhizen - waren wesentlich daran beteiligt dieses Ökosystem an Land zu entwickeln. Sie halfen den allerersten Humus aufzubereiten und so den Pflanzen die Erde zu besiedeln. Die Flechten bildeten fleckigen Krusten und Matten und krochen so nach und nach von den Küsten aufs Festland, sie waren 1-2 cm hoch, und im Vergleich mit den winzigen Mikrobenmatten der Grünalgen alleine, bereits mikroskopisch kleine Wälder, in denen sich Springschwänze und Bärtierchen vergnügten. Springschwänze und Bärtierchen leben bis heute in der Mikroflora eines gesunden Bodens.

Damals wie heute umlagern die Mykorrhizen die Feinwurzeln der Alge bzw. Pflanze, liefern Wasser und Mineralstoffe aus dem Boden und bekommen im Gegenzug Energie, aus dem durch Photosynthese gewonnen Zucker.
Diese Partnerschaft verbesserte das Wachstum, und die Algen nutzen das feine Netzwerk der Pilze um sich besser am Boden zu verankern, und irgendwann waren ganze Landstriche mit Flechten überzogen. Mykorrhizen sind auch heute eine wichtige Voraussetzung für gesundes Pflanzenwachstum und Bodenleben, es gibt sie direkt als Bodenverbesserer oder mit Mykorrhizen angereicherte Pflanzerde zu kaufen.
Diese Lebensgemeinschaft existiert seit 550 Millionen von Jahren, und ist die Grundlage allen Lebens auf der Erde.

Arte zeigte vor Kurzem die fantastische Doku: Island - Reise zum Ursprung der Erde". Island gilt als natürliches Labor zur Erkundung der Entstehung und Entwicklung der Erde. Die Doku zeigt die Schönheit und Urgewalt dieser Natur, mit Bildern voller Schönheit, und wie vulkanische, geologische und biologischer Prozesse zusammenwirken. Ganze Landstriche voller Flechten, die als Island Moos bekannt sind (Cetraria islandica) sind zu sehen, eine wunderbare Pionierpflanze, die alles bedeckt und darunter beginnt aus dem kahlen Gestein lebendigen Boden zu machen.
Ein Protagonist dieser Doku sagte, als er durch eine Flechtenlandschaft fuhr "mein Hals kratzt, ich glaub ich werde krank, werd mir heute Abend einen Flechten Tee kochen". Ja, Flechten werden auch als Naturheilmittel verwendet, das sogenannte "Isländisch Moos" ist eine vielfach verwendete Zutat bei Husten und Heiserkeit. Die meisten kennen es aus Floristik und Modellbau, wo es viel verwendet wird. Für Rentiere sind die Flechten Hauptnahrungsquelle, sie fressen etwa 2 kg pro Tag.

Die bei uns heimische Lungenflechte (Lobaria pulmonaria) ist sehr empfindlich auf Luftschadstoffe und kommt daher nur noch ab 900 Höhenmetern am Alpennordrand vor.
Wie der Name schon sagt, hat sie einen Bezug zur Lunge und gilt traditionell als Heilmittel gegen Husten. Sie wächst auf der Rinde alter Laubbäume wie Bergahorn und Rotbuche. In unseren intensiv genutzten Wäldern können sich die Flechten nicht ausbreiten, denn sie benötigen mindestens 30 Jahre von der Besiedlung eines Lebensraumes bis zur Geschlechtsreife, und werden über 100 Jahre alt. Da die Bäume schon nach wenigen Jahrzehnten gefällt werden, sind die meisten Flechtenarten praktisch verschwunden, es fehlt schlicht und einfach die Zeit, um sich auf den Bäumen anzusiedeln und zu vermehren.
Die Weleda AG stellt einen Hustensirup her, für den sie jährlich etwa hundert Kilogramm Lungenflechte benötigt. Die Beschaffung der Flechte ist zunehmend schwierig und langfristig nicht gesichert. In der Schweiz gilt die Lungenflechte als gefährdete Art und ist entsprechend geschützt. Nun gibt es gemeinsame Bestrebungen die Lungenflechte zurückhaltend für eine kommerzielle, medizinische Nutzung zu fördern, umso ihren Erhalt zu sichern. Lungenflechten sind auch ein wichtiger Bioindikator, der uns zeigt, wo die Luftqualität gut ist.

Gründe für den Landgang der Algen

Mich Beschäftigt auch die Frage warum kamen Algen an Land. An Land war es damals ausgesprochen ungemütlich, im Vergleich dazu herrschten im Meer paradiesische Zustände. Zunächst musste so eine Alge erst mal irgendwo Halt finden und dann widrigsten Umständen widerstehen. Als Gründe für den Landgang der Algen gelten:

• Im Meer war es zu voll. Es war die Zeit der Kambrische Explosion, und so ist es gut vorstellbar, dass es damals im Meer überfüllt, eng und trüb geworden war, und so versuchte man es näher an Land in den Gezeitenzonen, wo man sich nach und nach an die veränderten Lebensbedingungen anpasste.
  
• Durch den erhöhten Sauerstoffgehalt der Luft, die Photosynthese der Cyanobakterien veränderte die Biosphäre, war eine erste Ozonschicht entstanden, und damit Schutz vor der schädlichen UV-Strahlung. Eine lebensfreundliche Atmosphäre für die Algen war nun vorhanden.
  
• In den damaligen Flachmeeren, die durch die Bewegung der Kontinente entstanden waren, wimmelte es vor Algen, gut möglich, dass die eine oder andere Alge an Land gespült wurde und der Zugang zum Meer versperrt war. Wo es Wasser gab, war das Überleben zunächst gesichert, mit der Zeit bildeten sich neue Eigenschaften heraus, die es den Algen ermöglichte auch an Land zu gedeihen.
  
• Da das Meer trüb und sehr voll war, suchten sie nach besseren Möglichkeiten zur Photosynthese. Also entsprechend zur Bibel: "Gott sprach es werde Licht! und es ward Licht."
  
• Meine persönliche Theorie: Keinen Bock, sich den anstrengenden Prozess der Öl-Entstehung anzutun, um dann 550 Jahrmillionen später als Microplastik wieder zurück ins Meer zu kommen. Die Möglichkeit den Weg über Kohle zu gehen, und irgendwann als Kohlenstoffmolekül, zurück ins Universum zum Vater Himmel zukommen, war einfach schöner.

Was auch immer die Gründe waren, die Algen schafften es, sich den widrigen Bedingungen an Land anzupassen. Das größte Problem dieser Pioniere an Land, war die Fortpflanzung unter widrigen Umständen, denn ohne Fortpflanzung kein Weiterleben, und ohne Weiterlegen auch keine Evolution.

Entwicklung und Innovation der Pionieralgen

Die große Innovation damals war die Ausbildung von Sporen, so konnten sie sich auch ohne ständige Wasserströme fortpflanzen. Sie wurden resilient und trockenheitsresistent, und konnten so nach und die unwirtlichsten Lebensräume erobern. Ab diesem Stadium nennt man die Pionieralgen Landpflanzen.
Die Ausbildung von Sporen und ihre Kooperation mit den stickstofffixierenden Pilzen zu Flechten waren die wesentlichen Erfindungen, die bis heute Bestand haben, und die damalige Welt massiv verändert haben.

Es gibt noch unendlich viel von Algen und Flechten zu berichten, z.B. wie man sie für die Gesundheit von Mensch und Tier, oder auch für Pflanzen einsetzen kann, dieser Beitrag war ein kleiner Anfang. Die Serie wird fortgesetzt - ich bleibe dran.

Die Algen und Flechten bekamen Gesellschaft, in der weiteren Entwicklung entstanden Moose, die ersten wirklich unabhängigen Pflanzen an Land. Sie haben den Planeten dann richtig begrünt, indem sie die Erde nach und nach mit einer grünen Decke überzogen haben. Leber- und Laubmoose sind die Nachkommen dieser Pioniere, und als Pioniere schaffen sie seit 500 Jahrmillionen neuen Lebensraum auf kargsten Flächen, auf Felswänden, auf Vulkaninseln und anderen Extremlagen. Klein und unscheinbar, unentwegt hart arbeitend, sorgen Moose für Humusbildung und kleine Ökosysteme auf denen dann die sogenannte Pioniervegetation entsteht.

Ohne das Wunder der Photosynthese, das Cyanobakterien schon lange vorher im Meer betrieben, der Ausgangstoff dazu ist Chlorophyll, dem grünen Stoff des Lebens, wären diese Entwicklungen unmöglich gewesen. Voraussetzung für den Landgang der Algen war eine lebensfreundliche Atmosphäre mit genügend Sauerstoff in der Biosphäre, vor etwa 540 Jahrmillionen war es so weit.

 

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