Waarom groeien sommige planten uit tot grote houtachtige struiken of kolossale bomen, terwijl andere klein blijven en nooit hout in hun stengels produceren? Het is een evolutionaire puzzel die Charles Darwin meer dan 160 jaar geleden verbijsterde. Nu presenteren wetenschappers uit Nederland en Duitsland het eerste wereldwijde overzicht van de evolutie van de houtigheid op eilanden, dat eindelijk zal helpen de puzzel op te lossen.

"De eerste houtachtige bomen zijn zo'n 400 miljoen jaar geleden op aarde geëvolueerd, maar we weten nog steeds zo weinig over waarom ze in de eerste plaats hout hebben ontwikkeld", vertelt Frederic Lens, onderzoeker bij Naturalis Biodiversity Center en de Universiteit Leiden. Al deze vroege houtachtige bomen zijn nu uitgestorven en zijn ontstaan ​​in onbekende klimatologische omstandigheden, dus het is onmogelijk om de evolutie van houtigheid te begrijpen op basis van hun fossielen, maar eilanden kunnen de oplossing bieden.

De evolutie van houtachtigheid vindt vandaag nog steeds plaats, vooral in gebieden die bekend staan ​​als natuurlijke laboratoria van evolutie:eilanden. Een van de opvallende aspecten van insulaire flora's is dat ze naar verhouding meer houtachtig zijn dan die van aangrenzende continenten. Charles Darwin beschreef dit fenomeen als insulaire houtachtigheid. Het komt voor wanneer een niet-houtachtige continentale kolonisator een eiland bereikt en vervolgens na tien- of honderdduizenden jaren evolueert tot een houtachtige struik of zelfs boom op hetzelfde eiland.

Insulaire houtachtigheid is alleen bekend van een paar iconische lijnen, zoals de Hawaiiaanse zilverzwaarden. Om beter te begrijpen waarom planten tijdens de evolutionaire geschiedenis houtachtig werden, stelde het Nederlands-Duitse onderzoeksteam een ​​nieuwe database samen met meer dan duizend insulaire houtachtige soorten en hun verspreiding, waardoor ze voor het eerst een aantal bestaande hypothesen rigoureus konden testen - met veelbelovende resultaten.

"We hebben een verband vastgesteld tussen verhoogde droogte en verhoogde houtvorming in plantstelen op eilanden. Ik ben ervan overtuigd dat het verband tussen droogte en houtachtigheid op continenten nog veel sterker zal zijn", zegt Lens. Dit is iets wat het team binnenkort wil testen bij het analyseren van hun volledige database, inclusief ongeveer 6000 extra houtachtige soorten die hun houtachtigheid op continenten hebben ontwikkeld.

Hotspots

De onderzoekers identificeerden niet alleen alle insulaire houtachtige soorten ter wereld, ze brachten ook wereldwijd hun verspreiding en aantal overgangen in kaart en testten welke van de evolutionaire hypothesen het meest waarschijnlijk zijn. "Het was echt te gek om zo'n dataset samen te stellen", zegt Frederic Lens. "Het kostte me meer dan 10 jaar om de database af te ronden, maar gelukkig heeft het uiteindelijk zijn vruchten afgeworpen."

De nieuwe houtachtige database vond tot nu toe meer dan drie keer zoveel insulaire houtachtige soorten. Deze 1000+ soorten zijn het resultaat van minstens 175 onafhankelijke overgangen. "Dit benadrukt duidelijk dat eilanden opmerkelijke hotspots voor biodiversiteit in de wereld zijn, met een unieke flora die dringend bescherming nodig heeft", zegt eerste auteur Alexander Zizka van de Universiteit van Marburg in Duitsland.

Het uitgebreide onderzoek biedt ook een interessante blik in de toekomst. "Met de droge Europese zomer van 2022 in het achterhoofd, biedt het feit dat droogte een van de meest waarschijnlijke oorzaken van houtvorming is, veelbelovende onderzoeksmogelijkheden in de landbouw om onze voedselproductie veilig te stellen", zegt Frederic Lens.

"Stel dat we in staat zouden zijn om van elk niet-houtachtig gewas een houtachtig gewas te maken, dan hebben we niet alleen grotere gewassen met een hogere opbrengst per plant, maar belangrijker nog, we zullen ook in staat zijn om de droogtetolerantie van deze houtachtige gewassen te vergroten In een wereld die wordt geconfronteerd met klimaatverandering en een groeiende wereldbevolking, is dit gewoon essentieel."

Het onderzoek is gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences . + Verder verkennen

Een multidimensionale aanpak is nodig om houtachtige planten in Xishuangbanna te beschermen