CAM-fotosynthese kan een voordeel hebben geboden tijdens de massa-extinctie van het Perm-Trias

Toen de wereld bijna stierf

De grootste massa-extinctie in de geschiedenis van de aarde, 252 miljoen jaar geleden, veegde het leven op de planeet bijna uit. Toch overleefden sommige kleine, onopvallende planten niet alleen, maar namen ze snel beschadigde landschappen over. Deze studie onderzoekt hoe deze bescheiden lycophyten, verre verwanten van de hedendaagse ijle blaasjesplanten (quillworts), erin slaagden verzengende hitte en onstabiele klimaten na de catastrofe te doorstaan — en wat hun strategieën ons kunnen vertellen over leven in een opwarmende wereld.

Kleine planten in een harde nieuwe wereld

Vóór de crisis waren laaglanden bedekt met dichte bossen van hoge bomen. Vulkanische uitbarstingen in de Siberische Trappen veroorzaakten extreme wereldwijde opwarming, verstoring van oceanen en het verlies van de meeste diersoorten. Aan land verdwenen de vertrouwde bossen en werden ze vervangen door schrale gemeenschappen gedomineerd door korte, kruidachtige lycophyten. Deze "rampenplanten" verspreidden zich van de tropen tot hoge breedtegraden, vooral in wat nu Zuid-China is, wat de vraag oproept hoe zulke teer ogende planten konden gedijen toen de omstandigheden te heet waren voor de meeste moderne gewassen.

Vorm en familiebanden lezen in fossielen

De onderzoekers verzamelden een grote collectie van 485 fossiele "sporofyllen", de sporen dragende bladeren van lycophyten, uit laat-Perm tot midden-Trias gesteenten en vergeleken die met moderne verwanten. Door 127 eenvoudige vormkenmerken te scoren — zoals bladvorm, vaatpatroon en vorm van de sporendoos — gebruikten ze statistische hulpmiddelen om te laten zien hoe fossiele soorten clusteren in een "vormruimte." Deze analyse verduidelijkte rommelige fossielnamen en toonde dat de vroege Trias-pioniers tot een geslacht behoren dat Tomiostrobus heet, nauw verwant aan de moderne Isoetes, terwijl latere Trias-vormen samenhoren in een ander geslacht, Lepacyclotes. De sterke overeenkomst in hun voortplantingsstructuren wijst op een nauwe evolutionaire band tussen de Trias-planten en de hedendaagse flexibele quillworts.

Sporen in oud koolstof

Om te achterhalen hoe deze planten hun bestaan organiseerden, mat het team de verhouding van koolstofisotopen in fossiel plantmateriaal en de omliggende sedimenten. Verschillende fotosynthetische manieren laten onderscheidende isotopische vingerafdrukken achter. In gesteenten uit tropische kustlaaglanden van Zuid-China laten niet-lycophyte planten grote, negatieve verschuivingen in koolstofwaarden zien die consistent zijn met de wereldwijde verstoring van de koolstofkringloop. De lycophyten daarentegen blijven relatief verrijkt in zwaar koolstof vergeleken met hun buren, zelfs terwijl de atmosferische kooldioxide snel steeg. Hun waarden liggen dicht bij die van de omliggende sedimenten, wat wijst op een mix van koolstofbronnen en een ongewone manier om koolstof in hun weefsels te concentreren.

Overleven in het superbroeikaseffect

Het team gebruikte vervolgens een aarde-systeem klimaatmodel om landoppervlaktetemperaturen te reconstrueren vóór, tijdens en na de extinctie. Wanneer deze kaarten werden gecombineerd met de vindplaatsen van fossielen, bleek dat veel lycophyten voorkwamen in regio’s waar de piekdagtemperaturen waarschijnlijk 45 tot 60 graden Celsius of hoger overschreden — heter dan de meeste moderne C3-planten aankunnen. Moderne Isoetes kunnen echter omschakelen naar een fotosynthetische modus genaamd CAM, waarmee ze koolstof voornamelijk ’s nachts opnemen, opslaan als organische zuren en overdag voor fotosynthese gebruiken terwijl ze huidmondjes gesloten houden. Veel soorten nemen ook rechtstreeks koolstof op uit water en sediment via hun wortels.

Nachtwerk dat de dag redde

Door vormvergelijkingen, isotopenbewijs en klimaatmodellering te combineren, stellen de auteurs dat vroege Trias-lycophyten waarschijnlijk CAM-achtige nachtelijke koolstofopname gebruikten, vergelijkbaar met levende Isoetes. Dit stelde hen in staat water te besparen, hittesterkte te verminderen en te overleven in hete, droogtegevoelige kustvlaktes waar andere planten faalden. Een wereld gedomineerd door zulke lage, langzaam groeiende planten zou minder koolstof in bodems hebben begraven, wat mogelijk bijdroeg aan het in stand houden van een langdurige broeikasfase. Toch stabiliseerden deze taaie pioniers ook beschadigde landschappen en behielden ze een dunne groene bedekking die het herstel van het leven ondersteunde. Kortom: een stille, nachtelijke fotosynthetische strategie kan één van de sleutels zijn geweest die voorkwam dat ecosystemen op land volledig instortten.

Bronvermelding: Xu, Z., Hilton, J., Yu, J. et al. CAM photosynthesis may have conferred an advantage during the Permian–Triassic mass extinction event. Nat Ecol Evol 10, 997–1010 (2026). https://doi.org/10.1038/s41559-026-03026-0

Trefwoorden: Perm-Trias extinctie, CAM-fotosynthese, lycophytenfossielen, paleoklimaat opwarming, overlevingsstrategieën van planten