Das erste Leben entstand vermutlich im Meer oder zumindest in einem von Wasser geprägten Lebensraum. Erst nach hunderten Millionen Jahren der Evolution begannen die ersten Lebewesen, auch die Landflächen der Urerde zu kolonisieren. Die ersten landbewohnenden Organismen waren dichte Matten bildende Mikroorganismen, gefolgt von Pilzen, dann folgten die ersten Pflanzen in Form von moosähnlichen Gewächsen. Genomanalysen und Rekonstruktionen des Stammbaums mithilfe der molekularen Uhr legen nahe, dass dieser Schritt bei den Moosen schon vor rund 515 Millionen Jahren geschah. Fossilien dieser fragilen ersten Landvegetation sind jedoch nicht erhalten, die frühesten fossilen Nachweise stammen aus dem Silur vor rund 426 Millionen Jahren. Nach den Moosen eroberten dann auch die ersten Gefäßpflanzen das Land – höhere Pflanzen mit spezialisierten Leitbündeln und Wurzeln, die ihnen ein größeres Wachstum und mehr Toleranz gegenüber Trockenheit verliehen.
Quecksilber-Isotope als Indizien
Doch wann sich die ersten Gefäßpflanzen an Land ausbreiteten, ist bislang strittig. Während einige Forscher die Entstehung der ersten vaskulären Landpflanzen auf Basis von DNA-Vergleichen bereits auf die Zeit vor rund 470 Millionen datieren, gehen andere davon aus, dass es erst im späten Silur, möglicherweise sogar erst im Devon eine ausgedehnte Gefäßpflanzen-Vegetation an Land gab. Die ältesten eindeutig bestimmbaren Fossilien von landlebenden Gefäßpflanzen sind rund 420 Millionen Jahre alt. Um diese Diskrepanz zu klären, haben nun Wei Yuan von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und seine Kollegen nach indirekten Indizien für die Präsenz höherer Pflanzen an Land gesucht. “Solche indirekten Fingerabdrücke von Landpflanzen in Form von anorganischen und organischen geochemischen Markern können in Sedimenten gefunden werden”, erklären sie.
Einer dieser Marker sind Quecksilber-Isotope – Atomvarianten dieses bei Raumtemperatur gasförmigen Metalls werden mit Luftströmungen über weite Strecken verteilt. Pflanzen nehmen im Zuge ihrer Photosynthese immer auch Quecksilberatome mit der Luft auf. Zwar sind auch im Regen- und Grundwasser Quecksilber-Isotope enthalten, Studien belegen jedoch, dass Pflanzen bevorzugt das atmosphärische Quecksilber in ihre Gewebe einbauen. Als Folge dieses selektiven Einbaus enthalten sie weniger Quecksilber-199 und Quecksilber-200 als beispielsweise Wasserpflanzen oder geologische Quellen. Wenn Landpflanzen absterben, gelangt das für sie typische Isotopenverhältnis in den Boden und mit dem Sediment auch in Gewässer und das Meer. “Die Einträge von Quecksilber aus terrestrischer Pflanzenbiomasse können daher die normalerweise in marinen Sedimenten vorkommenden positiven Signaturen dieser Quecksilber-Isotopen überprägen”, erklären Yuan und seine Kollegen. Für ihre Studie haben sie daher die Quecksilber-Isotope in ehemals marinen Sedimenten in Südchina untersucht, die in der Zeit vor 550 bis 250 Millionen Jahren abgelagert wurden.
