‘Als je hier loopt krijg je een héél klein beetje een idee hoe het eruitzag, ruim 200 miljoen jaar geleden.” Remco Bos (31) gebaart om zich heen in de tropische kas van de Botanische Tuinen van de Universiteit Utrecht. Naast hem staat een metershoge boomvaren – een plant die zijn naam eer aan doet, met grote varenbladen die ontspruiten aan een stevige stam. „Eén zo’n exemplaar kan met gemak miljoenen micrometergrote voortplantingscellen produceren, de sporen. En als je bedenkt dat de bossen er vol mee stonden tijdens het Trias, dan snap je dat we genoeg onderzoeksmateriaal voorhanden hebben.” Sporen zitten normaal meestal in hoopjes aan de onderkant van het blad, maar laten los als ze rijp zijn. Zo kunnen ze in de bodem of in het water terechtkomen.
Als promovendus in de micropaleontologie bracht Bos de afgelopen jaren flink wat tijd door achter de microscoop om die fossiele sporen uit boorkernen te bestuderen. Want zo’n 201 miljoen jaar geleden, op de overgang tussen het Trias- en het Jura-tijdperk, tegelijk met een grote wereldwijde uitstervingsgolf van tal van soorten, begonnen veel van die sporen opeens merkwaardige afwijkingen te vertonen. „In pakweg één op de vijf sporen waren er rare vergroeiingen, verkleiningen, cellen die niet goed van elkaar waren gescheiden… Al in de jaren negentig hadden Utrechtse aardwetenschappers precies zulke afwijkingen gezien in de sporen op de grens tussen het Perm en het Trias, 250 miljoen jaar geleden, dus nog een stukje ouder. Dat onderzoek verdween in de ijskast, tot een paar jaar geleden. Toen opperden enkele collega’s, onder wie mijn begeleider Bas van de Schootbrugge, dat die vervormingen weleens veroorzaakt konden zijn door vergiftiging van de varens.”
Tijdens vulkaanuitbarstingen komen er allerhande giftige stoffen vrij, waaronder kwik. Het kan vanuit de atmosfeer in korte tijd planten binnendringen. „En het opvallende was dat de kwikconcentraties in sedimentboorkernen precies omhoogschoten op het moment dat we ook meer misvormde sporen zagen. Dus toen wilden wij weten: zou kwik de boosdoener kunnen zijn?”
Vulkanisme en klimaat
Eigenlijk is Bos van oorsprong „meer een stenenman dan een plantenman”. Hij ging geologie studeren omdat hij van dinosauriërs hield, „het klassieke verhaal”. Maar tijdens zijn studie raakte hij gefascineerd door klimaatverandering. „Vulkanisme en klimaat zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. En het mooie is dat in dit onderzoek ook de massa-extincties een rol spelen, waar ik als dinoliefhebber al zo door gefascineerd was. Dus aanvankelijk nam ik de planten een beetje op de koop toe. Maar inmiddels ben ik echt geobsedeerd door varens.”
Om beter inzicht te krijgen in de relatie tussen kwik en varens ging Bos op zoek naar een situatie in de moderne tijd die sterk lijkt op de condities uit het Trias. Die vond hij in Tsjechië. „Daar is in de goud- en zilvermijnen en ook in de zware chemische industrie zoveel kwik gebruikt dat het plaatselijk nog in grote hoeveelheden in de bodems is terug te vinden. De varens die er groeien zijn weliswaar geen boomvarens, maar we konden wel analyseren dat de kwikconcentraties het hoogst zijn in de sporangia, dus het orgaan waar de sporen gevormd worden.” Ook die sporen zijn veelal afwijkend van vorm, maar dat kan volgens Bos meerdere oorzaken hebben. „We weten van moderne varens dat die ook allerlei malformaties kunnen ontwikkelen door bijvoorbeeld hybridisering, waarbij twee soorten met elkaar kruisen. Om te onderzoeken in hoeverre er echt sprake is van oorzaak en gevolg hebben we nu enkele kwikbodems opgestuurd naar een laboratorium in het Britse Nottingham, waar ze groei-experimenten met varens kunnen doen. Daar hebben we nu nog geen uitslag van.”
Dat hybridisering ook in het verleden wellicht tot misvormde sporen heeft geleid is aannemelijk, maar minder logisch als verklaring, aldus Bos. „Dan zou je niet zoveel verschillende soorten afwijkingen vinden in zulke grote aantallen. Kwik is voor ons wel echt een smoking gun.”
Overigens was het niet alleen vulkanisme dat voor hoge kwikconcentraties zorgde in het verleden, voegt hij toe. „Na de Trias-Jura-overgang waren er meerdere kwikverrijkingen waarvan wij hebben ontdekt dat die werden veroorzaakt door herhaaldelijke klimaatveranderingen die te maken hadden met de veranderende stand van de aarde ten opzichte van de zon. Bij opwarming van de aarde werd het kwik in de bodem eigenlijk opnieuw gemobiliseerd door toenemende bosbranden en erosie. Juist op die momenten zie je ook de afwijkingen in de varensporen weer toenemen.”
Kalksteengroeve in Winterswijk
Gunstig nieuws voor veelvoorkomende varens is dat misvormde sporen nog altijd vruchtbaar zijn en dat die dus nog niet direct tot uitsterven hoeven te leiden. „Veel soorten in het Trias en het Jura produceerden zóveel sporen dat het weinig uitmaakte als die niet allemaal levensvatbaar waren. Maar het zou best eens kunnen zijn dat de zeldzamere soorten wél het loodje legden.”
Naast zijn promotie is Bos ook nog bezig met een andere publicatie. „Tijdens ons onderzoek hebben we namelijk ook voor het eerst de Trias-Jura-grens in een Nederlandse ontsluiting kunnen aanwijzen, in de kalksteengroeve in Winterswijk. Die herkenden we onder andere aan de hand van de afwijkende varensporen. Daar ging mijn geologenhart wel sneller van kloppen, dat je zo’n beroemde overgang tussen twee tijdperken, waarin een enorme massa-extinctie plaatsvond, zomaar tegenkomt in de Nederlandse ondergrond.”
