Chemical composition and ultrastructure of a fossil wood from the genus of ancestral sequoia

Abstract

Two well preserved stems of fossil sequoiadendron giganteum excavated in Turkey were studied using electron microscopic and chemical methods. Chemical analysis included determination of main constituents (lignin, cellulose, polyoses) as well as detailed analysis of extractives recovered with different solvents and applying e.g. FTIR, GC, GC-MS techniques. Special attention was paid to the determination of free and ester-bonded acidic groups. The results suggest that the in situ autohydrolysis could have been the major mechanism of degradation which, however, did not reach a very advanced state. The overall look at all the results, particularly at the ultramicroscopic pictures, leads to the assumption that this sample might be not as old as suggested by the common conclusions based on the beginning of the glacial period (>10⁶ a). There could have been small ecological niches near the Mediterranean sea where sequoia species were able to survive several glacial and interglacial periods. Two independent determinations in Italy and Germany using the ¹⁴C-method limited the age at 41,000 years or higher.

Zusammenfassung

An zwei gut erhaltenen Stämmen einer fossilen Sequoiadendron giganteum wurden elektronenmikroskopische und chemische Untersuchungen durchgeführt. Neben der Bestimmung der Hauptbestandteile Lignin, Cellulose und Polyosen wurden vor allem die Extraktstoffe untersucht, die mit verschiedenen Lösemitteln isoliert und chromatographisch getrennt wurden. Freie und gebundene Säuregruppen sowie der pH-Wert der verschiedenen Extrakte wurden bestimmt. GC, GC-MS und FTIR wurden eingesetzt, um einzelne Bestandteile zu charakterisieren. Die Ergebnisse deuten daraufhin, daß der hauptsächliche Abbaumechanismus auf einer in situ Autohydrolyse durch freigesetzte Säuregruppen beruht. Der Abbau ist allerdings nicht sehr weit fortgeschritten. Das läßt die Vermutung zu, daß diese fossile Probe deutlich junger ist als die allgemein akzeptierte Annahme des Aussterbens dieser Spezies mit dem Beginn der Eiszeit vor etwa 1 Millionen Jahren vorgibt. Im relativ warmen Mittelmeerklima könnten einige Arten mehrere Eiszeitperioden überlebt haben. Die radiologische Alters-bestimmung an zwei Instituten in Italien und Deutschland ergab einen unteren Grenzwert von 41 000 Jahren.